JPS6238870B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は能動領域の底面が絶縁物で形成された
半導体装置およびその製造方法に関する。

MOS形半導体装置では寄生MOS効果を防止す
る目的と高集積化を計る目的あるいは配線の段部
での断線を防止する目的で基板内に埋置されたフ
イールド酸化硅素膜を用いている。基板内に埋置
されたフイールド酸化硅素膜の製造方法として、
厚い酸化硅素膜を低温度で短時間に形成できかつ
平坦な表面が得られるという利点をいかして、多
孔質シリコン分離法が提案されている。

第１図Ａ〜Ｅに従来の多孔質シリコン分離法を
用いたMOS形半導体装置の製造工程図を示す。
１０１はＰ形シリコン基板、１０５，１０６はそ
れぞれソース，ドレーン領域、１１０は多孔質シ
リコン、１１１はフイールド酸化硅素膜である。

多孔質分離法の一例を説明するとまず第１図Ａ
に示すようにＰ形シリコン基板１０１の主表面に
酸化硅素膜１０２を形成し、通常のフオトエツチ
ングによりソース１０５、ドレーン１０６の拡散
窓１０３，１０４を開孔する。次いで通常の熱拡
散法により、Ｎ形不純物拡散層のソース１０５、
ドレーン１０６を形成する。

次に前記酸化硅素膜１０２を除去した後、第１
図Ｂに示すようにゲート領域１０７に窒化硅素膜
１０８を選択的に被着する。

次いで上記基板１０１を弗化水素酸水溶液中で
陽極処理し、第１図Ｃに示すようにフイールド領
域１０９に選択的に多孔質シリコン１１０を形成
する。このときソース，ドレーンの外側の基板１
０１の一部が多孔質化される。

次に上記基板１０１を酸化性雰囲気中で熱処理
し、第１図Ｄに示すように多孔質シリコン１１０
を酸化硅素膜１１１に変質させる。

次いで、公知の方法によりゲート酸化硅素膜１
１２を形成し、ソース１０５、ドレーン１０６の
コンタクト窓１１３，１１４を開孔し、ゲート電
極１１６、ソース電極１１５、ドレーン電極１１
６を形成し、第１図Ｅに示すMOS形半導体装置
が製造される。

かかる従来の方法によつて得られたMOS形半
導体装置においては複数のMOS形半導体素子が
同一平面上に形成されるため、各素子間の耐圧を
十分に大きくできないという欠点があつた。この
方法において、酸化硅素膜１１１はソース，ドレ
ーンの周囲には形成されるものの、その下部には
存在せず、さらに耐圧を向上させるには限度があ
つた。

すなわち、第１図の方法では多孔質シリコンを
ソースおよびドレーンの下部領域に形成するのは
困難であつた。というのは多孔質シリコンの基板
の厚さ方向に対する横方向形成速度は基板裏面に
電極を形成して多孔質化を行なつた場合、0.8倍
程度であるので、ソースおよびドレーンの下部領
域を多孔質シリコンにするには、非常に深く多孔
質シリコンを形成しなければならないからであ
る。たとえばソース領域の端からドレーン領域の
端までを30μｍとすると、必要な多孔質シリコン
の膜厚は約20μｍとなり、多孔質シリコンを絶縁
物化する際基板に反りやクラツクが発生し、実際
に素子を形成するのは困難であつた。

本発明はＮ形導電形半導体基板上に形成された
Ｐ形導電形半導体層の所定領域を多孔質化するこ
とにより、表面を保護膜で覆われている前記Ｐ形
導電形半導体層の下部領域も多孔質化され、かつ
多孔質化領域の深さは前記Ｎ形導電形半導体基板
と前記Ｐ形導電形半導体層の境界にほぼ定まつて
しまうという発明者らの実験結果により提案され
たものである。

本発明により得られた半導体装置では各素子間
が多孔質化領域あるいはその絶縁物により互いに
電気的に分離されているので、各素子間の耐圧を
十分に大きくすることが可能である。

以下図面に従つて本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明によるMOS形半導体装置の一
実施例における製造工程図である。

まずＮ形導電形半導体基板２０１を準備し、第
２図Ａに示すように前記Ｎ形導電形半導体基板２
０１の主表面上に前記基板２０１と逆導電形のＰ
形導電形半導体層２０２をたとえばエピタキシヤ
ル成長により形成する。次いで第２図Ｂに示すよ
うに前記Ｐ形導電形半導体層２０２上に熱酸化法
により酸化硅素膜２０３を形成し、通常のフオト
エツチング法によりソースおよびドレーン形成用
の拡散窓２０４，２０５を開口する。

次に通常の熱拡散法により、前記基板２０１と
同一導電形のソース２０６、ドレーン２０７を形
成し、第２図Ｃを得る。次いで前記酸化硅素膜２
０３を除去し、ゲート領域２０８上を少なくとも
覆つて耐電解質被膜たとえば窒化硅素膜２０９を
第２図Ｄに示すように被着する。

