JPS5856323A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

半導体基板の製造方法

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Publication number
JPS5856323A
JPS5856323A JP56154378A JP15437881A JPS5856323A JP S5856323 A JPS5856323 A JP S5856323A JP 56154378 A JP56154378 A JP 56154378A JP 15437881 A JP15437881 A JP 15437881A JP S5856323 A JPS5856323 A JP S5856323A
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JP
Japan
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substrate
growth
epitaxial
sio2 film
single crystal
Prior art date
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Pending
Application number
JP56154378A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukinobu Tanno
丹野 幸悦
Nobuhiro Endo
遠藤 伸裕
Yukinori Kuroki
黒木 幸令
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Priority to US06/395,110 priority patent/US4637127A/en
Priority to DE19823225398 priority patent/DE3225398A1/de
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/29Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
    • H10P14/2901Materials
    • H10P14/2902Materials being Group IVA materials
    • H10P14/2905Silicon, silicon germanium or germanium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/113Isolations within a component, i.e. internal isolations
    • H10D62/115Dielectric isolations, e.g. air gaps
    • H10D62/116Dielectric isolations, e.g. air gaps adjoining the input or output regions of field-effect devices, e.g. adjoining source or drain regions
    • HELECTRICITY
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    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
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    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/27Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using selective deposition, e.g. simultaneous growth of monocrystalline and non-monocrystalline semiconductor materials
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    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411Silicon, silicon germanium or germanium

