JP2750890B2 - Semiconductor substrate manufacturing method - Google Patents
Semiconductor substrate manufacturing methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体集積回路装置などを製造する半導体基
板の製造方法であって、一般にSOI(Silicon On Insula
tor)構造と称される構造と類似の半導体基板の製造方
法に関するものである。本発明の製造方法は特に再結晶
化法と称される方法に関するものである。The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor substrate for manufacturing a semiconductor integrated circuit device and the like, and generally relates to SOI (Silicon On Insula).
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate similar to a structure called a tor) structure. The production method of the present invention particularly relates to a method called a recrystallization method.
本発明の半導体基板は高集積LSI、高耐圧デバイス、
耐放射線デバイス、三次元集積回路など多くの分野で利
用することができる。The semiconductor substrate of the present invention is a highly integrated LSI, a high withstand voltage device,
It can be used in many fields such as radiation-resistant devices and three-dimensional integrated circuits.
成長させる半導体単結晶膜がシリコン以外に、例えば
GaAsなどの化合物半導体であっても一般にはSOI構造と
称されているように、本発明でも成長させる半導体単結
晶膜はシリコンに限定されない。The semiconductor single crystal film to be grown is other than silicon, for example,
Even in the case of a compound semiconductor such as GaAs, the semiconductor single crystal film to be grown in the present invention is not limited to silicon, as is generally called an SOI structure.
(従来の技術) これまでSOI構造として提案されているのは、誘電体
膜上又は誘電体基板上に半導体膜を成長させたものであ
る。(Prior Art) The SOI structure has been proposed so far by growing a semiconductor film on a dielectric film or a dielectric substrate.
SOI構造形成技術には、再結晶化法、エピタキシャル
成長法、絶縁層埋込み法、張り合せ法などがある。SOI
構造形成技術の全般的な説明は「SOI構造形成技術」
(産業図書株式会社発行、昭和62年)に詳しく述べられ
ている。The SOI structure forming technology includes a recrystallization method, an epitaxial growth method, an insulating layer embedding method, a bonding method, and the like. SOI
"SOI structure forming technology" for a general description of the structure forming technology
(Published by Sangyo Tosho Co., Ltd., 1987).
再結晶化法のうち、レーザビーム再結晶化法では、絶
縁膜などの下地上に形成した多結晶又は非晶質の膜をレ
ーザビームのエネルギーで溶融し、その溶融部分を移動
させながら結晶成長を行なわせる。Among the recrystallization methods, in the laser beam recrystallization method, a polycrystalline or amorphous film formed on an underlayer such as an insulating film is melted with the energy of a laser beam, and crystal growth is performed while moving the melted portion. Is performed.
レーザビーム照射による多結晶又は非晶質の膜内の温
度分布を改善して単結晶膜を得るために次のような試み
がなされている。The following attempts have been made to improve the temperature distribution in a polycrystalline or amorphous film by laser beam irradiation to obtain a single crystal film.
(a) 光学系又は複数のレーザ光源を用いることによ
ってレーザビームのスポット内の温度分布を改善する方
法。(A) A method for improving a temperature distribution in a spot of a laser beam by using an optical system or a plurality of laser light sources.
(b) 試料膜表面に反射防止膜や光吸収膜を設け、入
射するレーザビームの吸収を変化させて温度分布を改善
する方法。(B) A method in which an antireflection film or a light absorbing film is provided on the surface of the sample film, and the absorption of the incident laser beam is changed to improve the temperature distribution.
(c) 試料の構造を変化させることにより場所的な熱
放散を変化させて温度分布を改善する方法。(C) A method of improving the temperature distribution by changing the local heat dissipation by changing the structure of the sample.
(発明が解決しようとする課題) しかし、これらの方法によっても部分的な単結晶は得
られるが、大面積の単結晶を得るには至っていない。(Problems to be Solved by the Invention) Although a single crystal can be partially obtained by these methods, a single crystal having a large area has not been obtained.
本発明は、簡単なプロセスで大面積の単結晶膜を得る
ことのできる半導体基板の製造方法を提供することを目
的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor substrate capable of obtaining a large-area single crystal film by a simple process.
(課題を解決するための手段) 本発明で形成される半導体基板では、下地上に半導体
単結晶膜が形成されており、この半導体単結晶膜と下地
との間の少なくとも一部の領域には高融点金属膜が設け
られている。(Means for Solving the Problems) In the semiconductor substrate formed by the present invention, a semiconductor single crystal film is formed on a base, and at least a part of the region between the semiconductor single crystal film and the base is formed. A refractory metal film is provided.
下地は例えばSiO2、Si3N4などの誘電体である。The underlayer is, for example, a dielectric such as SiO 2 or Si 3 N 4 .
半導体単結晶膜はSi,GaAs,GaPなどである。 The semiconductor single crystal film is made of Si, GaAs, GaP or the like.
高融点金属膜はW,Ti,Mo,Ptなどの膜の他に、それらの
シリサイドなどの高融点金属合金膜も含む。The refractory metal film includes, in addition to films such as W, Ti, Mo, and Pt, refractory metal alloy films such as silicide thereof.
本発明の方法では、下地上に高融点金属膜を介して非
晶質又は多結晶の半導体膜を堆積し、その半導体膜上に
液状有機化合物の冷却媒体を設け、その半導体膜にエネ
ルギーを照射して溶融させ、その溶融部分を移動させな
がら結晶成長させる。In the method of the present invention, an amorphous or polycrystalline semiconductor film is deposited on a base via a high melting point metal film, a cooling medium of a liquid organic compound is provided on the semiconductor film, and the semiconductor film is irradiated with energy. Then, the crystal is grown while moving the molten portion.
照射するエネルギーは、レーザビームその他の光ビー
ム、電子ビーム、熱線などの形で与えられる。Irradiation energy is given in the form of a laser beam or other light beam, an electron beam, a heat ray, or the like.
冷却媒体としては比較的高温まで蒸発しない液状有機
化合物が好ましい。そのような有機化合物としては、一
般に表面活性剤として知られる例えばポリエチレングリ
コール、ポリエチレンエーテル、ポリエチレンエステ
ル、ポリプロピレンオキシドなどを用いることができ
る。Liquid organic compounds that do not evaporate to relatively high temperatures are preferred as cooling media. As such an organic compound, for example, polyethylene glycol, polyethylene ether, polyethylene ester, polypropylene oxide and the like which are generally known as a surfactant can be used.
(作用) 高融点金属膜は半導体装置で導電体として利用するこ
とができる。(Function) The refractory metal film can be used as a conductor in a semiconductor device.
下地上に形成されている非晶質又は多結晶の膜にエネ
ルギーを照射すると、冷却媒体の動きによって大きな単
結晶が成長しやすくなる。その際、高融点金属膜でエネ
ルギーが反射され、下地に熱の影響が及びにくくなる。When energy is applied to the amorphous or polycrystalline film formed on the lower ground, the movement of the cooling medium facilitates the growth of a large single crystal. At that time, the energy is reflected by the high melting point metal film, and the influence of heat on the base is less likely.
