JPH02246267A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02246267A
JPH02246267A JP1068073A JP6807389A JPH02246267A JP H02246267 A JPH02246267 A JP H02246267A JP 1068073 A JP1068073 A JP 1068073A JP 6807389 A JP6807389 A JP 6807389A JP H02246267 A JPH02246267 A JP H02246267A
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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】 [概要] 半導体装置の製造方法のうち、特に、Sol素子とバル
ク素子とを混載した集積回路(rc)の製造方法に関し
、 ビームアニール工程において、バルク素子形成領域とフ
ィールド絶縁膜との境界部分での溶融シリコンの剥がれ
を防止することを目的とし、半導体基板上に酸化防止膜
を選択的に形成し、該酸化防止膜をマスクにしてフィー
ルド絶縁膜を生成する工程と、次いで、該酸化防止膜お
よびフィールド絶縁膜を含む全面上に非単結晶性シリコ
ン膜を被着する工程とが含まれることを特徴とする。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法のうち、特に、SOI素
子とバルク素子とを混載した集積回路(IC)の製造方
法に関する。
近年、集積回路はユーザのニーズの多様化によって様々
な分野に使用されているが、その一つにデイスプレィ製
品に用いられる高耐圧ICがある。
本発明はそのような高耐圧ICをSOI素子とバルク素
子との混載集積回路で作製する方式の基板作製方法に関
している。
[従来の技術] さて、上記の高耐圧ICを従来のバルクシリコン(シリ
コン基板)上のみに作製しようとすると、高い耐圧を得
るために複雑な構造になり、それに伴って長い複雑な製
造プロセスが必要になる。このような問題点を比較的容
易に解決する手段としてS OI (Silicon 
On In5ulator)素子とバルク(Bulk)
素子とを混載した集積回路が検討されており、それは低
耐圧の論理回路部(ロジック部)を経験豊かな製造プロ
セスを用いてバルク基板上に作製し、高耐圧出力部をフ
ィールド絶縁膜上にSOI構造によって作製するという
方式のものである。第2図にそのような混載集積回路の
断面例を示しており、lはシリコン基板、2はSiO□
膜(酸化シリコン膜)からなるフィールド絶縁膜。
3は例えばドレイン耐圧200vのMOSFETからな
る高耐圧出力素子、4は例えば5v電源で駆動するCM
O3FETからなる論理素子である。
このような混載集積回路に用いる基板の従来の製造方法
の工程順断面図を第3図(a)〜(e)に示しており、
それを順を追って説明すると、 第3図(萄参照;まず、シリコン基板l上に熱酸化した
Sing膜11膜層1500人)を生成し、その上に減
圧化学気相成長(LPGVD)法によってSi、N4 
(窒化シリコン)膜12(膜厚1000人;酸化防止膜
)を被着し、この5isNa膜12とSin、膜11と
をリソグラフィ技術を用いて同時にパターンニングして
選択的にバルク素子形成領域13上のみにSing膜1
1膜層1させたSi3N4膜12からなる酸化防止膜マ
スクを形成する。なお、Sing膜11膜層1コン基板
1に直接Si3 N、膜を被着すればシリコン基板にス
トレスを与えるので、それを緩和するための緩衝層であ
る。
第3図(ロ)参照;次いで、ウェット酸素雰囲気中で約
900℃に加熱して、シリコン基板1の露出面に5if
t膜(膜厚1μm程度)からなるフィールド絶縁膜2を
生成する。なお、この第3図(a)、 (b)に説明し
た工程はLOCO3法として知られているフィールド絶
縁膜の形成方法である。
第3図(C)参照;次いで、5izNi膜工2を熱燐酸