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】 本発明は絶縁@餉域をもり単iti墨基碩上Kltな高
品質のSムエビタキシャル層をJlSl沢的に成長によ
多形成する゛半導体基板の#!遣方法に関するものであ
る。
通常、MOSデバイスにお^て社Sムエビタ中シャル層
は用いられておらず、tt、&板そのものにイオンイン
クラテーシ曹ン法や不純拡散法を用いて所望の伝導11
(P型又はN11)の層が形成され、それぞれ能動領域
1分離領域などが形成されている0分離領域形成の一方
法として部分酸化法(Local 0xidat io
n of 8i1icon −・−L O008法)が
良く由いられてbる。
最近では、mLslデバイス指向の微細加工技術の研究
開発か進み、サブミクロンの加工がUV篇元、越子ビー
ム、X@等を用めたリング2フイ技術とドライエツチン
グ技術の進歩によ)容易にできるようになってbる。し
かしながら部分酸化法を用いたMOSデバイスでは、種
々の不都合が生じてきて^る。すなわち微細加工技術が
先行し部分酸化法の制鉤技術が問題となりつつある。そ
れは基板を酸化する場合にはb”jA換をマスクとして
単結晶領域が熱酸化される。しかしその酸化されたM[
ffiは半楕円形となル所要の能動領域にはみ出し、又
隣接する能動領域との間隔も大きくなることとな)、デ
バイスの高密度化、高速化及び設計上も問題となる。
他の問題としては、鍔えばC−MO8デバイスにおいて
1通常の基板を部分鍾化し分m領域を形成し、それぞれ
PチャンネルとNチャンネルトランジスタを形成した場
合に、デバイスの動作中に大きな外米雑音感圧が、入力
又は出力端子から内部回路に入ると%電源端子から接地
端子へ赦(HAから数十mムもの14常電流が流れる現
象(ラフ、チアラグ)が起る、等の問題がある。
以上のように従来技術でのML)8デバイス構造では高
vli寂化への障害があII、このことL寄生容量を増
大させ、デバイスOa速化の障害と1なる。
さらに先に述べたように構造上^當電流が處れる等の欠
点を有して−る。
本発面の目的は半導体基板その鳴のKl!allii@
域を形成することなく、絶縁Jig(f8j鳩又は8ム
洩)をマスクとして%旧エビメキシャル成長層を選択的
に半導体基板上に形成し、従来接輪0欠点をおぎないデ
バイスI?#性の向上をねらおうとすゐものである。
その構成要件としては81単結晶基11に杷鑞纒を形成
し、リングラフィ技術とドライエツチング技mt−用い
サブミクロンの微細加工を施す。この基板を減圧エピタ
キシャル成長炉にセットし、19j鳩Cl 、−1〜系
を用i減圧下で成長し、半導体基板上又は絶縁基板上に
もわた9選択的に単結晶膜を形成しようとするものであ
る。
btu晶の選択成長技術の公知列としては1)ジャーナ
ル・オブ・エレクトロケミカル ンサイテ4 (J−h
lectrochem−8oc−、VoL、120.M
L5 、P−664゜1973)及び2)ジャーナル・
オプ・エレクトロケミカル ソサイテ4 (J伊kle
ctrochan−8ac−。
VOL、122.醜12.l’−1666,1975)
があ)、杓σ者では5il14−)ICI−)1.系に
! D I 150℃テBtus @4f マスクとし
て、別基板の(111)、(110)、(115)と(
100)面t−選び成長したとζろ、エピタキシャル表
面の平滑性は(−110)面が最も艮<s  (11t
)血と(115)面を用いた場合Klま良くなり0さら
に(115)面t−用いた場合のエピタキシャル層では
下地パターンとエピタキシャル層のパターンがずれるパ
ターン変形が大きく、問題でおることが記載されている
。後者では基板に巾10〜20^mで深さが〜1100
aの溝を形成し、基板上に何ら絶縁膜を形成することな
しに%溝部だけに選択的に81単結晶を棚込み成長しよ
うとするもので、Siソー ス(!: L テ8i K
 、8iHC1s 、5iH1cl、 ト8 i C1
4K加えて1(Clガスを導入して行うものである。選
択成長のポイントはC3/8iの滴縦比が重曹であるこ
とが記載されてbる。又8iにcl、 −)1Q 1−
H,系では基板方位t” (110)面に選び1080
℃で試みたが、平滑な表面が得られなりことが述べであ
る。
又BiaN、I!をマスクとした選択的な81エビタキ
クヤル成長技術の公知ガとして3)ザ・エレクトロケミ
カル・ノサイティ・ホールミーティング。
10月、1969.アブストラクト81181.476
頁(T、he El ectrochem@8oc−に
’a1 トMeet ing、Oct 。
1969、ムbs、ML181.P−476)b 4)
ジャバフ−ジャーナル・アプライド・フイズイクス・ポ
リ、ラム10,19フ1年、 1675頁(Japan
−J、Appl。
Phy s −10(1971) e PI375 )
とあるが、 Sj単結晶基板上に加工された8isべ展
は熱的、化学的に強いが、l:li、N、自体が真性応
力をもつために熱グnセスを経れば8!基板又は選択8
iエピタキシヤル領域に、Hえば転位等の結晶欠陥を導
入し易いことはよく知られて−るところである。
又S&基板上には通常S1嶋−と8i、N、験の二層構
造が用いられておプ、歪補償を行う厚さが1)9欠陥が
発生しな一工夫もされてbる。
以上のように8i結晶の選択区長の公知例では(111
)面を用いても結晶表面の千′P#直が悪く。
81鳩Cl、−)ICI−鶴系を用iても結晶性が良く
ない等の問題かある。又絶縁膜として* Sin′N4
−のみを用いると、熱プロセスで結晶欠陥を導入し易い
等の不利な点がある。
本発明で社従来の選択成長技術の不備な点を改良できる
もので、そのキーポイントはbi基板上の開口したS 
i (J* 11M面に84.N、を形成し、 8i)
4CI冨−に系で、減圧下で選択成長を行うことである
減圧下で81エビ!キシヤル成長を行うとその表面が平
滑になる理由社、減圧エビタキ7ヤル法の特徴である/
’メタン形が起らない仁とと関連し成長のメカニズムが
異なるものと考えられる。しかし明確な理由は今のとこ