(実施例) 第1図は本発明で製造される半導体基板の一例を表わ
す。(Embodiment) FIG. 1 shows an example of a semiconductor substrate manufactured by the present invention.
単結晶シリコン基板2上に約1μmの厚さのシリコン
酸化膜(SiO2)4が形成され、その上に高融点金属膜と
して約800Åの厚さのタングステン膜5が形成されてい
る。タングステン膜5はパターン化されている。その上
から約5000Åの厚さの単結晶シリコン膜14が形成されて
いる。A silicon oxide film (SiO 2 ) 4 having a thickness of about 1 μm is formed on a single crystal silicon substrate 2, and a tungsten film 5 having a thickness of about 800 ° is formed thereon as a refractory metal film. The tungsten film 5 is patterned. A single-crystal silicon film 14 having a thickness of about 5000 mm is formed thereon.
第2図はシリコン酸化膜4上の全面にタングステン膜
5が形成され、その上に単結晶シリコン膜14が形成され
ている半導体基板を表わしている。FIG. 2 shows a semiconductor substrate in which a tungsten film 5 is formed on the entire surface of a silicon oxide film 4 and a single crystal silicon film 14 is formed thereon.
第1図又は第2図の単結晶シリコン膜14に代えて単結
晶GaAs膜を形成することもできる。A single crystal GaAs film can be formed instead of the single crystal silicon film 14 in FIG. 1 or FIG.
第3図に第1図の半導体基板の製造方法と、その基板
を用いて素子分離を行なう工程を示す。FIG. 3 shows a method of manufacturing the semiconductor substrate of FIG. 1 and a step of performing element isolation using the substrate.
(A) 2は面方位が(100)の単結晶シリコン基板で
あり、その表面を酸化して約1μmのシリコン酸化膜4
を形成する。シリコン酸化膜4上に高融点金属膜として
スパッタリング法などにより約800Åの厚さのタングス
テン膜5を堆積し、写真製版とエッチングによりパター
ン化を施す。その上からLPCVD法により多結晶シリコン
膜6を約5000Åの厚さに堆積し、多結晶シリコン膜6上
にCVD法によりシリコン窒化膜(Si3N4)8を約800Åの
厚さに形成する。シリコン窒化膜8上に冷却媒体として
ポリエチレングリコール10を形成し、ポリエチレングリ
コール10が均一な厚さの層となるようにその上から光学
ガラス板12を載せ、ポリエチレングリコール10の厚さを
2〜3mm程度とする。(A) 2 is a single crystal silicon substrate having a plane orientation of (100), the surface of which is oxidized to a silicon oxide film 4 of about 1 μm.
To form A tungsten film 5 having a thickness of about 800 mm is deposited on the silicon oxide film 4 as a refractory metal film by a sputtering method or the like, and is patterned by photolithography and etching. A polycrystalline silicon film 6 is deposited on the polycrystalline silicon film 6 to a thickness of about 5000 LP by LPCVD, and a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) 8 is formed on the polycrystalline silicon film 6 to a thickness of about 800 に よ り by the CVD method. . A polyethylene glycol 10 is formed as a cooling medium on the silicon nitride film 8, and an optical glass plate 12 is placed thereon so that the polyethylene glycol 10 becomes a layer having a uniform thickness. Degree.
光学ガラス板12上からアルゴンイオンレーザのレーザ
ビーム13をレンズで集光して多結晶シリコン膜6に照射
し、シリコン基板2又はレーザビーム13を移動させて多
結晶シリコン膜6の溶融部分7を移動させ、単結晶14を
成長させる。A laser beam 13 of an argon ion laser is condensed by a lens from the optical glass plate 12 and irradiates the polycrystalline silicon film 6, and the silicon substrate 2 or the laser beam 13 is moved to form a molten portion 7 of the polycrystalline silicon film 6. Then, the single crystal 14 is grown.
レーザビームの照射条件は、連続発振アルゴンイオン
レーザを用いた場合、その光出力が数W〜20W程度であ
り、一例として3Wのものを使用する。多結晶シリコン膜
6でのレーザビーム径は20〜100μm程度、走査速度は
数cm〜25cm/秒程度である。これにより、多結晶シリコ
ン膜6が単結晶シリコン膜に成長する。The laser beam irradiation condition is such that when a continuous wave argon ion laser is used, the light output is about several W to 20 W, and for example, a laser beam of 3 W is used. The laser beam diameter on the polycrystalline silicon film 6 is about 20 to 100 μm, and the scanning speed is about several cm to 25 cm / sec. Thereby, the polycrystalline silicon film 6 grows into a single crystal silicon film.
この後、ガラス板12、ポリエチレングリコール10及び
シリコン窒化膜8を除去する。これで半導体基板が形成
される。Thereafter, the glass plate 12, the polyethylene glycol 10, and the silicon nitride film 8 are removed. Thus, a semiconductor substrate is formed.
(B)から(E)により、素子分離領域を形成する工
程を説明する。The steps of forming an element isolation region will be described with reference to FIGS.
(B) 成長した単結晶シリコン膜14の表面を熱酸化し
て250〜500Åの厚さのシリコン酸化膜16を形成し、さら
にその上にCVD法により約1000Åの厚さのシリコン窒化
膜(Si3N4)18を形成する。(B) The surface of the grown single crystal silicon film 14 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 16 having a thickness of 250 to 500 mm, and a silicon nitride film (Si 3 to form a N 4) 18.
次に、シリコン窒化膜をパターン化する通常の手段で
ある写真製版とエッチングによってシリコン窒化膜18を
パターン化する。シリコン窒化膜18のパターンの開口部
から露出したシリコン酸化膜16をウェットエッチング法
によりオーバエッチングし、シリコン窒化膜18の下側ま
でシリコン酸化膜16をエッチングする。Next, the silicon nitride film 18 is patterned by photolithography and etching, which are usual means for patterning the silicon nitride film. The silicon oxide film 16 exposed from the opening of the pattern of the silicon nitride film 18 is over-etched by a wet etching method, and the silicon oxide film 16 is etched down to the lower side of the silicon nitride film 18.
次に、アルカリ系異方性エッチング液を用いて単結晶
シリコン膜14をエッチングする。このエッチングは(11
1)面に沿って斜め方向に進行する。この異方性エチン
グは(111)面がシリコン窒化膜18のひさしの先端位置
a,bを越えるまで行なう。Next, the single crystal silicon film 14 is etched using an alkaline anisotropic etching solution. This etching is (11
1) Travel diagonally along the surface. In this anisotropic etching, the (111) plane is located at the tip of the eaves of the silicon nitride film 18.
Repeat until a and b are exceeded.
