JPH0228250B2 - - Google Patents
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- JPH0228250B2 JPH0228250B2 JP58002197A JP219783A JPH0228250B2 JP H0228250 B2 JPH0228250 B2 JP H0228250B2 JP 58002197 A JP58002197 A JP 58002197A JP 219783 A JP219783 A JP 219783A JP H0228250 B2 JPH0228250 B2 JP H0228250B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
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Description
【発明の詳細な説明】
（発明の属する分野）
本発明は半導体装置の製造方法に関するもので
あり、特に均一性及び耐圧の良い厚い絶縁膜を低
温で短時間に形成する工程を含む半導体装置の製
造方法に関するものである。
あり、特に均一性及び耐圧の良い厚い絶縁膜を低
温で短時間に形成する工程を含む半導体装置の製
造方法に関するものである。
（従来技術）
従来、半導体装置には厚い絶縁膜が表面保護
膜、層間絶縁膜又は表面段差低減用膜等種々の構
成に用いられている。絶縁膜としてシリコン酸化
膜を用いる場合には、酸化性雰囲気中でシリコン
を酸化する熱酸化法又はシランガス（SiH4）と
酸素ガス（O2）を用いる化学気相成長法（以下
「CVD法」という）等がある。熱酸化法で例えば
0.5μｍ以上の厚いシリコン酸化膜（以下「SiO2」
という）を形成するためには、1100℃の高温で水
蒸気の存在のもとに少なくとも１時間以上の熱処
理を要する。しかし、このような高温・長時間の
熱処理は、既に基板中に形成されている不純物拡
散層の不純物濃度分布を崩すために好ましいこと
ではない。例えば特に微細かつ浅い不純物拡散層
を持つ高密度・高速度な集積回路においては前記
のような高温酸化を行つた場合にはその不純物拡
散層の濃度分布が初期の10分程度で完全に崩れ去
つてしまうことから、高温の熱酸化法は到底採用
することができなかつた。また高温の熱酸化法
は、基板中に結晶欠陥を発生させたり、少数キヤ
リヤの寿命を低下させるおそれ等もあり、なるべ
く採用しない方が望ましい。更に素子間分離用の
SiO2の形成に熱酸化法を用いた場合にはバーズ
ビークと呼ばれる無用のシリコン酸化膜の張り出
しが生じてしまい素子の高密度化の妨げとなつて
いる。
膜、層間絶縁膜又は表面段差低減用膜等種々の構
成に用いられている。絶縁膜としてシリコン酸化
膜を用いる場合には、酸化性雰囲気中でシリコン
を酸化する熱酸化法又はシランガス（SiH4）と
酸素ガス（O2）を用いる化学気相成長法（以下
「CVD法」という）等がある。熱酸化法で例えば
0.5μｍ以上の厚いシリコン酸化膜（以下「SiO2」
という）を形成するためには、1100℃の高温で水
蒸気の存在のもとに少なくとも１時間以上の熱処
理を要する。しかし、このような高温・長時間の
熱処理は、既に基板中に形成されている不純物拡
散層の不純物濃度分布を崩すために好ましいこと
ではない。例えば特に微細かつ浅い不純物拡散層
を持つ高密度・高速度な集積回路においては前記
のような高温酸化を行つた場合にはその不純物拡
散層の濃度分布が初期の10分程度で完全に崩れ去
つてしまうことから、高温の熱酸化法は到底採用
することができなかつた。また高温の熱酸化法
は、基板中に結晶欠陥を発生させたり、少数キヤ
リヤの寿命を低下させるおそれ等もあり、なるべ
く採用しない方が望ましい。更に素子間分離用の
SiO2の形成に熱酸化法を用いた場合にはバーズ
ビークと呼ばれる無用のシリコン酸化膜の張り出
しが生じてしまい素子の高密度化の妨げとなつて
いる。
上述の熱酸化法において、酸化時間を短縮化す
る方法として増速酸化方法が提案されている。こ
の増速酸化法とは、単結晶シリコン中に硼素(B)を
加えて行う熱酸化法である。この場合硼素は
SiO2中での酸素の拡散を増速する役割を果たす
ものと考えられており、この現象については、
W.A.Pliskin：IBM Journal of Reseavch and
Development、vol10、No.３、P198（1966）；B.E.
