JPS6229148A - 相補型絶縁物分離基板の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は、相補型絶縁物分離基板の製造方法に関する
ものである。

（従来の技術） 相補型絶縁物分離基板は、同一基板内に独立した互に異
なる２種類の導電型の単結晶島を形成したものであシ、
主に高性能のパーティカル構造のＮＰＮ、ＰＮＰ各々の
トランジスタを同一基板内に形成するために利用される
。このような相補を絶縁物分離基板は、従来、例えば特
公昭５８−５１４１７号公報に示されるようにして製造
されておシ、それを第２図に従って以下説明する。

まず、第２図（＆）に示すように、（１００）面を有す
る単結晶半導体基板１の一方の主表面に、ｓｉｏ。

などの絶縁膜マスク２を用いて異方性エツチングによシ
くぼみ部３を形成する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、前−起生導体基板ｌ
のくぼみ部３の異面に、半導体基板１とは反対の導電型
をもつエピタキシャル層４を前記くぼみ部３の深さと同
程度の厚さに形成する。この工程で、エピタキシャル層
４と同時に、マスク２０表面には、多結晶シリコン層５
が形成される。

その後、第２図（ｃ）に示すように、研磨などによシ多
結晶シリコン層５を除去するとともに、前記基板１の表
面を平担にする。

さらに、マスク２を除去した後、第２図（ｄ）に示すよ
うに、半導体基板１の表面部にはこれと同一導電型の複
数の高濃度不純物領域６を形成し、エピタキシャル層４
の表面部にはこれと同一導電型の高濃度不純物領域７を
形成する。さらに、その高濃度不純物領域７を有するエ
ピタキシャル層４を基板領域と分離する九めに、またそ
の基板領域を、それぞれ高濃度不純物領域６を有する複
数の領域に分離するために、くぼみ部３と同様な異方性
エツチングによ９７字溝８を形成する。

その後、第２図（ｅ）に示すように、７字溝８を含む基
板１の全表面に絶縁膜９を被着し、さらにその上に支持
体となる多結晶シリコン層１０を形成する。

しかる後、第２図（ｅ）を上下反転させ几第２図（ｆ）
に示すように、前記半導体基板１の反対の主表面を、前
記７字溝８の先端が露見するまで研磨除去することで、
エピタキシャル層４および各分離基板領域からなる絶縁
膜分離された２種類の導電型の単結晶島を形成し、相補
型絶縁物分離基板を得る。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、以上述べた従来の方法では、半導体基板１と
反対の導電型を有するエピタキシャル成長という高温処
理工程において、基板１からの不純物のオートドーグに
より所望の比抵抗を有するエピタキシャル層４延いては
そのエピタキシャル層４からなる単結晶島が得にくいこ
と、またくぼみ部３周辺でのエピタキシャル成長速度が
遅いために、くぼみ部３でのエピタキシャル層４の充填
が不充分にな夛、単結晶島形状を損ねるという問題点が
１、さらに、工Ｉ！クキシャル成長とその後に続く研磨
工程は処理時間を多く必要とする九めに、この種の相補
型絶縁動労・離基板の製造に長時間を要するという問題
点があった。

この発明は、以上述べ念、エピタキシャル成長と研磨工
程での問題点を除去し、処理時間も短縮できるという優
れた相補型絶縁物分離基板の製造方法を提供することを
目的とする。

（問題点を解決する几めの手段） この発明では、Ｐ型シリコン基板に選択的に中性子を照
射することにより、該Ｐ型シリコン基板の選択された・
領域をＮ型領域に反転させる。

（作用） すなわち、中性子を照射すると、シリコン中の天然同位
元素ｓｏ　Ｂ　１がβ崩壊し、安定なリンの同位元素に
変わることで、照射された領域はＮ型領域に変わる。そ
して、これによシＰ型シリコン基板にＰ型領域とＮ型領
域が得られる結果、以後、通常の方法で両領域を絶縁膜
分離（誘電体分離）することで、ＮｌｆとＰ型の相補型
の単結晶島を形成することができる。

（実施例） 以下この発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

まず、第１図（ａ）に示すように、Ｐ型で（ｉｏｏ）面
を有する単結晶シリコン基板２１の一方の主表面側に、
中性子を吸収するマスク材２２を所望のノンターンに形
成した後、したがって選択的に配置する。ここで、マス
ク材２２としては、例えばｐｂ（鉛）、ホウ素ガラス、
酸化カドミウムがある。

その後、Ｐ型シリコン基板２１に、前記マスク材２２を
マスクとして熱中性子を選択的に照射する。すると、熱
中性子が照射された領域は、シリコン中の天然同位元素
３０　Ｓｉがβ崩壊し、安定なリンの同位元素に変わる
ことで、第１図（ｂ）に示すようにＮ型領域２３に変わ
る。ここで、この反応は次のように表わされる。

