JPH01259526A - 絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法 - Google Patents
絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法Info
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- JPH01259526A JPH01259526A JP8873288A JP8873288A JPH01259526A JP H01259526 A JPH01259526 A JP H01259526A JP 8873288 A JP8873288 A JP 8873288A JP 8873288 A JP8873288 A JP 8873288A JP H01259526 A JPH01259526 A JP H01259526A
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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。
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
本発明は半導体集積回路の一製造工程における絶縁膜上
へ単結晶シリコン膜を形成する方法に関するものである
。
へ単結晶シリコン膜を形成する方法に関するものである
。
従来の技術
基板とは結晶構造の異なる物質をエピタキシャル成長さ
せるヘテロエピタキシャル法として、サファイヤ基板を
用い、この上に単結晶シリコン膜を成長させる方法が開
発されている。この方法が半導体集積回路へ応用され、
高速性、耐ラツチアツプ性及び耐放射線性の向上に有効
であることから一部実用化されてきている。
せるヘテロエピタキシャル法として、サファイヤ基板を
用い、この上に単結晶シリコン膜を成長させる方法が開
発されている。この方法が半導体集積回路へ応用され、
高速性、耐ラツチアツプ性及び耐放射線性の向上に有効
であることから一部実用化されてきている。
さらに゛、実用化に向けて酸化シリコン膜の上に単結晶
シリコン膜を形成する方法が種々開発されてきている。
シリコン膜を形成する方法が種々開発されてきている。
この方法として、シリコン基板中に酸素イオンを注入し
て埋め込み酸化膜を形成する方法、酸化シリコン膜上に
多結晶シリコンを形成したのち、レーザあるいは電子ビ
ームによりシリコンを再結晶化させる方法および気相エ
ピタキシャル選択成長及び固相成長法により横方向に結
晶成長させる方法等がある。
て埋め込み酸化膜を形成する方法、酸化シリコン膜上に
多結晶シリコンを形成したのち、レーザあるいは電子ビ
ームによりシリコンを再結晶化させる方法および気相エ
ピタキシャル選択成長及び固相成長法により横方向に結
晶成長させる方法等がある。
発明が解決しようとする課題
サファイヤ基板は製造コストが高く経済性に乏しい。ま
た、酸化シリコン膜の上に形成する方法は、結晶性や処
理能力に問題があり歩留りゃ量産性の要求を満たすこと
は現段階では難がしい。
た、酸化シリコン膜の上に形成する方法は、結晶性や処
理能力に問題があり歩留りゃ量産性の要求を満たすこと
は現段階では難がしい。
課題を解決するための手段
本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法は、シリコ
ン基板上に第１の酸化シリコン膜と第１の窒化シリコン
膜および第２の酸化シリコン膜を順次積層した多層膜を
形成し、同多層膜を格子縞状にパターンを形成した後、
気相エピタキシャル選択成長法により多層膜が除去され
た第１の開口部を第１の単結晶シリコン膜で埋め、前記
第２の酸化シリコン膜を除去して第２の開口部を形成し
た後、前記第１単結晶シリコン膜表面に第３の酸化シリ
コン膜を形成し、続いて前記第２の開口部の側面に第２
の窒化シリコン膜を形成し、同第１と第２の窒化シリコ
ン膜をマスクとして前記第１の単結晶シリコン膜上に第
４の酸化シリコン膜を形成した後、前記第１と第２の窒
化シリコン膜と第３の酸化シリコン膜を除去し、次いで
前記第２の開口部の側面より横方向結晶成長をさせ前記
第２の開口部を第２の単結晶シリコン膜で埋めた後、表