(C) 次に、シリコン窒化膜18をマスクにして単結晶
シリコン膜14をエッチングし、シリコン酸化膜4に到達
するまでエッチングを行なう。これにより、単結晶シリ
コン膜14には溝20が形成される。(C) Next, using the silicon nitride film 18 as a mask, the single crystal silicon film 14 is etched until the silicon oxide film 4 is reached. As a result, a groove 20 is formed in the single crystal silicon film 14.
(D) シリコン窒化膜18をマスクにして選択酸化を行
ない、厚さが0.3〜1μm程度の厚いシリコン酸化膜22
を溝20内に形成して溝20の表面をシリコン酸化膜で被
う。(D) Selective oxidation is performed using the silicon nitride film 18 as a mask to form a thick silicon oxide film 22 having a thickness of about 0.3 to 1 μm.
Is formed in the groove 20, and the surface of the groove 20 is covered with a silicon oxide film.
その後、マスクに用いたシリコン窒化膜18を除去す
る。After that, the silicon nitride film 18 used as the mask is removed.
(E) 再び約1000Åの厚さのシリコン窒化膜24を全面
に形成する。このシリコン窒化膜24は後の酸化工程で単
結晶シリコン膜14の内側に向かってさらに酸化が進行す
ることを防止するとともに、単結晶シリコン膜14に結晶
欠陥が発生しないようにするためのものである。しか
し、単結晶シリコン膜14に対する要求が厳しくない場合
にはこのシリコン窒化膜24の形成を省略することができ
る。(E) A silicon nitride film 24 having a thickness of about 1000 ° is again formed on the entire surface. The silicon nitride film 24 is for preventing further oxidation from proceeding toward the inside of the single crystal silicon film 14 in a later oxidation step, and for preventing crystal defects from occurring in the single crystal silicon film 14. is there. However, when the demand for the single crystal silicon film 14 is not severe, the formation of the silicon nitride film 24 can be omitted.
タングステン膜5が溝20内に露出するようにシリコン
窒化膜24のエッチングを行ない、その後、溝20内に多結
晶シリコン26を埋め込む。この多結晶シリコン26にリン
などを拡散させて低抵抗化とする。The silicon nitride film 24 is etched so that the tungsten film 5 is exposed in the groove 20, and thereafter, the polycrystalline silicon 26 is embedded in the groove 20. Phosphorus or the like is diffused into the polycrystalline silicon 26 to reduce the resistance.
このように素子分離された基板によれば、タングステ
ン膜5が敷きつめられている領域の単結晶シリコン膜14
の電位と溝20の電位を等しくすることができる。例え
ば、単結晶シリコン膜14をMOSトランジスタを作成する
ウエルとした場合は、このウエルの電位を溝20から取り
出すことができ、また例えば単結晶シリコン膜14にバイ
ポーラトランジスタを製作した場合はそのコレクタの電
位を溝20から取り出すことができるようになる。According to the substrate thus separated from the element, the single crystal silicon film 14 in the region where the tungsten film 5 is spread
And the potential of the groove 20 can be made equal. For example, when the single crystal silicon film 14 is a well for forming a MOS transistor, the potential of this well can be taken out from the groove 20, and for example, when a bipolar transistor is manufactured on the single crystal silicon film 14, The potential can be extracted from the groove 20.
溝20から電位を取りださないときは、溝20内に多結晶
シリコン26を埋め込み、酸化して露出部にシリコン酸化
膜を形成する。これにより、単結晶シリコン膜14は下部
のシリコン酸化膜4と溝20のアイソレーションによって
完全に分離されたシリコンアイランドを形成することが
できる。When the potential is not taken out from the groove 20, polycrystalline silicon 26 is buried in the groove 20 and oxidized to form a silicon oxide film on the exposed portion. Thereby, the single crystal silicon film 14 can form a silicon island completely separated by the isolation between the lower silicon oxide film 4 and the groove 20.
アイソレーション用の溝20を埋めるためには、多結晶
シリコン26以外にSiO2、Si3N4などの誘電体又は高分子
材料を使用することもできる。In order to fill the trench 20 for isolation, a dielectric or polymer material such as SiO 2 or Si 3 N 4 can be used other than the polycrystalline silicon 26.
このように形成されたシリコンアイランドに通常のMO
Sプロセス又はバイポーラプロセスによって素子を形成
すると、接合容量の少ない高速デバイスを実現すること
ができる。Normal MO is applied to the silicon island thus formed.
When elements are formed by the S process or the bipolar process, a high-speed device with small junction capacitance can be realized.
第3図(A)において、ポリエチレングリコール10が
さらに均一に被うようにするために、シリコン窒化膜8
上に約1000Å程度のシリコン酸化膜を例えばLPCVD法に
より形成し、その上からポリエチレングリコール10を被
覆するようにしてもよい。ポリエチレングリコール10は
シリコン窒化膜上にあるよりもシリコン酸化膜上にある
方が濡れ性がよいためである。In FIG. 3 (A), in order to cover the polyethylene glycol 10 more uniformly, a silicon nitride film 8 is formed.
A silicon oxide film of about 1000 ° may be formed thereon by, for example, the LPCVD method, and the polyethylene glycol 10 may be coated thereon. This is because the polyethylene glycol 10 has better wettability on a silicon oxide film than on a silicon nitride film.
光学ガラス板12はポリエチレングリコール10の厚さを
均一にするためのものであり、省略することが可能であ
る。The optical glass plate 12 is for making the thickness of the polyethylene glycol 10 uniform, and can be omitted.
第2図のように、高融点金属膜が全面に形成されてい
る半導体基板を製造する場合も、第3図(A)と同じ方
法で行なうことができる。As shown in FIG. 2, a semiconductor substrate having a high melting point metal film formed on the entire surface can be manufactured in the same manner as in FIG. 3 (A).
次に誘電体膜上に単結晶GaAs膜を形成する方法を示
す。Next, a method for forming a single crystal GaAs film on a dielectric film will be described.
第3図(A)と同様にして、単結晶シリコン基板2上
にシリコン酸化膜4を約1μm程度の厚さに形成する。
シリコン酸化膜4上に今度は蒸着法によりGaAs膜を約50
00Åの厚さに形成する。その後、GaAs膜上にシリコン窒
化膜8を形成し、その上に冷却媒体としてポリエチレン
グリコール層10を形成し、その上に光学ガラス板12を設
ける。そして、アルゴンイオンレーザビーム13を照射し
て走査することにより、GaAs膜を溶融させ、結晶成長さ
せる。As in FIG. 3A, a silicon oxide film 4 is formed on the single crystal silicon substrate 2 to a thickness of about 1 μm.
Next, a GaAs film is formed on the silicon oxide film 4 by a vapor deposition method.
It is formed to a thickness of 00 °. Thereafter, a silicon nitride film 8 is formed on the GaAs film, a polyethylene glycol layer 10 is formed thereon as a cooling medium, and an optical glass plate 12 is provided thereon. Then, the GaAs film is melted and irradiated with an argon ion laser beam 13 to perform crystal growth.