ろ分ってhない。
次に本発明を説明するための実mガについて述べる。
実施同一1 3#φの8i基板の面方位がガえは(111)面を迦び
%8i0.l[を〜5000A堆積し、リングラフィ技
術とドライエツチング技術を用いて、その線巾をα5〜
3.0μmとなる微細加工を施す、これらの基板をシリ
ンダ薯エピタキシャル成長炉にセットする。
基板温度を〜120G℃としプレベーキングを15分行
う、さらに基板温度を1080℃として、lも〜1、0
017分、 8i)4101 @ : 500 c c
/分、成長圧カニ80’i”o r rの条件で2.0
分成長すると〜1.0μmの81結晶−が成長する。
Rrfi状態は金属干渉顕微鏡(ノマルスキー)でその
断面は走査mat子顕微@(8EM)で観証できる。こ
の場合のJエピタキシャル成長lTh0l膚面の模式図
をaK1因に示す。
8i*結晶基板1、k絶縁i12を形成し、この上に3
の8i映が形成される。高温成長のため、溝底部の3i
q−側面がSi結晶に食われていることが分った。これ
は8i0,1111が#細なため、熱プロセスを経るに
つれ、映が剥離する等のデバイス作製上間亀となる。こ
れt−縞1図の4,4′に示す。
実施ガー2 3″−のδi暴板の面方位が囲えば(111)面を選び
h  ”!LJtll14t〜5000A堆積し、リン
グラフィ技術とドライエツチング技術を用いてその線巾
をα5〜3.0μmとなる微細加工を施す、さらに開口
された!iiCJm IilliOlillmK 8i
sNa ’IIIktj41idkfb1m下td実施
内−1と同じ条件1080℃、BQTorr、2.0分
成長で1.0ttrn cD 8i結晶映が成長する。
81工ピタキシヤル成長層の表面状態は金属干渉顕微−
で、その断面は走査型−子顕微鏡で観察できる。この場
合のSiエピタキシャル成長層の断面の模式図tM2図
に示す。
8轟θ黛w面に熱的に強い8isNall14があるた
めに111図に見られるような8i結晶にSi(%眼が
食われる現象は見られず、溝部の形状はエピタキシャル
成長前と変らず、シャープであった。
絽2図の1は8i単結晶基板、 2Fi別O雪瞑、3は
エピタキシャル膜で、5.5’は840*lK上の岨エ
ピタキシャル層で、6はsi、N、験である。
以上のように81基板の面方位を岡えば(111)に・
選び、4碁板上の開口した8iへm側面を81゜Na 
mで保藤しb1鵬C5,−鳩系を用い減圧下で成長を行
えば、その表面が平滑で良好な結晶性を有する選択81
工ピタキシヤル層が形成てきるものである。
本発明の夾總−による第2図の5.5′のようKll!
!縁基板上にも成長することは、この領域にソース、ド
レインを形成することができ%異常*aの発生(ラッチ
アップをも防止できる。又部分に化法による一密夏化の
不利な点をカバーし、シャープなジャンクシ璽ン形成が
できるため、高田度で、4速なM(JS又はC−MU8
デバイスを形成できるものである。さらにこの選択成長
技術の利点としては、多層配線のためのコンタクトネー
ルの埋込み成長技術としても応用でき、配線の平滑化を
可能ならしめデバイスの信頼性を向上させることもでき
る0本発明ではMO8デノ(イスにつ匹テ述べたが、パ
イボーラデノ(イスにも応用できることは−うまでもな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は減圧エピタキシャル法で8LO@@をマスクと
して成長した場合の成長層断層の模式図。 謳2図は本発明によるfiI&面方位t−(111)面
とじ81ヘ−の開口部−面を5iaj’% kで保験し
減圧下でエピタキシャル成長した場合の成長階断面の模
式図。 1・・・81本結晶基板 2・・、8i(J、瞑 3・・・Siエピタキシャル成長層 4.4′・・・8iO1−の侵蝕部 5.5′−・絶縁膜上の81工ピタキシヤル層6.6′
・−5isべ暎

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. f9i単結晶基板上に微細構造をもつSiへ瞑を形成し
    、且つ開口された8i0.@の側壁に組−4[を堆積し
    この膜をマスクとして単結晶基板上に別)iICl、ン
    ースを用い、減圧下でその成長圧力が20〜200To
    rrの範囲で成長することを特徴とする8ム単結晶−の
    選択成長によシ形成することを特徴とする半導体基板の
    製造方法。
JP56154378A 1981-07-07 1981-09-29 半導体基板の製造方法 Pending JPS5856323A (ja)

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US06/395,110 US4637127A (en) 1981-07-07 1982-07-06 Method for manufacturing a semiconductor device
DE19823225398 DE3225398A1 (de) 1981-07-07 1982-07-07 Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6318668A (ja) * 1986-07-11 1988-01-26 Canon Inc 光電変換装置の製造方法
JPS6376367A (ja) * 1986-09-18 1988-04-06 Canon Inc 光電変換装置の製造方法
JPS63133615A (ja) * 1986-11-26 1988-06-06 Fujitsu Ltd 気相成長方法
JPH01189914A (ja) * 1988-01-25 1989-07-31 Sony Corp 半導体装置の製造方法
US6503799B2 (en) * 2001-03-08 2003-01-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing semiconductor device

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