面に露出した第４の酸化シリコン膜を除去し、前記第１
と第２の単結晶シリコン膜を部分的に異方性エツチング
して前記第２の単結晶シリコン膜が前記シリコン基板よ
り絶縁分離される形状とした後、前記第１と第２の単結
晶シリコン膜の表面を熱酸化して第５の酸化シリコン膜
を形成し、続いて第２の単結晶シリコン膜の側面部に第
３の窒化シリコン膜を形成し、同第３の窒化シリコン膜
をマスクとして熱酸化し、前記第１の単結晶シリコン膜
の全部と、前記第２の単結晶シリコン膜の上部を第６の
酸化シリコン膜にし、前記第３の窒化シリコン膜と前記
第５の酸化シリコン膜を除去した後、前記第２の単結晶
シリコン膜の側面部より横方向にシリコンを単結晶成長
させて連続な第３の単結晶シリコン膜を形成し、表面に
残った前記第６の酸化シリコン膜を除去した後、前記第
３の単結晶シリコン膜を平坦化するものである。
ン基板上に第１の酸化シリコン膜と第１の窒化シリコン
膜および第２の酸化シリコン膜を順次積層した多層膜を
形成し、同多層膜を格子縞状にパターンを形成した後、
気相エピタキシャル選択成長法により多層膜が除去され
た第１の開口部を第１の単結晶シリコン膜で埋め、前記
第２の酸化シリコン膜を除去して第２の開口部を形成し
た後、前記第１単結晶シリコン膜表面に第３の酸化シリ
コン膜を形成し、続いて前記第２の開口部の側面に第２
の窒化シリコン膜を形成し、同第１と第２の窒化シリコ
ン膜をマスクとして前記第１の単結晶シリコン膜上に第
４の酸化シリコン膜を形成した後、前記第１と第２の窒
化シリコン膜と第３の酸化シリコン膜を除去し、次いで
前記第２の開口部の側面より横方向結晶成長をさせ前記
第２の開口部を第２の単結晶シリコン膜で埋めた後、表
面に露出した第４の酸化シリコン膜を除去し、前記第１
と第２の単結晶シリコン膜を部分的に異方性エツチング
して前記第２の単結晶シリコン膜が前記シリコン基板よ
り絶縁分離される形状とした後、前記第１と第２の単結
晶シリコン膜の表面を熱酸化して第５の酸化シリコン膜
を形成し、続いて第２の単結晶シリコン膜の側面部に第
３の窒化シリコン膜を形成し、同第３の窒化シリコン膜
をマスクとして熱酸化し、前記第１の単結晶シリコン膜
の全部と、前記第２の単結晶シリコン膜の上部を第６の
酸化シリコン膜にし、前記第３の窒化シリコン膜と前記
第５の酸化シリコン膜を除去した後、前記第２の単結晶
シリコン膜の側面部より横方向にシリコンを単結晶成長
させて連続な第３の単結晶シリコン膜を形成し、表面に
残った前記第６の酸化シリコン膜を除去した後、前記第
３の単結晶シリコン膜を平坦化するものである。
作用
本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法によれば、
第１の酸化シリコン膜と第１の窒化シリコン膜および第
２の酸化シリコン膜からなる多層膜のパターン幅を素子
の寸法によらず結晶成長に適する短かい寸法に選択可能
なため、結晶欠陥の少ない単結晶シリコン膜が得られる
。
第１の酸化シリコン膜と第１の窒化シリコン膜および第
２の酸化シリコン膜からなる多層膜のパターン幅を素子
の寸法によらず結晶成長に適する短かい寸法に選択可能
なため、結晶欠陥の少ない単結晶シリコン膜が得られる
。
また、第２の単結晶シリコン膜をシリコン基板から分離
する際に、前工程で第１の単結晶シリコン膜の上に第４
の酸化シリコン膜を形成することにより第２の単結晶シ
リコン膜を形成したとき自己整合的に単結晶シリコン膜
の表面に段差が生じ、これを利用して形成しているので
加工精度が高い上に全工程に渡って多層膜の１回のパタ
ーン形成だけで済む。
する際に、前工程で第１の単結晶シリコン膜の上に第４
の酸化シリコン膜を形成することにより第２の単結晶シ
リコン膜を形成したとき自己整合的に単結晶シリコン膜
の表面に段差が生じ、これを利用して形成しているので
加工精度が高い上に全工程に渡って多層膜の１回のパタ
ーン形成だけで済む。
実施例
本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法の実施例を
第１図に示した工程断面図を参照して説明する。まず（
１００）面のシリコン基板を熱酸化して厚さが約０．５
μｍの酸化シリコン膜２を形成し、その上に気相成長法
により厚さが約０．１μｍの窒化シリコン膜３を堆積し