この例によれば、単結晶シリコン基板2上に絶縁膜4
を介して単結晶GaAs膜が形成された三層構造のものを得
ることができる。例えば、最下層の単結晶シリコン基板
に通常のMOSプロセス又はバイポーラプロセスで素子を
形成し、最上部の単結晶GaAs膜に発光ダイオードやレー
ザダイオードなどの光デバイスを形成することにより、
I/Oデバイスと周辺回路が一体化した電子装置を実現す
ることができる。According to this example, the insulating film 4 is formed on the single crystal silicon substrate 2.
A three-layer structure in which a single-crystal GaAs film is formed via the substrate can be obtained. For example, by forming an element by a normal MOS process or a bipolar process on the lowermost single crystal silicon substrate, and forming an optical device such as a light emitting diode or a laser diode on the uppermost single crystal GaAs film,
An electronic device in which an I / O device and a peripheral circuit are integrated can be realized.
また、現在GaAs単結晶の大口径化は困難であるが、こ
の方法によれば大口径の単結晶シリコン基板上に単結晶
GaAsを形成することができる。At present, it is difficult to increase the diameter of a GaAs single crystal. However, according to this method, a single crystal is formed on a large-diameter single crystal silicon substrate.
GaAs can be formed.
実施例では製造方法としてレーザビーム再結晶化法が
示されているが、電子ビームなど、他のエネルギーを使
用した場合にも同様にして本発明を適用することができ
る。In the embodiment, a laser beam recrystallization method is shown as a manufacturing method, but the present invention can be similarly applied when other energy such as an electron beam is used.
半導体集積回路装置において、例えばMOSトランジス
タなどはシリコン単結晶基板などの半導体基板に形成さ
れる。ウエルの電位を取り出す必要があるが、ウエル電
位を取り出す箇所は半導体素子が形成されている基板表
面上に設けられるのが普通である。In a semiconductor integrated circuit device, for example, a MOS transistor is formed on a semiconductor substrate such as a silicon single crystal substrate. Although it is necessary to take out the potential of the well, the place where the well potential is taken out is usually provided on the surface of the substrate on which the semiconductor element is formed.
第4図に一例としてLSIプロセスにより形成した従来
のMOSトランジスタを示す。FIG. 4 shows a conventional MOS transistor formed by an LSI process as an example.
70はN型シリコン単結晶基板であり、Pウエル71が形
成されている。Pウエル71内にはN+拡散領域によるソ
ース72、ドレイン73が形成され、チャネル領域上にはゲ
ート酸化膜74を介してゲート電極75が形成されている。Reference numeral 70 denotes an N-type silicon single crystal substrate, on which a P well 71 is formed. A source 72 and a drain 73 are formed in the P well 71 by an N + diffusion region, and a gate electrode 75 is formed on the channel region via a gate oxide film 74.
一方、ウエル71の電位を取り出すためにウエル71と同
一導電型のP+拡散領域76が形成されている。77は素子
分離用フィールド酸化膜であり、MOトランジスタとウエ
ル電位取出し用拡散領域76の間にも素子分離用フィール
ド酸化膜77が設けられている。78は層間絶縁膜、79はAl
やAl-Si合金の配線である。On the other hand, a P + diffusion region 76 of the same conductivity type as the well 71 is formed to extract the potential of the well 71. Reference numeral 77 denotes an element isolation field oxide film, and an element isolation field oxide film 77 is provided between the MO transistor and the well potential extracting diffusion region. 78 is an interlayer insulating film, 79 is Al
And Al-Si alloy wiring.
第4図と導電型が逆の半導体装置、すなわち基板70が
P型、ウエル71がN型、ソース72、ドレイン73がP
+型、ウエル電位取り出し用拡散領域76がN+型の場合も
同様にして素子分離用フィールド酸化膜77が設けられて
いる。4, the semiconductor device has a conductivity type opposite to that of FIG. 4, that is, the substrate 70 is P-type, the well 71 is N-type, and the source 72 and the drain 73 are P-type.
Also in the case where the + type and well potential extracting diffusion region 76 is the N + type, a field oxide film 77 for element isolation is provided in the same manner.
このような半導体装置においてはウエル電位を取り出
すための拡散領域76と半導体素子の間に素子分離用領域
77が必要となるため、ウエル電位取出し用領域77が必要
となるため、ウエル電位取出し部分の占有面積が大きく
なり、半導体装置の集積度を上げる上で障害となってい
る。In such a semiconductor device, an isolation region is provided between the diffusion region 76 for extracting a well potential and the semiconductor element.
Since the region 77 is required, the well potential extracting region 77 is required, and the area occupied by the well potential extracting portion is increased, which is an obstacle to increasing the degree of integration of the semiconductor device.
また、回路設計においてはウエル電位を取り出す拡散
領域76を考慮して設計をしなければならないという煩わ
しさがある。In addition, there is an inconvenience in the circuit design that the design must be made in consideration of the diffusion region 76 for extracting the well potential.
さらに、NウエルはVcc(5V)に接続され、Pウエル
又はP基板はVss(0V)に接続され、ロジック回路とメ
モリ回路を混載した半導体集積回路の場合、ロジック回
路又はメモリ回路のいずれかの特性をある程度犠牲にし
ている。Further, the N well is connected to Vcc (5 V), the P well or the P substrate is connected to Vss (0 V), and in the case of a semiconductor integrated circuit in which a logic circuit and a memory circuit are mixed, either the logic circuit or the memory circuit is used. Some sacrifice of characteristics.
そこで、集積度を向上させ、また回路構成も簡略化し
て設計をしやすくするとともに、ウエル又は基板の電位
に対する自由度の高い半導体装置を本発明により製造さ
れる半導体基板を用いて実現する例を第5図から第7図
に示す。Therefore, an example of improving the degree of integration and simplifying the circuit configuration to facilitate the design and realizing a semiconductor device having a high degree of freedom with respect to the potential of a well or a substrate using the semiconductor substrate manufactured according to the present invention will be described. This is shown in FIG. 5 to FIG.
第5図から第7図では、絶縁性下地上に高融点金属膜
又は高融点金属合金膜を介して形成された単結晶シリコ
ン膜が誘電体膜を側壁にもつ溝で分離されてウエルが形
成されており、ウエルには半導体素子が形成され、ウエ
ルの前記高融点金属膜又は高融点金属合金膜が分離用溝
内まで延び、溝に導電体が埋め込まれてウエルの電位が
取り出される。絶縁性下地は例えばシリコン単結晶基板
上にSiO2やSi3N4などの誘電体膜を形成したもの、又は
誘電体板である。高融点金属はW,Ti,Mo,Ptなどであり、
高融点金属合金は例えばそれらのシリサイドでわる。溝
に埋め込まれる導電体は高融点金属又はその合金とオー
ム性接触をすることのできる低抵抗金属又は不純物添加
によって低抵抗化された単結晶もしくは非晶質のシリコ
ンなどである。In FIG. 5 to FIG. 7, the single crystal silicon film formed on the insulating base via the high melting point metal film or the high melting point metal alloy film is separated by the groove having the dielectric film on the side wall to form a well. A semiconductor element is formed in the well, and the refractory metal film or refractory metal alloy film of the well extends into the separation groove, and a conductor is embedded in the groove to take out the potential of the well. The insulating underlayer is, for example, a silicon single crystal substrate on which a dielectric film such as SiO 2 or Si 3 N 4 is formed, or a dielectric plate. Refractory metals are W, Ti, Mo, Pt, etc.