次に前記基板２２０を電解液たとえば弗化水素
酸水溶液に浸漬し、陽極処理を行なつて、第２図
Ｅに示すようにゲート領域２１１を除いた前記Ｐ
形導電形半導体層２０２を多孔質化し、多孔質シ
リコン２１０を形成する。前記多孔質化は通常の
陽極処理あるいは光を照射して陽極処理をするこ
とによりなされる。多孔質シリコンの形成深さが
前記Ｎ形導電形半導体基板２０１と前記Ｐ形導電
形半導体層２０２の境界まで達すると、前記Ｎ形
導電形半導体基板２０１内には多孔質化がほとん
ど進行しないので、その後は多孔質化は横方向に
のみ進行し、第２図Ｅに示すようにゲート領域２
１１を除いて前記Ｐ形導電形半導体層２０２はす
べて多孔質シリコン２１０に変わる。

次に酸化性雰囲気中で前記多孔質シリコン２１
０を熱処理し第２図Ｆに示すように前記多孔質シ
リコン２１０を酸化硅素膜２１２に変質させる。
その後、ゲート酸化硅素膜２１３を公知の方法に
より形成し、ソース２０６、ドレーン２０７の電
極窓を開口し、ソース電極２１４、ゲート電極２
１５、ドレーン電極２１６を形成し、第２図Ｇに
示すMOS形半導体層が製造される。

前記多孔質シリコン２１０の熱処理は酸化性雰
囲気中とは限定されず、アンモニアガス雰囲気中
の熱処理により前記多孔質シリコンを窒化硅素膜
としても良いが、酸化性雰囲気中の熱処理により
酸化硅素膜とした方が、得られた半導体装置の電
気的特性上および安定性上あるいは製造工程上好
ましい。

以上の実施例ではゲート領域２１１下の領域も
すべて多孔質シリコンにしたが、第３図に示すよ
うにゲート領域２１１の下の領域の一部に第２導
電形半導体層２０２を多孔質化せずに残しておい
ても、従来よりは耐圧が向上する。なお第３図中
の記号は第２図Ｇと同様である。

また前記実施例では半導体基板としては、多孔
質化すべきＰ形導電形半導体層と逆導電形のＮ形
導電形半導体基板を用いたが、前記基板は上記導
電形に限定されるものではない。多孔質シリコン
をソースあるいはドレーンの底部領域に横方向に
進行すれば良く、それ故前記Ｐ形導電形半導体層
の多孔質シリコン形成速度に比して、小さい多孔
質シリコン形成速度を有する半導体基板を用いれ
ば良い。よつて前記半導体基板としては高比抵抗
のＰ形導電形半導体基板を用いることも可能であ
る。

なお本発明はMOS形半導体装置のみに限定さ
れるものではなく、MIS形半導体装置にも同様に
して適用され得る。また前記実施例におけるゲー
ト領域２１１内を多孔質シリコン形成前あるいは
形成後にソースおよびドレーンと同一導電形でか
つ低濃度のＮ形導電形半導体層とし、前記低濃度
Ｎ形導電形半導体層内にＰ形導電形を有するゲー
ト領域を形成することにより、接合形電界効果ト
ランジスタにも適用され得る。

以上のように、本発明によれば、半導体装置に
おいてさらに耐圧の向上をはかることができ、半
導体装置の作成に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｅは従来法によるMOS形半導体装
置の製造工程図、第２図Ａ〜Ｇは本発明の一実施
例によるMOS形半導体装置の製造工程図、第３
図は同他の実施例によるMOS形半導体装置を示
した図である。 ２０１……Ｎ形導電形半導体基板、２０２……
Ｐ形導電形半導体層、２０６，２０７……Ｎ形ソ
ース，ドレーン、２１０……多孔質シリコン、２
１１……ゲート領域、２１３……ゲート酸化硅素
膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｎ形導電形半導体基板上に単結晶半導体層よ
   りなる島領域および絶縁物の形成された絶縁物領
   域を有し、前記島領域内にはＮ形導電形半導体層
   よりなるソースおよびドレイン領域と前記ソース
   およびドレイン領域の間にゲート領域を有し、前
   記ゲート領域の底部領域の少なくとも一部を除い
   て前記ソースおよびドレイン領域の底部領域に絶
   縁物を有していることを特徴とする半導体装置。 ２ 単結晶半導体層がＰ形導電形半導体層である
   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。 ３ Ｎ形導電形半導体基板上にＰ形導電形半導体
   層を形成する工程と、前記Ｐ形導電形半導体層の
   表面にＮ形導電形半導体層よりなるソースおよび
   ドレイン領域を形成する工程と、ソース・ドレイ
   ン間のゲート領域を除いた前記Ｐ形導電形半導体
   層の前記ソースおよびドレイン領域の底部領域全
   部および前記ゲート領域の下部領域の少なくとも
   一部を除いた領域を多孔質化する工程と、前記多
   孔質化領域を絶縁物化する工程と、前記ゲート領
   域のＰ形導電形半導体層の表面にゲート絶縁膜を
   形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電
   極を形成する工程とを備えたことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。