、さらにその上に厚さが約０．７μｍの酸化シリコン膜
４を気相成長法により堆積し、三層の多層膜１４を形成
する（堆積工程、第１図Ａ）。ポジレジストによるフォ
トリソ技術とドライエツチング技術によりこの多層膜１
４を＜１００＞方向の格子縞状のパターンに形成するく
パターン形成工程、第１図Ｂ）。
第１図に示した工程断面図を参照して説明する。まず（
１００）面のシリコン基板を熱酸化して厚さが約０．５
μｍの酸化シリコン膜２を形成し、その上に気相成長法
により厚さが約０．１μｍの窒化シリコン膜３を堆積し
、さらにその上に厚さが約０．７μｍの酸化シリコン膜
４を気相成長法により堆積し、三層の多層膜１４を形成
する（堆積工程、第１図Ａ）。ポジレジストによるフォ
トリソ技術とドライエツチング技術によりこの多層膜１
４を＜１００＞方向の格子縞状のパターンに形成するく
パターン形成工程、第１図Ｂ）。
表面の汚染層を除去した後、気相エピタキシャル成長に
より格子縞状のパターンの開口部１５に厚さが約１．２
μｍの単結晶シリコン膜５を形成して開口部１５を埋め
る（エビタキシャル工程、第１図Ｃ）。酸化シリコン膜
４をウェットエツチングにより除去して開口部１６を形
成した後、単結晶シリコン膜５の表面を熱酸化して厚さ
が約５００人の酸化シリコン膜６を形成し、さらに気相
成長法により厚さが約０．１μｍの窒化シリコン膜を形
成し、異方性ドライエツチング技術により開口部１６の
側面の窒化シリコン膜７と底面の窒化シリコン膜３を残
して他の部分の窒化シリコン膜を除去する（窒化シリコ
ン膜マスク形成工程、第１図Ｄ）。窒化シリコン膜３と
７をマスクにして選択酸化し、厚さが約０．７μｍの酸
化シリコン膜８を単結晶シリコン膜５の上に形成する（
選択酸化工程、第１図Ｅ）。窒化シリコン膜３と７及び
単結晶シリコン膜５の側面の酸化シリコン膜６をウェッ
トエツチングにより除去し、単結晶シリコン膜５が露出
した開口部１６の側面より気相エピタキシャル成長させ
開口部１６が丁度埋まる形状に単結晶シリコン膜９を形
成する（エビタキシャル工程、第１図Ｆ）。表面の酸化
シリコン膜８をウェットエツチングにより除去し、異方
性ドライエツチングにより単結晶シリコン膜５と９を部
分的にエツチングして単結晶シリコン膜５と９を不連続
にし、単結晶シリコン膜９とシリコン基板１を酸化シリ
コン膜２により絶縁分離する（絶縁分離工程、第１図Ｇ
）。単結晶シリコン膜５と９の表面を熱酸化して厚さが
約５０ＯＡの酸化シリコン膜１０を形成し、さらに気相
成長法により厚さが約０．１μｍの窒化シリコン膜１１
を形成し、異方性ドライエツチング技術により単結晶シ
リコン膜９の側面だけを残して窒化シリコン膜１１を除
去する（窒化シリコン膜マスク形成工程、第１図Ｈ）。
より格子縞状のパターンの開口部１５に厚さが約１．２
μｍの単結晶シリコン膜５を形成して開口部１５を埋め
る（エビタキシャル工程、第１図Ｃ）。酸化シリコン膜
４をウェットエツチングにより除去して開口部１６を形
成した後、単結晶シリコン膜５の表面を熱酸化して厚さ
が約５００人の酸化シリコン膜６を形成し、さらに気相
成長法により厚さが約０．１μｍの窒化シリコン膜を形
成し、異方性ドライエツチング技術により開口部１６の
側面の窒化シリコン膜７と底面の窒化シリコン膜３を残
して他の部分の窒化シリコン膜を除去する（窒化シリコ
ン膜マスク形成工程、第１図Ｄ）。窒化シリコン膜３と
７をマスクにして選択酸化し、厚さが約０．７μｍの酸
化シリコン膜８を単結晶シリコン膜５の上に形成する（
選択酸化工程、第１図Ｅ）。窒化シリコン膜３と７及び
単結晶シリコン膜５の側面の酸化シリコン膜６をウェッ
トエツチングにより除去し、単結晶シリコン膜５が露出
した開口部１６の側面より気相エピタキシャル成長させ
開口部１６が丁度埋まる形状に単結晶シリコン膜９を形
成する（エビタキシャル工程、第１図Ｆ）。表面の酸化
シリコン膜８をウェットエツチングにより除去し、異方
性ドライエツチングにより単結晶シリコン膜５と９を部
分的にエツチングして単結晶シリコン膜５と９を不連続
にし、単結晶シリコン膜９とシリコン基板１を酸化シリ
コン膜２により絶縁分離する（絶縁分離工程、第１図Ｇ
）。単結晶シリコン膜５と９の表面を熱酸化して厚さが
約５０ＯＡの酸化シリコン膜１０を形成し、さらに気相
成長法により厚さが約０．１μｍの窒化シリコン膜１１