Refractory metal alloys are replaced, for example, by their silicides. The conductor embedded in the groove is a low-resistance metal capable of making ohmic contact with a high-melting-point metal or an alloy thereof, or single-crystal or amorphous silicon whose resistance has been reduced by adding impurities.
半導体素子が形成されているウエルの下部に存在する
高融点金属膜又は高融点金属膜は低抵抗の埋込み層とし
て働き、その埋込み層は素子分離領域の溝内まで延びて
溝内で導電体と接続されているので、素子分離領域の溝
からウエルの電位を取り出すことができる。従来必要で
あったウエル電位取出しのための拡散領域は存在しな
い。The high-melting metal film or the high-melting metal film present under the well in which the semiconductor element is formed functions as a low-resistance buried layer, and the buried layer extends to the inside of the trench of the element isolation region and forms a conductor in the trench. Since the connection is established, the potential of the well can be taken out from the groove in the element isolation region. There is no diffusion region for taking out a well potential, which was conventionally required.
第5図において、2は単結晶シリコン基板であり、そ
の表面には厚さが5000〜6000Åのシリコン酸化膜4が形
成されている。シリコン酸化膜4上には800〜1000Åの
厚さのタングステン膜5が形成されてパターン化されて
いる。タングステン膜5を介してシリコン酸化膜4上に
は単結晶シリコン膜14が5000〜8000Åの厚さに形成され
ている。単結晶シリコン膜14は素子分離用溝により分離
され、その溝の側面はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜
などの誘電体膜30で被覆され、溝内部には導電体26が埋
め込まれている。導電体26としては例えば不純物が導入
されて低抵抗化された多結晶シリコンを用いることがで
きる。タングステン膜5は素子分離用溝内まで延びて導
電体26と接触している。In FIG. 5, reference numeral 2 denotes a single crystal silicon substrate, on the surface of which a silicon oxide film 4 having a thickness of 5000 to 6000 ° is formed. On the silicon oxide film 4, a tungsten film 5 having a thickness of 800 to 1000 ° is formed and patterned. On the silicon oxide film 4 with the tungsten film 5 interposed, a single crystal silicon film 14 is formed to a thickness of 5000 to 8000 °. The single crystal silicon film 14 is separated by an element isolation groove, and the side surface of the groove is covered with a dielectric film 30 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, and a conductor 26 is embedded in the groove. As the conductor 26, for example, polycrystalline silicon to which an impurity is introduced to reduce the resistance can be used. The tungsten film 5 extends into the element isolation groove and is in contact with the conductor 26.
溝で分離された単結晶シリコン膜14には不純物拡散に
よってソース34とドレイン36が形成されている。単結晶
シリコン膜14がP型の場合にはソース34とドレイン36は
N+型であり、単結晶シリコン膜14がN型の場合にはソ
ース34とドレイン36はP+型である。チャネル領域上に
はゲート酸化膜38を介してゲート電極40が形成されてい
る。42は層間絶縁膜、44はAlやAl-Siなどのメタル配線
であり、溝の導電体26にもメタル配線44が接続されてい
る。A source 34 and a drain 36 are formed in the single crystal silicon film 14 separated by the grooves by impurity diffusion. When the single crystal silicon film 14 is P type, the source 34 and the drain 36 are N + type, and when the single crystal silicon film 14 is N type, the source 34 and the drain 36 are P + type. A gate electrode 40 is formed on the channel region via a gate oxide film 38. 42 is an interlayer insulating film, 44 is a metal wiring such as Al or Al-Si, and the metal wiring 44 is also connected to the conductor 26 in the groove.
次に、第5図の半導体装置の製造方法について説明す
る。Next, a method of manufacturing the semiconductor device of FIG. 5 will be described.
単結晶シリコン膜14を形成する工程は第3図(A)で
示された方法と同じである。The step of forming the single crystal silicon film 14 is the same as the method shown in FIG.
分離領域となる溝を形成する領域の単結晶シリコン膜
14をRIEによりエッチングして溝を形成する。その溝の
内壁及び単結晶シリコン膜14上にシリコン酸化膜又はシ
リコン窒化膜などの誘電体膜30を形成する。素子を形成
する領域の誘電体膜はその後除去する。タングステン膜
5上に酸化膜が形成されても、その酸化膜は素子形成領
域の誘電体膜除去のためRIEなどのエッチングにより除
去される。Single-crystal silicon film in the area where the trench to be the isolation area is formed
14 is etched by RIE to form a groove. A dielectric film 30 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the inner wall of the groove and on the single crystal silicon film. The dielectric film in the region where the element is to be formed is thereafter removed. Even if an oxide film is formed on the tungsten film 5, the oxide film is removed by etching such as RIE to remove the dielectric film in the element formation region.
分離用溝を不純物を含んだ多結晶シリコンにより埋
め、又は不純物を含まない多結晶シリコンで埋めた後に
不純物を堆積して拡散させ、もしくは注入しておく。こ
れにより溝内においてタングステン膜5と低抵抗の多結
晶シリコン26が接続される。After the isolation groove is filled with polycrystalline silicon containing impurities or with polycrystalline silicon containing no impurities, impurities are deposited and diffused or implanted. Thus, the tungsten film 5 and the low-resistance polycrystalline silicon 26 are connected in the groove.
その後、通常のLSIプロセスに従って単結晶シリコン
膜14に半導体素子を形成する。そして、分離用溝に埋め
込まれている多結晶シリコン26の上部からコンタクトを
形成することにより単結晶シリコン14の電位を外部に取
り出すことができる。After that, a semiconductor element is formed on the single crystal silicon film 14 according to a normal LSI process. Then, by forming a contact from above the polycrystalline silicon 26 buried in the isolation trench, the potential of the single crystal silicon 14 can be taken out.
第6図においては、シリコン酸化膜4−1上に第1の
高融点金属膜としてタングステン膜5−1が形成され、
その上にシリコン酸化膜4−2が形成されてパターン化
されている。シリコン酸化膜4−2上にはさらに第2の
高融点金属膜としてタングステン膜5−2が形成されて
パターン化されている。In FIG. 6, a tungsten film 5-1 is formed as a first refractory metal film on the silicon oxide film 4-1.
A silicon oxide film 4-2 is formed thereon and patterned. On the silicon oxide film 4-2, a tungsten film 5-2 is further formed and patterned as a second refractory metal film.