液でエツチングして除去した後、フィールド絶縁膜2上
および5iOz膜11上の全面にLPCVD法によって
多結晶シリコン膜5(膜厚0.5μm)を被着する。な
お、多結晶シリコン膜5の代わりに他の非単結晶性シリ
コン膜、例えば、アモルファスシリコン膜を被着させて
も良い。
第3図(d)参照;次いで、その上面から多結晶シリコ
ン膜5を、例えば、連続アルゴンレーザ(CW−Ar 
La5er)ビームで走査して加熱溶融し、多結晶シリ
コン膜を再結晶シリコン膜5“に変成する。
これがビームアニールで、本例はレーザアニールの例で
ある。
第3図(e)参照;しかる後、フィールド絶縁膜2上の
所定領域以外の再結晶シリコン膜および前記Si2 N
、膜12で被覆していたバルク素子形成領域13上の再
結晶シリコン膜を等方性ドライエツチングによってエツ
チング除去し、フィールド絶縁膜2上の所定領域14の
みに再結晶シリコン膜5゛を。
残存させる。この所定領域14は高耐圧出力素子形成領
域で、このようなSOr構造の領域は厚いフィールド絶
縁膜2で絶縁分離されるために高耐圧素子を形成するこ
とができる。
従来は上記のようにして、混載集積回路を形成する基板
を作製していた。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記の作製方法で多結晶シリコン膜5を加熱
溶融して再結晶シリコン膜5@を形成する場合、ビーム
アニール条件が最適条件から僅かにはずれると、溶融シ
リコンの剥がれが生じる問題が起こっている。第4図は
その従来の問題点を示す図で、バルク素子形成領域13
とフィールド絶縁膜2との境界部分で溶融したシリコン
が剥がれ(矢印で示している)、その剥がれたシリコン
が団子状の塊になって境界近傍に残る。この団子状の盛
上りはその後のエツチングによって完全には除去できず
、最終工程まで残って、プロセス工程に悪影響を与えた
り、また、作製後まで残存していると、素子特性を劣化
させることになる。
この剥離の原因は未だ解明されていないが、推考するに
、その部分は段差部分であり、シリコン基板(バルクシ
リコン)とSi0g膜との間に大きな熱伝導率の差があ
って、シリコン基板の方が早(冷却する問題、および、
Si0g膜と溶融シリコンとの濡れがあまり良(ない問
題などが原因しているものと思われる。
本発明はこのような問題点を解消させて、ビームアニー
ル工程において、バルク素子形成領域とフィールド絶縁
膜との境界部分での溶融シリコンの剥がれを防止するこ
とを目的とした製造方法を提案するものである。
[課題を解決するための手段] その課題は、半導体基板上に酸化防止膜を選択的に形成
し、該酸化防止膜をマスクにしてフィールド絶縁膜を生
成する工程と、次いで、該酸化防止膜を含み、フィール
ド絶縁膜を含む全面上に非単結晶性シリコン膜を被着す
る工程とが含まれる製造方法によって解決される。
[作用] 本発明はLOCO3法で使用した5tslN4膜からな
る酸化防止膜を残存させたまま、非単結晶性シリコン膜
を被着し、その非単結晶性シリコン膜をビームアニール
して溶融させて単結晶シリコン膜を形成する。その後に
、酸化防止膜は不要部分の単結晶シリコン膜と同時にエ
ツチング除去する。
そうすれば、溶融シリコンの剥がれが防止される。
それは、5isNa膜とシリコンとの濡れ性が良く(濡
れ係数が高り)、シかも、フィールド絶縁膜を形成した
際にバーズビークが発生して、Si3N4膜がフィール
ド絶縁膜上にせりだしているために段差部分が従来より
平坦化して、それらが原因となって剥がれが防止される
ものと考えられる。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明にかかる製造方法の工程
順断面図を示しており、以下に順を追って説明する。
第1図(a)参照;従来法と同じく、シリコン基板1上
に熱酸化したSiO□膜11膜上1500人)を生成し
、そのSiO□膜11膜上1LPCVD法によって5i
sNa膜12(膜厚1000人;酸化防止膜)を被着し
、このSi、 N4膜12とSiO2膜11とをリソグ