を形成し、異方性ドライエツチング技術により単結晶シ
リコン膜９の側面だけを残して窒化シリコン膜１１を除
去する（窒化シリコン膜マスク形成工程、第１図Ｈ）。
窒化シリコン膜１１をマスクにして選択酸化し単結晶シ
リコン膜５の全部と単結晶シリコン膜９の上部に厚さが
約０．５μｍの酸化シリコン膜１２を形成する（選択酸
化工程、第１図Ｉ）。窒化シリコン膜１１及び単結晶シ
リコン膜９の側面の酸化シリコン膜１０をウェットエツ
チングにより除去し、単結晶シリコン膜９が露出した側
面よりシリコンを気相エピタキシャル成長させて連続し
た単結晶シリコン膜１３を形成する（エビタキシャル工
程、第１図Ｊ）。表面に残った酸化シリコン膜１２をウ
ェットエツチングにより除去し、ＨＣｅによる気相エツ
チングとシリコンの気相エピタキシャル成長を行い単結
晶シリコン膜１３の表面を平坦化する（平坦化工程、第
１図Ｋ）。
リコン膜５の全部と単結晶シリコン膜９の上部に厚さが
約０．５μｍの酸化シリコン膜１２を形成する（選択酸
化工程、第１図Ｉ）。窒化シリコン膜１１及び単結晶シ
リコン膜９の側面の酸化シリコン膜１０をウェットエツ
チングにより除去し、単結晶シリコン膜９が露出した側
面よりシリコンを気相エピタキシャル成長させて連続し
た単結晶シリコン膜１３を形成する（エビタキシャル工
程、第１図Ｊ）。表面に残った酸化シリコン膜１２をウ
ェットエツチングにより除去し、ＨＣｅによる気相エツ
チングとシリコンの気相エピタキシャル成長を行い単結
晶シリコン膜１３の表面を平坦化する（平坦化工程、第
１図Ｋ）。
以上の工程により酸化シリコン膜１２の上に単結晶シリ
コン膜１３を形成することができる。
コン膜１３を形成することができる。
なお、エピタキシャル成長工程では水素−ジクロールシ
ラン−塩酸のガス系を用い、９５０℃の温度で成長させ
た。また途中で水素−塩素のガス系に切り換えることに
より気相エツチングを行った。
ラン−塩酸のガス系を用い、９５０℃の温度で成長させ
た。また途中で水素−塩素のガス系に切り換えることに
より気相エツチングを行った。
第１図Ｂで示した多層膜１４の格子縞状のパターンは、
第２図に示すようにパターン幅ａとｂを共に０．５〜３
μｍと細くしたものである。このため、単結晶シリコン
膜をエピタキシャル成長させるときに結晶欠陥の少ない
単結晶が得られる。
第２図に示すようにパターン幅ａとｂを共に０．５〜３
μｍと細くしたものである。このため、単結晶シリコン
膜をエピタキシャル成長させるときに結晶欠陥の少ない
単結晶が得られる。
なお、第２図において、１４は多層膜、１５は開口部で
ある。
ある。
発明の効果
本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法によれば、
現在直ちに量産可能な技術のみの組み合わせにより実現
できるとともに、結晶欠陥の少ない単結晶シリコン膜が
形成できる。この結果、製造コストも低減でき経済性に
優れるとともに、結晶性にもすぐれ量産性にも適してい
る。
現在直ちに量産可能な技術のみの組み合わせにより実現
できるとともに、結晶欠陥の少ない単結晶シリコン膜が
形成できる。この結果、製造コストも低減でき経済性に
優れるとともに、結晶性にもすぐれ量産性にも適してい
る。
第１図は本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法の
実施例を示す工程断面図、第２図は多層膜の格子縞状の
パターン図である。 １・・・・・・シリコン基板、２．４，６，８，１０゜
１２・・・・・・酸化シリコン膜、３，７．１１・・・
・・・窒化シリコン膜、５，９．１３・・・・・・単結
晶シリコン膜、１４・・・・・・多層膜、１５．１６・
・・・・・開口部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名第 ２ 図 １牛−一−り夕１月見 ′ｒ、Ｈ）−） ’Ｃ％Ｊ
実施例を示す工程断面図、第２図は多層膜の格子縞状の
パターン図である。 １・・・・・・シリコン基板、２．４，６，８，１０゜
１２・・・・・・酸化シリコン膜、３，７．１１・・・
・・・窒化シリコン膜、５，９．１３・・・・・・単結
晶シリコン膜、１４・・・・・・多層膜、１５．１６・