14−1,14−2は単結晶シリコン膜であり、素子分離用
溝により互いに分離されている。各単結晶シリコン膜領
域14−1,14−2には不純物が導入されて、領域14−1が
N型、領域14−2がP型になっている。14-1 and 14-2 are single crystal silicon films, which are separated from each other by element isolation grooves. Impurities are introduced into the single-crystal silicon film regions 14-1 and 14-2, so that the region 14-1 is N-type and the region 14-2 is P-type.
単結晶シリコン膜領域14−1にはP+型拡散領域によ
りソース34p,ドレイン36pが形成され、単結晶シリコン
膜領域14−2にはN+型拡散領域によりソース34n,ドレ
イン36nが形成されている。それぞれのチャネル領域上
にはゲート電極40が形成されて、領域14−1にはPチャ
ネルMOSトランジスタが形成され、領域14−2にはNチ
ャネルMOSトランジスタが形成されている。A source 34p and a drain 36p are formed in the single crystal silicon film region 14-1 by the P + type diffusion region, and a source 34n and a drain 36n are formed in the single crystal silicon film region 14-2 by the N + type diffusion region. I have. A gate electrode 40 is formed on each channel region, a P-channel MOS transistor is formed in the region 14-1, and an N-channel MOS transistor is formed in the region 14-2.
単結晶シリコン膜領域14−1,14−2はタングステン膜
5−1によって互いに接続され、素子分離用溝の不純物
添加された多結晶シリコン26−1を介して例えば+5Vの
電源端子に接続される。一方、単結晶シリコン膜領域14
−2の電位はタングステン膜5−2を介して素子分離用
溝の不純物添加された多結晶シリコン26−2を経てグラ
ンド端子に接続される。The single-crystal silicon film regions 14-1 and 14-2 are connected to each other by a tungsten film 5-1 and are connected to, for example, a + 5V power supply terminal via an impurity-doped polycrystalline silicon 26-1 in an isolation trench. . On the other hand, the single crystal silicon film region 14
The potential of -2 is connected to the ground terminal via the impurity-doped polycrystalline silicon 26-2 in the isolation trench through the tungsten film 5-2.
第6図のように、単結晶シリコン膜領域14−1,14−2
の下部に設けられた高融点金属膜又は高融点金属合金膜
5−1,5−2を誘電体膜4−2を介在させた2層構造と
することにより、点在する同電位のウエル14−1,14−2
の電位を一括して外部に取り出すことができる。As shown in FIG. 6, the single-crystal silicon film regions 14-1, 14-2
The refractory metal films or refractory metal alloy films 5-1 and 5-2 provided underneath are formed into a two-layer structure with a dielectric film 4-2 interposed therebetween, so that the wells 14 of the same potential are scattered. -1,14-2
Can be collectively taken out to the outside.
第7図においては、単結晶シリコン基板2上のシリコ
ン酸化膜4上に高融点金属膜として例えばタングステン
膜が堆積され、それぞれ記号5−3,5−4,5−5で示され
るようにパターン化されている。タングステン膜5−3,
5−4,5−5上から形成された単結晶シリコン膜はLOCOS
分離と溝掘り分離によってフィールド領域14−3,14−4,
14−5に分離されている。46はLOCOS分離用のフィール
ド酸化膜である。26−3,26−4,26−5は溝掘り分離用の
溝に埋め込まれ、不純物導入されて低抵抗化された多結
晶シリコンであり、それぞれの分離用溝内においてそれ
ぞれタングステン膜5−3,5−4,5−5と接続している。In FIG. 7, for example, a tungsten film is deposited as a high melting point metal film on the silicon oxide film 4 on the single crystal silicon substrate 2 and the pattern is formed as indicated by symbols 5-3, 5-4, and 5-5, respectively. Has been Tungsten film 5-3,
The monocrystalline silicon film formed on 5-4,5-5 is LOCOS
The field areas 14-3, 14-4,
14-5. 46 is a field oxide film for LOCOS isolation. 26-3, 26-4, and 26-5 are polycrystalline silicon buried in trenches for isolation and doped with impurities to reduce the resistance. Tungsten films 5-3 are respectively formed in the respective isolation trenches. , 5-4,5-5.
分離された各フィールド領域14−3,14−4,14−5には
MOSプロセスによって所望の素子が形成されている。34
−3,34−4,34−5はソース、36−3,36−4,36−5はドレ
イン、40はゲート電極、42は層間絶縁膜、44はメタル配
線である。Each of the separated field areas 14-3, 14-4, 14-5 has
A desired element is formed by the MOS process. 34
Reference numerals -3,34-4,34-5 denote a source, 36-3,36-4,36-5 a drain, 40 a gate electrode, 42 an interlayer insulating film, and 44 a metal wiring.
各フィールド領域14−3,14−4,14−5に形成された素
子はそれぞれのタングステン膜5−3,5−4,5−5からそ
れぞれの多結晶シリコン26−3,26−4,26−5を経て電位
を取り出すことができる。したがって、例えば3種類の
トランジスタを作った場合、各トランジスタに合わせて
別個の基板電位を設定することができる。例えばメモリ
用トランジスタ、NチャネルMOSトランジスタ、Pチャ
ネルMOSトランジスタの3種類のトランジスタを構成す
るとすれば、各トランジスタに最適な基板電位を設定す
ることが可能になり、個々に最適化を図ることができ
る。このように、各素子の基板電位を独立させることに
より、柔軟な回路構成を採ることができる。The elements formed in the respective field regions 14-3, 14-4, and 14-5 are formed from the respective tungsten films 5-3, 5-4, and 5-5 from the respective polycrystalline silicons 26-3, 26-4, and 26. The potential can be extracted through -5. Therefore, for example, when three types of transistors are formed, different substrate potentials can be set for each transistor. For example, if three types of transistors, that is, a memory transistor, an N-channel MOS transistor, and a P-channel MOS transistor, are configured, an optimal substrate potential can be set for each transistor, and optimization can be individually performed. . In this way, by making the substrate potential of each element independent, a flexible circuit configuration can be adopted.
第7図では分離領域にLOCOS分離と溝掘り分離を併用
しているが、第5図又は第6図のように溝掘り分離だけ
を用いてもよい。In FIG. 7, the LOCOS isolation and the trench isolation are used together in the isolation region. However, only the trench isolation may be used as shown in FIG. 5 or FIG.
以上の実施例は基板2として単結晶シリコン基板を用
いているが、セラミックなど誘電体基板を用い、その表
面にCVD法などによりシリコン酸化膜などの誘電体膜を
堆積してもよい。In the above embodiments, a single crystal silicon substrate is used as the substrate 2. However, a dielectric substrate such as a ceramic may be used, and a dielectric film such as a silicon oxide film may be deposited on the surface of the substrate by a CVD method or the like.
第5図から第7図では素子分離領域をウエルの電位を
取り出すために利用することができるようになり、従来
のようにウエルの電位取出し用拡散領域を設ける必要が
なくなって高密度化が可能になる。In FIGS. 5 to 7, the element isolation region can be used to extract the potential of the well, so that it is not necessary to provide a diffusion region for extracting the potential of the well as in the prior art, and the density can be increased. become.
