JPH02218159A - 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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JPH02218159A
JPH02218159A JP3804689A JP3804689A JPH02218159A JP H02218159 A JPH02218159 A JP H02218159A JP 3804689 A JP3804689 A JP 3804689A JP 3804689 A JP3804689 A JP 3804689A JP H02218159 A JPH02218159 A JP H02218159A
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JP
Japan
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substrate
implanted
ions
oxygen
region
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JP3804689A
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English (en)
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Toronnamuchiyai Kuraison
トロンナムチャイ クライソン
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、基板表面の平滑化に改良の加えられた半導
体基板の製造方法に関する。
(従来の技術) 従来の半導体基板の製造方法としては、SIMOX (
Separation by 1Mplanted O
Xygen)法と呼ばれるものが知られている。
今これを第2図に基いて説明すると、まず同図(A)に
示す如く、Si基板1中に酸素イオン(0+)を注入密
度10 ”/cd、加速電圧180keV程度で注入し
、さらに、1200℃の窒素雰囲気中で約1時間熱処理
を行う。これにより、注入された酸素がSi基板1中の
Siと結合し、同図(B)に示す如く、Si基板1内の
酸素注入側には5t02膜2が形成されるとともに、S
iO2膜2上にはSi基板1中の酸化されなかったSi
によりSOI膜3が形成される。なお、ここで上記SO
I膜3の膜厚が不足の場合には、良く知られているよう
に5tC14の水素還元法等によりエピタキシャル成長
法を用いてSOI膜3の膜厚増加処理が行われる。
一方、第3図および第4図には、上記SIMOX法を用
いて半導体装置が製造される場合の例が示されている。
第3図(A)は、上記の如き半導体装置10の平面図で
あるが、中央部分には上記SIMOX法によって方形の
SOI部4が形成され、周囲にはSi基板1によりバル
クSi部5が設けられている。同図(B)は同図(A)
のX−X−線断面図であるが、301部4に形成された
SiO2膜2上には、MOSトランジスタT1.T2に
よってロジック回路6が形成されているとともに、バル
ク81部5上にはトランジスタT3* T4によって入
出力回路7が形成されている。
ところで、この半導体装置では、301部4に形成され
ているロジック回路6のMOSトランジスタ”I * 
12間は5102膜2によって絶縁分離されているため
ラッチアップしないとともに、寄生容量の低減が図られ
るのでロジック回路6は高速に動作できるという長所が
ある。
一方、入出力回路7はロジック回路6の如き動作の高速
性は必要とされない代わりに大電流を流す必要がある。
従って、この例では、入出力回路7は放熱性の悪い80
1部4よりもバルクSi部5に設けられている。
第4図にはSIMOX法によって製造される半導体装置
10の池の例が示されており、この例にあっては、局所
に301部4を形成するとともに、301部4以外のバ
ルクSi部5には縦型パワーMO8FET8が形成され
ている。
また、301部4には、縦型パワーMO8FET8を制
御するためのロジック回路60が、MOSトランジスタ
T5.T6によって形成されている。
このように、この例では、縦型パワーMO5FET8が
バルクSi部5に形成されているので放熱性が良く、電
流容量が大きい。また、ロジック回路60は301部4
に形成されているので、ラッチアップしないとともに、
縦型パワーMO8FET8から容易に絶縁分離でき、し
かも構造が簡単であるという長所がある。
次に、第5図には上記の如き半導体装置10を製造する
ためのSIMOX法による半導体基板の製造方法が示さ
れている。
この方法では、まず、(A)図に示す如く、ロジック回
路を形成する301部4の形成領域だけに酸素イオン注
入を行う。この場合、酸素イオンが注入された領域の体
積は、(B)図に示す如く増大する。
次に、熱処理により酸素とSiを結合させて(C)図に
示す如きSiO2膜2を形成する。このとき、SiO2
膜2上にはSOI膜3が形成される。
ところで、この場合、SiO2の密度はSiより小さい
ので、(C)図に示す如く、Si基板1中にSiO2膜
2が形成されると、SiO2膜2の体積が増加して、S
O■膜3の形成と相俟って(B)図に示される状態より
さらにSiO2膜2の形成部分の膜厚は増大する。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の如き半導体基板の製造方法にあっ
ては、Si基板1の301部4の形成領域だけに酸素イ
オンを注入してSiO□膜2を形成するので、5102
膜2の形成部分だけの膜厚が増大し、第5図(C)に示
す如く、基板表面で5tO2膜2の形成部分(301部
4)と非形成部分(バルクSi部5)の境界で段差9が
発生し、後工程において例えばフォトリソグラフィーを