β− ３°５ｌ（ｎ・γ）３１Ｓ１−一一３１Ｐ（β−崩壊に
よる半減期は２．６２時間）３１ｐに変換される輩は、
照射する中性子の量と照射時間に比例し、次式が一般に
成立−する。

ｃｐ　−２，ＯＸ　１０−’φを 念だし、Ｃｐニリン濃度（原子／−） φ：熱中性子束（中性子／−３） ｔ：照射時間（３） その後、シリコン基板２１のＮ型領域２３とＰ型頭域（
特に符号２４を付す）に、前記一方の主表面側にて、従
来技術と同様にして第１図（ｂ）に示すように高濃度不
純物領域２５．２６を形成する。

次Ｋ、シリコン基板２１の一方の主表面側に絶縁膜２７
’ｉ形成した後、その絶縁膜２７が第１図（ｅ）　Ｋ示
すように前記各高濃度不純物領域２５　、２６上にのみ
残るように通常のホトリソ工程にてパターニングする。

次いで、シリコン基板２１のＰ属領域２４とＮ型領域２
３を分離するために、第１図（ｄ）に示すように、前記
残存絶縁膜２７を１スクとしてシリコン基板２１のＰ型
、Ｎ型領域２４．２３の境界部を所望の深さまでアルカ
リ異方性エツチングしてＶ字溝２８（分離溝）を形成す
る。

その後、マスクとしての絶縁膜２７を除去した上で、第
１図（ｅ）に示すように、Ｖ字溝２８を含む基板２１の
一方の主表面全体に新たに絶縁膜２９を形成し、さらに
その上に支持体層としての多結晶シリコン層３０を前記
シリコン基板２１と同・程度の厚さとなるまで、ＣＶＤ
法などによって形成する。

しかる後、第１図（ｅ）を上下反転させた第１図（ｆ）
に示すように、シリコン基板２１の反対の主表面側を、
前記７字溝２８の先端が露見するまで研磨除去すること
で、各Ｐ型頭域２４および各Ｎ型領域２３からなる絶縁
膜分離されたＰ型、Ｎ型２種、。

類の単結晶島を形成し、相補型絶縁物分離基板を得る。

（発明の効果） 以上のように、この発明の製造方法によれば、従来のエ
ピタキシャル層領域に相当するＮ型領域を、中性子照射
によってＰ！！！！シリコン基板に形成するようにした
ので、その比抵抗ひいてはそのＮ型領域からなる単結晶
島の比抵抗は、中性子の照射強度、照射時間を決めるこ
とで、正確に制御できる。また、その方法によれば、く
ぼみエピタキシャル成長が不要となシ、くぼみ部周辺で
のエピタキシャル層の充填が不充分になって分離形状を
損うということもなく、良好な島形状が得られる。

また、くぼみエツチング→エピタ中シャル成長→研磨工
程の一連の従来工程に比べて工程数が減シ、中性子照射
とその後のβ−崩壊による半減期（２，６２時間）の時
間だけで済み、大幅な処理時間の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

（図面） 第１図はこの発明の相補型絶縁物分離基板の製造方法の
一実施例を示す断面図、第２図は従来の相補型絶縁物分
離基板の製造方法を示す断面図である。 ２１・・・単結晶シリコン基板、２２・・・マスク材、
２３・・・Ｎ型領域、２４・・・Ｐ型頭域、２８・・・
７字溝、２９・・・絶縁膜、３０・・・多結晶シリコン
層。 イζ￥ε日呂−大方そイ９’ｌ　のビハ−ｍ図第１図 イ芝来かよの断面口 第２図 イ芝釆方清ｍｌ析面図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）Ｐ型シリコン基板に中性子を選択的に照射するこ
   とにより、該Ｐ型シリコン基板の選択された領域をＮ型
   領域に反転させる工程と、 （ｂ）その後、前記シリコン基板のＰ型、Ｎ型領域の境
   界部を所望の深さまでエッチングして分離溝を形成する
   工程と、 （ｃ）その分離溝を含む前記シリコン基板の一方の主表
   面側に絶縁膜を形成する工程と、 （ｄ）その絶縁膜上に支持体層を形成する工程と、（ｅ
   ）その後、前記シリコン基板の反対の主表面側を前記分
   離溝の先端が露見するまで除去することにより、シリコ
   ン基板のＰ型領域およびＮ型領域からなる絶縁膜分離さ
   れた２種類の導電型の単結晶島を形成する工程とを具備
   してなる相補型絶縁物分離基板の製造方法。