ラフィ算術を用いて同時にパターンニングしてバルク素
子形成領域13上のみに選択的にSiOx膜11を介在
させた5isNn膜12からなる酸化防止膜マスクを残
存させる。なお、SiOx膜11はストレス緩和のため
の緩衝層である。
第1図(ロ)参照;次いで、ウェット酸素雰囲気中で約
900℃に加熱して、酸化防止膜マスクの存在しないシ
リコン基板1の露出面にSi0g膜(膜厚1μm程度)
からなるフィールド絶縁膜2を生成する。ここに、この
第3図(a)、 (b)に説明した工程は公知のLOC
O3法によるフィールド絶縁膜の形成工程である。
第1図(C)参照;次いで、5isNa膜12を残存さ
せたまま、フィールド絶縁膜2上およびバルク素子形成
領域13上の全面にLPCVD法によって多結晶シリコ
ン膜15(膜厚0.5μm)を被着する。なお、他にア
モルファスシリコン膜などを被着しても良い。
第1図(6)参照;次いで、その上面から多結晶シリコ
ン膜15を連続アルゴンレーザ(CW−Ar La5e
r)ビームで走査して加熱溶融し、多結晶シリコン膜を
再結晶シリコン膜151に変成する。その際、例えば、
SiO□膜を介在させたSi3 N、膜からなるキャッ
プ(図示せず)を多結晶シリコン膜15の上に被覆して
加熱溶融させても良い。その時のアニール条件は出力5
〜6ワツト、スキャンニング速度150m+*/秒、基
板加熱温度500°C9溶融幅20〜30um程度にす
る。
第1図(e)参照;しかる後、フィールド絶縁膜2上の
所定領域14以外の再結晶シリコン膜およびバルク素子
形成領域13上の再結晶シリコン膜およびSi、N4膜
12を等方性ドライエツチングによって同時にエツチン
グ除去して、フィールド絶縁膜2上の所定領域14のみ
に島状再結晶シリコン膜151(高耐圧出力素子形成領
域)を残存させて、混載集積回路の基板を作製する。
このような本発明にかかる製造方法によれば、バルク素
子形成領域13とフィールド絶縁膜2との境界での溶融
シリコンの剥がれが防止できる。その理由はSi3Nm
膜とシリコンとの濡れ性が良くて、且つ、段差部分がよ
り平坦化しているためと考えられる。
[発明の効果] 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明にかか
る製造方法によれば溶融シリコンの剥離が解消されて、
プロセス工程に支障をきたすことなく、好特性の素子が
形成でき、SOI素子とバルク素子からなる混載集積回
路の高品質化に大きく寄与するものである。
断面図、 第2図は混載集積回路の断面例を示す図、第3図は従来
の製造方法の工程順断面図、第4図は従来の問題点を示
す図である。
図において、 1はシリコン基板、 2はフィールド絶縁膜、 3は高耐圧出力素子、 4は論理素子、 5.15は多結晶シリコン膜、 5’、15’は再結晶シリコン膜、 11はSin、膜、 12はsi3 Na膜(酸化防止膜) 13はバルク素子形成領域、 14は所定領域 を示している。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明にかかる製造方法の工程
順、Ω Φ ski載某櫨ff1r#tr 新78σ1 ! 、f−
7a第2m 第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板上に酸化防止膜を選択的に形成し、該酸化防
    止膜をマスクにしてフィールド絶縁膜を生成する工程と
    、 次いで、該酸化防止膜およびフィールド絶縁膜を含む全
    面上に非単結晶性シリコン膜を被着する工程と、 次いで、該非単結晶性シリコン膜をビームアニールして
    単結晶シリコン膜に変成する工程とが含まれてなること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP1068073A 1989-03-20 1989-03-20 半導体装置の製造方法 Pending JPH02246267A (ja)

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