行おうとすると、どちらかの表面としかピントが合わず
、以後の回路形成が困難になるという問題点があった。
また、SiO2膜1が形成されている部分とそうでない
部分の境界領域である段差9の発生部分では、基板製造
時SiO2膜2の体積膨張の影響を受けて大きな応力が
発生し、このため基板内部の広い範囲にわたって結晶欠
陥等が発生し、トランジスタを形成するのに不適ないわ
ゆるデッドスペースが増大するとともに、チップ面積増
大の原因となるという問題点があった。
(発明の目的) この発明は、上記課題に鑑み、基板表面の平滑化を図る
ことにより、以後の回路形成プロセスを簡易化できる、
かつ、デッドスペースの少ない、チップ面積を小さ(す
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。
(問題点を解決するための手段) この発明は、上記目的を達成するために、Si基板のS
iO2膜形成領域に酸素イオンを注入し、窒素雰囲気中
で加熱処理することにより半導体基板を製造する半導体
基板の製造方法において、上記Si基板の酸素イオン注
入領域以外の領域にはSiイオンを注入し、基板製造時
酸素イオン注入領域とSiイオン注入領域が平滑化され
ることを特徴とする。
(実施例の説明) 以下、本発明の好適な実施例を図面に基いて説明する。
この実施例においても半導体基板は上記従来例同様SI
MOX法を用いて製造されるが、基板上に従来例の如き
段差が発生しないよう、以下のように構成されている。
なお、説明の便宜上、上記従来例の説明に用いたものと
同−構成部材には同一符号を付して説明する。
この方法では、まず、同図(A)に示す如く、Si基板
1の301部4の形成領域に酸素イオン(0+)を注入
する。これにより、Si基板1「11の酸素注入部分は
同図(B)に示す如く膨張する。
次に、(B)図に示す如く、バルクSi部5の形成され
る残余の領域にSiイオン(Si”)を注入する。この
ときに注入するSiイオンの量は、できあがった半導体
基板の表面に段差が生じないだけの所定量とする。
最後に、熱処理を行い、酸素イオン注入側では(C)図
に示す如<5LO2膜2およびSOI膜3が形成される
とともに、Siイオン注入側では、注入したSiイオン
が結晶化され、Si結晶層20が形成される。
ところで、この場合、Siイオン注入側で形成されるS
i結晶層20の厚さは、酸素イオン注入側で形成される
SiO2膜2とSOI膜3を加えたものとほぼ等しくな
るよう構成されている。
このため、両者の境界領域で形成される段差90は、従
来例と比し著しく小さい((C)図参照)なお、上記の
如く、酸素イオン注入側とSiイオン注入側の段差をな
くすには、注入される酸素イオンの量とSiイオンの量
を同量にすると良いが、熱処理の条件等によっては適宜
両イオンの注入比率を変えると良い。
また、この実施例では、酸素イオンを注入した後にSi
イオンを注入するようにしたが、イオン注入の順序を逆
にして、Siイオンを注入した後に酸素イオンを注入し
ても良い。
さらに、酸素イオンとSiイオンのイオン注入を少量ず
つ何回かに分けて交互に行っても良い。
本実施例では、上記の如(、酸素イオンの注入されない
、従ってSiO2膜2の形成されない部分にはSiイオ
ンを注入し、これによってSiO2膜2形膜部形成部分
のSi結晶層20を設けるようにしたので、両者の境界
部分における段差はほとんとない。このため、例えば後
工程におけるフォトリソグラフィー処理においても基板
表面の高さが均一となり、従来に比して簡易に回路形成
ができることになる。
また、従来の如くにSiO2膜形成部分だけが体積膨張
する場合に比べて基板内に発生する応力が小さいので、
結晶欠陥等が集中する境界領域を最少限にすることがで
きる。さらに、トランジスタを形成するのに適しない上
記境界領域部分が小さいので、基板上のいわゆるデッド
スペース部分を最少限にすることができ、半導体装置を
形成する場合のチップ面積を小さくできる。また、半導
体基板製造時の基板内応力が小さいので、境界付近に設
けられるトランジスタの信頼性も向上する。
(発明の効果) 本発明に係わる半導体基板の製造方法は、上記の如く、
Si基板の酸素イオン注入領域以外の領域にはSiイオ
ンを注入し、基板製造時酸素イオン注入領域とSiイオ
ン注入領域が平滑化されるよう構成したので、以後の半
導体装置としての回路形成プロセスを簡易化できるとと
もに、トランジスタを形成するのに不適ないわゆるデッ
ドスペースの少ない、チップ面積を小さくすることので
きる半導体基板の製造方法が得られる等の効果を有する
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す工程図、第2図はSI
MOX法の説明図、第3図および第4図はSIMOX法
によって半導体装置が製造される場合の説明図、第5図
は従来例における半導体基板の製造方法の説明図である
。 1・・・Si基板 2・・・SiO2膜 3・・・SOI膜 4・・・Sot部 5・・・バルクSi部 6.60・・・ロジック回路 7・・・入出力回路 9.90・・・段差 10・・・半導体装置 20・・・Si結晶層 特許出願人  日産自動車株式会社 代 理 人  弁理士  和 1)成 則第2図 ↓ ↓ ↓ 番 第3図 5(バIレクS1部) 4(501部) 第4 図 第5 図 (−一一ど−一一′

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、Si基板のSiO_2膜形成領域に酸素イオンを注
    入し、窒素雰囲気中で加熱処理することにより半導体基
    板を製造する半導体基板の製造方法において、 上記Si基板の酸素イオン注入領域以外の領域にはSi
    イオンを注入し、基板製造時酸素イオン注入領域とSi
    イオン注入領域が平滑化されることを特徴とする半導体
    基板の製造方法。
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