Deal、M.Sklar：Journal of the Electro−
chemical Society、vol112、No.４、P430（1965）
に詳しく述べられている。この現象を利用して酸
化速度を大きくするためには、、単結晶シリコン
中の硼素の含有量を大きくすればよい。ところが
単結晶シリコン中の硼素の固溶度は高々１原子％
程度あり、このような硼素の濃度では増速酸化を
充分に実現できず、酸化速度は硼素を添加しない
場合に比べ高々２〜３倍程度である。更に硼素を
含有させたシリコンを用いようとすると、シリコ
ンは単結晶状態を保ちえず、多結晶状態となる。
しかし、多結晶シリコンに硼素を多量含有させて
も、ある程度以上の硼素は多結晶の粒界に偏析し
てしまい結晶粒内には固溶しないため、硼素添加
の多結晶シリコンの酸化速度にも限界があり、硼
素を添加しない場合に比べて高々２〜３倍の酸化
速度しか実現できない。また多結晶シリコンの酸
化膜は耐圧がせいぜい４×106V／cm程度であり、
この耐圧は硼素量が多い程低下する傾向があつ
た。更に硼素添加の多結晶シリコンでは、結晶粒
内と結晶粒界での酸化速度に差が生ずるため、表
面の平坦性のよい厚いSiO2を形成することは困
難であつた。また酸化時間はある程度短くなるも
のの酸化温度は依然として一定以上の高温を必要
とするので前述した不純物拡散層の濃度の再分布
化を防止することが難しい他に、多結晶シリコン
中の硼素が隣接部分に拡散してしまう恐れがある
ので工程によつては硼素添加の多結晶シリコンを
熱酸化する方法は適用できないという欠点があつ
た。
る方法として増速酸化方法が提案されている。こ
の増速酸化法とは、単結晶シリコン中に硼素(B)を
加えて行う熱酸化法である。この場合硼素は
SiO2中での酸素の拡散を増速する役割を果たす
ものと考えられており、この現象については、
W.A.Pliskin：IBM Journal of Reseavch and
Development、vol10、No.３、P198（1966）；B.E.
Deal、M.Sklar：Journal of the Electro−
chemical Society、vol112、No.４、P430（1965）
に詳しく述べられている。この現象を利用して酸
化速度を大きくするためには、、単結晶シリコン
中の硼素の含有量を大きくすればよい。ところが
単結晶シリコン中の硼素の固溶度は高々１原子％
程度あり、このような硼素の濃度では増速酸化を
充分に実現できず、酸化速度は硼素を添加しない
場合に比べ高々２〜３倍程度である。更に硼素を
含有させたシリコンを用いようとすると、シリコ
ンは単結晶状態を保ちえず、多結晶状態となる。
しかし、多結晶シリコンに硼素を多量含有させて
も、ある程度以上の硼素は多結晶の粒界に偏析し
てしまい結晶粒内には固溶しないため、硼素添加
の多結晶シリコンの酸化速度にも限界があり、硼
素を添加しない場合に比べて高々２〜３倍の酸化
速度しか実現できない。また多結晶シリコンの酸
化膜は耐圧がせいぜい４×106V／cm程度であり、
この耐圧は硼素量が多い程低下する傾向があつ
た。更に硼素添加の多結晶シリコンでは、結晶粒
内と結晶粒界での酸化速度に差が生ずるため、表
面の平坦性のよい厚いSiO2を形成することは困
難であつた。また酸化時間はある程度短くなるも
のの酸化温度は依然として一定以上の高温を必要
とするので前述した不純物拡散層の濃度の再分布
化を防止することが難しい他に、多結晶シリコン
中の硼素が隣接部分に拡散してしまう恐れがある
ので工程によつては硼素添加の多結晶シリコンを
熱酸化する方法は適用できないという欠点があつ
た。
上述したような熱酸化法の他にCVD法による
SiO2の形成法も提案されている。この方法によ
れば低温で厚いSiO2を比較的短時間で形成でき
る。しかし、この方法で形成したSiO2（以下
「CVDSiO2」という）は緻密性が悪いため、その
耐圧が５×106V／cmと単結晶シリコンを熱酸化
して形成したSiO2に比べ半分以下である欠点を
有していた。またCVD法ではCVDSiO2の厚さを
例えば0.5μｍ以上と厚くした場合には強い歪応力
を生じ基板に欠陥を与えることが多く、段差部を
被覆した場合にはCVDSiO2の被覆状態が均一に
ならずかえつて段差部を強調してしまうという欠
点があつた。
SiO2の形成法も提案されている。この方法によ