・・・・・開口部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名第 ２ 図 １牛−一−り夕１月見 ′ｒ、Ｈ）−） ’Ｃ％Ｊ
Claims (1)
- シリコン基板上に第１の酸化シリコン膜と第１の窒化
シリコン膜および第２の酸化シリコン膜を順次積層した
多層膜を形成する工程と、同多層膜に所望のパターンを
形成して第１の開口部を形成する工程と、前記シリコン
基板が露出した前記第１の開口部上に第１の単結晶シリ
コン膜を形成して前記の開口部を埋める工程と、前記第
２の酸化シリコン膜を除去して第２の開口部を形成した
後、前記第１の単結晶シリコン膜表面に第３の酸化シリ
コン膜を形成し、続いて前記第２の開口部の側面に第２
の窒化シリコン膜を形成する工程と、前記第１と第２の
窒化シリコン膜をマスクとして熱酸化し、前記第１の単
結晶シリコン膜上に第４の酸化シリコン膜を形成する工
程と、前記第１と第２の窒化シリコン膜及び前記第２の
開口部の側面の第３の酸化シリコン膜を除去した後、前
記第２の開口部の側面に露出した前記第１の単結晶シリ
コン膜を核にして前記第２の開口部に第２の単結晶シリ
コン膜を形成する工程と、表面に露出した第４の酸化シ
リコン膜を除去した後、前記第１と第２の単結晶シリコ
ン膜を部分的に除去し、前記第２の単結晶シリコン膜を
前記シリコン基板から絶縁分離する工程と、前記第１と
第２の単結晶シリコン膜の表面を熱酸化して第５の酸化
シリコン膜を形成し、続いて前記第２の単結晶シリコン
膜の側面部に第３の窒化シリコン膜を形成する工程と、
同第３の窒化シリコン膜をマスクとして熱酸化し、前記
第１の単結晶シリコン膜の全部と、前記第２の単結晶シ
リコン膜の上部を第６の酸化シリコン膜にする工程と、
前記第２の単結晶シリコン膜の側面部の前記第３の窒化
シリコン膜と前記第５の酸化シリコン膜を除去した後、
前記側面部に露出した前記第２の単結晶シリコン膜を核
にして第３の単結晶シリコン膜を全面に形成する工程と
、表面に露出した前記第６の酸化シリコン膜を除去した
後、前記第３の単結晶シリコン膜を平坦化する工程とを
備えた絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8873288A JPH01259526A (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8873288A JPH01259526A (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259526A true JPH01259526A (ja) | 1989-10-17 |
Family
ID=13951094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8873288A Pending JPH01259526A (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01259526A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001004A1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-06 | Sony Corporation | Method of forming single-crystal silicon layer and method of manufacturing semiconductor device |
-
1988
- 1988-04-11 JP JP8873288A patent/JPH01259526A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001004A1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-06 | Sony Corporation | Method of forming single-crystal silicon layer and method of manufacturing semiconductor device |
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