また、回路のパターンが簡略化されるため回路設計も
容易になる。Further, the circuit design is simplified because the circuit pattern is simplified.
第8図にOST構造と称される従来の半導体装置を示す
(特公昭62-40858号公報参照)。FIG. 8 shows a conventional semiconductor device called an OST structure (see Japanese Patent Publication No. 62-40858).
80はシリコン基板、81はフィールド酸化膜、82はN+
型埋込み層、83はN-型エピタキシャル層である。84は
ベース、85はエミッタ、86はコレクタ・コンタクトであ
る。80 is a silicon substrate, 81 is a field oxide film, 82 is N +
A type buried layer 83 is an N − type epitaxial layer. 84 is a base, 85 is an emitter, and 86 is a collector contact.
トランジスタ間を分離するアイソレーション部分での
接合容量、寄生容量を小さくするために、アイソレーシ
ョン部分には埋込み層82を突き抜ける溝が形成され、そ
の溝の表面がシリコン酸化膜87で被われているととも
に、溝内に多結晶シリコン88が充填されている。89はP
+型チャネルカットである。In order to reduce the junction capacitance and the parasitic capacitance in the isolation part separating the transistors, a groove penetrating the buried layer 82 is formed in the isolation part, and the surface of the groove is covered with the silicon oxide film 87. At the same time, the trench is filled with polycrystalline silicon 88. 89 is P
+ Type channel cut.
第8図のトランジスタでは埋込み層82としてN+型拡
散領域を用いているため、シリコン基板80との間に接合
容量が存在する。In the transistor shown in FIG. 8, since an N + type diffusion region is used as the buried layer 82, a junction capacitance exists between the transistor and the silicon substrate 80.
そこで、埋込み層を高融点金属膜(高融点金属シリサ
イドなどの高融点金属合金も含む)にすることにより、
接合容量は寄生容量を一層小さくしてスイッチング速度
の速い半導体装置に本発明により製造される半導体基板
を適用した例を第9図と第10図に示す。ただし、両図で
層間絶縁膜、メタル配線、パッシベーション膜などの図
示は省略してある。Therefore, by making the buried layer a high melting point metal film (including high melting point metal alloy such as high melting point metal silicide),
FIGS. 9 and 10 show an example in which a semiconductor substrate manufactured according to the present invention is applied to a semiconductor device having a higher switching speed with a smaller junction capacitance as a parasitic capacitance. However, illustration of an interlayer insulating film, a metal wiring, a passivation film, and the like is omitted in both figures.
第9図では、シリコン基板2上には厚さが約1μmの
シリコン酸化膜4が形成され、シリコン酸化膜4上には
高融点金属膜であるタングステン膜5が800〜1000Åの
厚さに形成されてパターン化され、タングステン膜5の
上から約5000Åの厚さの単結晶シリコン膜14が形成され
ており、単結晶シリコン膜14にはベース48、エミッタ5
0、及び単結晶シリコン膜14をコレクタとしコレクタ・
コンタクト52を備えたトランジスタが形成されている。In FIG. 9, a silicon oxide film 4 having a thickness of about 1 .mu.m is formed on a silicon substrate 2, and a tungsten film 5, which is a refractory metal film, is formed on the silicon oxide film 4 to a thickness of 800 to 1000 mm. A single-crystal silicon film 14 having a thickness of about 5000 ° is formed from above the tungsten film 5, and the base 48 and the emitter 5 are formed on the single-crystal silicon film 14.
0 and the single crystal silicon film 14 as a collector.
A transistor having a contact 52 is formed.
アイソレーション部分にはシリコン酸化膜4に到達す
る溝が形成され、その溝の表面はシリコン酸化膜30で被
われ、溝内には不純物をドープしない多結晶シリコン26
aが充填されている。A groove reaching the silicon oxide film 4 is formed in the isolation portion, and the surface of the groove is covered with the silicon oxide film 30, and polycrystalline silicon 26 not doped with impurities is formed in the groove.
a is filled.
コレクタ・コンタクト52は埋込み層であるタングステ
ン膜5と接触している。Collector contact 52 is in contact with tungsten film 5, which is a buried layer.
第10図では第9図と異なり、コレクタ・コンタクト52
が存在せず、埋込み層であるタングステン膜5がアイソ
レーション部分の溝内に露出している。そして、アイソ
レーション部分の溝内に充填される多結晶シリコン26は
不純物がドープされて低抵抗化した多結晶シリコンであ
る。多結晶シリコン26上にはコンタクト孔が開けられて
いる。タングステン膜5が多結晶シリコン26と接触する
ことにより、アイソレーション部分でコレクタのコンタ
クトをとることができる。FIG. 10 differs from FIG. 9 in that the collector contact 52
Does not exist, and the tungsten film 5 as the buried layer is exposed in the trench of the isolation portion. The polycrystalline silicon 26 filling the trenches of the isolation portion is polycrystalline silicon doped with impurities to reduce the resistance. A contact hole is formed on the polycrystalline silicon. By contacting the tungsten film 5 with the polycrystalline silicon 26, a collector contact can be made at the isolation portion.
第10図の半導体装置では、トランジスタ1個当たりに
必要な面積が小さくなり、集積度を高めることができ
る。In the semiconductor device of FIG. 10, the area required for one transistor is reduced, and the degree of integration can be increased.
第11図により第9図の半導体装置の製造方法を説明す
る。A method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 9 will be described with reference to FIG.
(A) 絶縁体上に単結晶シリコン膜を形成するため
に、第3図(A)で示された方法を用いる。(A) The method shown in FIG. 3A is used to form a single crystal silicon film over an insulator.
(B) 次に、アイソレーション部分形成予定領域54、
コレクタ・コンタクト形成予定領域56及びベース形成予
定領域58をそれぞれシリコン窒化膜でマスクしておき、
選択酸化法により1〜1.5μmの厚さのフィールド酸化
膜46を形成する。(B) Next, the isolation portion formation planned area 54,
The collector contact forming region 56 and the base forming region 58 are each masked with a silicon nitride film,
A field oxide film 46 having a thickness of 1 to 1.5 μm is formed by a selective oxidation method.
(C) 次に、全面にCVD法によりシリコン窒化膜60を
0.1〜0.2μmの厚さに形成し、その上にPSG膜62を0.5μ
m程度の厚さに形成する。(C) Next, a silicon nitride film 60 is formed on the entire surface by CVD.
Formed to a thickness of 0.1 to 0.2 μm, and a PSG film 62
The thickness is about m.
アイソレーション部分形成予定領域54には写真製版と
エッチングによりシリコン窒化膜60とPSG膜62を除去し
て窓開けをする。The silicon nitride film 60 and the PSG film 62 are removed by photolithography and etching to open a window in the region 54 where the isolation portion is to be formed.