れば低温で厚いSiO2を比較的短時間で形成でき
る。しかし、この方法で形成したSiO2（以下
「CVDSiO2」という）は緻密性が悪いため、その
耐圧が５×106V／cmと単結晶シリコンを熱酸化
して形成したSiO2に比べ半分以下である欠点を
有していた。またCVD法ではCVDSiO2の厚さを
例えば0.5μｍ以上と厚くした場合には強い歪応力
を生じ基板に欠陥を与えることが多く、段差部を
被覆した場合にはCVDSiO2の被覆状態が均一に
ならずかえつて段差部を強調してしまうという欠
点があつた。
（本発明の目的）
本発明は、緻密で表面の平坦性・被覆形状がよ
く耐圧にすぐれた絶縁膜を低温かつ短時間で形成
する工程を含む半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
く耐圧にすぐれた絶縁膜を低温かつ短時間で形成
する工程を含む半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
（本発明の構成）
本発明はかかる目的を達成するために、少なく
とも硼素を含む非晶質シリコンを酸化性雰囲気中
で熱処理してSiO2を形成する工程を含むことを
特徴とする。
とも硼素を含む非晶質シリコンを酸化性雰囲気中
で熱処理してSiO2を形成する工程を含むことを
特徴とする。
本発明の方法は従来の熱酸化法の範ちゆうに属
するものであり、従来の熱酸化法と異なる点は、
出発材料として少なくとも硼素を含む非晶質シリ
コンを用いることが特徴的な点である。
するものであり、従来の熱酸化法と異なる点は、
出発材料として少なくとも硼素を含む非晶質シリ
コンを用いることが特徴的な点である。
以下本発明の実施例について説明する。まず、
非晶質シリコンをスパツタ法、グロー放電法、低
圧CVD法等によつて低圧下で基板上に形成する。
特に低圧CVD法は緻密で段差部の被覆形状が良
好な硼素を含む非晶質シリコンを短時間で形成で
きるので本発明に適した方法である。以下この低
温CVD法で硼素を含む非晶質シリコンの形成法
を例にとつて説明する。ガスとしては原料ガスと
してSiH4を用い、硼素添加のためにジボランガ
ス（B2H6）を用い、キヤリアガスとして例えば
ヘリウムガス（He）を用いる。上述のガスを適
切な流量で低圧状態の反応炉内に導入し、加熱手
段によつてSiH4及びB2H6を熱分解し反応炉内に
おかれた基板上に硼素を含む非晶質シリコンを形
成する。形成条件としては、例えば圧力を0.1〜
0.2Torr、形成温度を450℃〜600℃の範囲で行
う。形成温度500℃で流量比B2H6／SiH4を１×
10-2として形成した非晶質シリコン中の硼素の量
は約25原子％、流量比B2H6／SiH4を２×10-2と
して形成した非晶質シリコン中の硼素の量は40原
子％というように、流量比B2H6／SiH4の値を変
えることにより幅広い範囲で硼素を含む非晶質シ
リコンを形成できる。これらの値は形成装置の系
の違いによつて多少異なつたものとなる。そして
このようにして形成した非晶質シリコンは単結晶
状態でも多結晶状態でもなく、結晶粒界を持たな
いので、硼素が前述したように結晶粒界中に偏析
するという現象もおこさず非晶質シリコン中に50
〜60原子％程度までほぼ均一に固溶することが発
明者の検討の結果明らかになつた。非晶質シリコ
ン中の硼素濃度が40原子％を越えると、硼素分布
の均一性がやや悪くなるが、このような場合に非
晶質シリコン中に硼素の他にゲルマニウムを含有
させれば均一性がよくなることも検討の結果明ら
かとなつた。これは硼素の添加によつて生ずる歪
をゲルマニウムが緩和するためと考えられる。硼
素の固溶をより均一にするためには、ゲルマニウ
ムの添加量は好ましくは５原子％以上がよい。
非晶質シリコンをスパツタ法、グロー放電法、低
圧CVD法等によつて低圧下で基板上に形成する。
特に低圧CVD法は緻密で段差部の被覆形状が良
好な硼素を含む非晶質シリコンを短時間で形成で
きるので本発明に適した方法である。以下この低
温CVD法で硼素を含む非晶質シリコンの形成法
を例にとつて説明する。ガスとしては原料ガスと
してSiH4を用い、硼素添加のためにジボランガ
ス（B2H6）を用い、キヤリアガスとして例えば
ヘリウムガス（He）を用いる。上述のガスを適
切な流量で低圧状態の反応炉内に導入し、加熱手
段によつてSiH4及びB2H6を熱分解し反応炉内に