(D) 次に、(CCl4+BCl3)ガスを用いるRIEで前記
窓を通してアイソレーション部分形成予定領域54をエッ
チングしてシリコン酸化膜4に到達する溝63を形成す
る。(D) Next, the isolation portion forming region 54 is etched through the window by RIE using (CCl 4 + BCl 3 ) gas to form a groove 63 reaching the silicon oxide film 4.
その後、PSG膜62をウエットエッチングで除去する。 After that, the PSG film 62 is removed by wet etching.
(E) 次に、溝63の表面を選択的に酸化してシリコン
酸化膜30を形成し、溝に不純物ドープされていない多結
晶シリコン26aを成長させて溝63を充填する。溝の埋込
み材料として多結晶シリコン以外にSiO2、Si3N4などの
絶縁体又は高分子材料を使用することもできる。(E) Next, the surface of the groove 63 is selectively oxidized to form the silicon oxide film 30, and the groove 63 is filled by growing polycrystalline silicon 26 a which is not doped with impurities. As a material for filling the groove, an insulator or a polymer material such as SiO 2 or Si 3 N 4 can be used in addition to polycrystalline silicon.
シリコン窒化膜60を用いて多結晶シリコン26aの表面
を選択酸化し、多結晶シリコン26aの表面を被う。この
とき形成されるシリコン酸化膜はフィールド酸化膜46と
連結する。その後シリコン窒化膜60を除去する。The surface of the polycrystalline silicon 26a is selectively oxidized using the silicon nitride film 60 to cover the surface of the polycrystalline silicon 26a. The silicon oxide film formed at this time is connected to the field oxide film 46. After that, the silicon nitride film 60 is removed.
以後、従来のバイポーラプロセスに従がってベース、
エミッタ、コレクタ・コンタクトを形成する。After that, it will be based on the conventional bipolar process,
Form emitter and collector contacts.
第10図の半導体装置を製造するときは、コレクタ・コ
ンタクト形成予定領域56を設けず、その代わりタングス
テン膜5がアイソレーション部分形成予定領域54まで延
びるようにパターン化しておく。アイソレーション部分
の溝を充填する多結晶シリコン26を低抵抗化するために
リンなどを拡散させておく。そして、その多結晶シリコ
ン26をコレクタ・コンタクトするために、多結晶シリコ
ン26の上部のシリコン酸化膜にコンタクト孔を設ける。When the semiconductor device shown in FIG. 10 is manufactured, the collector contact forming region 56 is not provided, but the tungsten film 5 is patterned so as to extend to the isolation portion forming region 54 instead. Phosphorus or the like is diffused in order to lower the resistance of the polycrystalline silicon 26 filling the trench of the isolation portion. Then, a contact hole is formed in the silicon oxide film on the polycrystalline silicon 26 in order to make the polycrystalline silicon 26 contact the collector.
第9図又は第10図のOST構造の半導体装置では、アイ
ソレーション部分を絶縁処理された溝構造のものにし、
かつ、埋込み層として高融点金属膜を用いたので、接合
容量や寄生容量が一層小さくなり、半導体装置のスイッ
チング速度を高めることができる。In the semiconductor device having the OST structure shown in FIG. 9 or FIG. 10, the isolation part has an insulated groove structure,
Further, since the high melting point metal film is used as the buried layer, the junction capacitance and the parasitic capacitance are further reduced, and the switching speed of the semiconductor device can be increased.
(発明の効果) 本発明の方法によれば、液状有機化合物、冷却媒体の
働きにより再結晶化法により大面積の単結晶膜を形成す
ることができる。これにより、三次元集積回路装置など
の実現が可能となる。(Effect of the Invention) According to the method of the present invention, a large-area single crystal film can be formed by a recrystallization method by the action of a liquid organic compound and a cooling medium. Thereby, a three-dimensional integrated circuit device or the like can be realized.
第1図及び第2図はそれぞれ本発明により形成される半
導体基板を示す端面図、第3図(A)から同図(E)は
一実施例の製造方法を示す工程端面図、第4図は従来の
半導体装置を示す端面図、第5図は本発明により形成さ
れる半導体装置の一例を示す端面図、第6図及び第7図
はそれぞれ本発明により形成される半導体装置の他の例
を示す端面図、第8図は従来のOST構造の半導体装置を
示す端面図、第9図及び第10図はそれぞれ本発明により
形成される半導体装置のさらに他の例を示す端面図、第
11図(A)から同図(E)は第9図の半導体装置の製造
方法を示す工程端面図である。 2……単結晶シリコン基板、4,4−1,4−2……シリコン
酸化膜、5,5−1,5−2……タングステン膜、6……多結
晶シリコン膜、8……シリコン窒化膜、10……ポリエチ
レングリコール層、14,14−1〜14−5……単結晶シリ
コン膜。1 and 2 are end views showing a semiconductor substrate formed according to the present invention, respectively. FIGS. 3 (A) to 3 (E) are process end views showing a manufacturing method of one embodiment, and FIG. Is an end view showing a conventional semiconductor device, FIG. 5 is an end view showing an example of a semiconductor device formed according to the present invention, and FIGS. 6 and 7 are other examples of a semiconductor device formed according to the present invention, respectively. FIG. 8 is an end view showing a conventional semiconductor device having an OST structure, and FIGS. 9 and 10 are end views showing still another example of a semiconductor device formed according to the present invention.
11A to 11E are process end views showing the method for manufacturing the semiconductor device in FIG. 2 Single crystal silicon substrate, 4,4-1,4-2 Silicon oxide film, 5,5-1,5-2 Tungsten film, 6 Polycrystalline silicon film, 8 Silicon nitride Film, 10: polyethylene glycol layer, 14, 14-1 to 14-5: single crystal silicon film.
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願昭63−199146 (32)優先日 昭63(1988)8月9日 (33)優先権主張国 日本(JP) (56)参考文献 特開 昭58−93222(JP,A) 特開 昭62−39068(JP,A) 特開 昭61−44785(JP,A) 特開 平1−227423(JP,A)Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 63-199146 (32) Priority date August 9, 1988 (33) Priority claim country Japan (JP) (56) References JP 58-93222 (JP, A) JP-A-62-39068 (JP, A) JP-A-61-44785 (JP, A) JP-A-1-227423 (JP, A)
Claims (1)
多結晶の半導体膜を堆積し、その半導体膜上に液状有機
化合物の冷却媒体を設け、その半導体膜にエネルギーを
照射して溶融させ、その溶融部分を移動させながら結晶
成長させる半導体基板の製造方法。An amorphous or polycrystalline semiconductor film is deposited on a base through a high melting point metal film, a cooling medium of a liquid organic compound is provided on the semiconductor film, and the semiconductor film is irradiated with energy. And producing a semiconductor substrate by crystallizing while moving the molten portion.
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US08/341,265 US5459346A (en) | 1988-06-28 | 1994-11-17 | Semiconductor substrate with electrical contact in groove |
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JPH073824B2 (en) * | 1985-08-14 | 1995-01-18 | ソニー株式会社 | Method for manufacturing semiconductor device |
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