おかれた基板上に硼素を含む非晶質シリコンを形
成する。形成条件としては、例えば圧力を0.1〜
0.2Torr、形成温度を450℃〜600℃の範囲で行
う。形成温度500℃で流量比B2H6／SiH4を１×
10-2として形成した非晶質シリコン中の硼素の量
は約25原子％、流量比B2H6／SiH4を２×10-2と
して形成した非晶質シリコン中の硼素の量は40原
子％というように、流量比B2H6／SiH4の値を変
えることにより幅広い範囲で硼素を含む非晶質シ
リコンを形成できる。これらの値は形成装置の系
の違いによつて多少異なつたものとなる。そして
このようにして形成した非晶質シリコンは単結晶
状態でも多結晶状態でもなく、結晶粒界を持たな
いので、硼素が前述したように結晶粒界中に偏析
するという現象もおこさず非晶質シリコン中に50
〜60原子％程度までほぼ均一に固溶することが発
明者の検討の結果明らかになつた。非晶質シリコ
ン中の硼素濃度が40原子％を越えると、硼素分布
の均一性がやや悪くなるが、このような場合に非
晶質シリコン中に硼素の他にゲルマニウムを含有
させれば均一性がよくなることも検討の結果明ら
かとなつた。これは硼素の添加によつて生ずる歪
をゲルマニウムが緩和するためと考えられる。硼
素の固溶をより均一にするためには、ゲルマニウ
ムの添加量は好ましくは５原子％以上がよい。
次に、基板上に形成した少なくとも硼素を含む
非晶質シリコンの熱酸化を行いSiO2を形成する。
酸化は例えば通常の熱酸化法と同じように、酸化
性雰囲気中の所定温度に設定された酸化炉内に試
料を所定時間設置することにより行う。ここでは
酸化性雰囲気を緩和水蒸気を含む酸素として、酸
化温度を700℃とした場合を例にとり説明する。
非晶質シリコンの熱酸化を行いSiO2を形成する。
酸化は例えば通常の熱酸化法と同じように、酸化
性雰囲気中の所定温度に設定された酸化炉内に試
料を所定時間設置することにより行う。ここでは
酸化性雰囲気を緩和水蒸気を含む酸素として、酸
化温度を700℃とした場合を例にとり説明する。
第１図は硼素を含む非晶質シリコン酸化膜を上
述の条件で100分酸化したとき形成されるSiO2の
膜厚と非晶質シリコン中の硼素の含有量との関係
を示したものである。硼素の含有量が0.1原子％
以下と少ない量のときにはSiO2の膜厚は0.02μｍ
と薄いが、硼素の量が増大するに従いSiO2の膜
厚は急激に増大し、多結晶シリコンの場合等と異
なり硼素の量が増大してもその酸化速度が飽和す
る傾向を示さないことがわかる。例えば硼素量が
１原子％、５原子％、20原子％及び60原子％とす
ることによりSiO2の膜厚をそれぞれ0.05μｍ、
0.2μｍ、0.65μｍ及び1.6μｍとすることができる。
実用的に用いられる絶縁膜としての厚さを考慮す
ると硼素の含有量は５原子％以上とすることが望
ましい。非晶質シリコン中の硼素は熱酸化工程時
に単なる増速触媒としての役割をはたすのみであ
つて、形成されるSiO2中にほとんどとり込まれ
ていないことが分析の結果明らかとなつた。硼素
を多量に含む非晶質シリコンを酸化した場合でも
SiO2中の硼素はたかだか0.5原子％である。非晶
質シリコンはもともと結晶粒を有さず硼素もほぼ
均一に存在しているため熱酸化が均一に進行する
結果、形成されるSiO2は単結晶シリコンのSiO2
と同程度に緻密であり表面の平坦性や被覆形状も
よく、更にこれに加えて先にも述べたように
SiO2中の硼素の含有量が少ないことからSiO2の
耐圧も約１×107V／cmと単結晶シリコンのSiO2
と同等の値を実現できる。また硼素の他にゲルマ
ニウムを添加した非晶質シリコンを酸化して形成
したSiO2も同様に単結晶シリコンのSiO2と同様
に緻密で均一で同等の耐圧を示す。なおこのとき
にSiO2にはゲルマニウムがほとんど残留してい
ないことも確認した。
述の条件で100分酸化したとき形成されるSiO2の
膜厚と非晶質シリコン中の硼素の含有量との関係
を示したものである。硼素の含有量が0.1原子％
以下と少ない量のときにはSiO2の膜厚は0.02μｍ
と薄いが、硼素の量が増大するに従いSiO2の膜
厚は急激に増大し、多結晶シリコンの場合等と異
なり硼素の量が増大してもその酸化速度が飽和す
る傾向を示さないことがわかる。例えば硼素量が
１原子％、５原子％、20原子％及び60原子％とす
ることによりSiO2の膜厚をそれぞれ0.05μｍ、
0.2μｍ、0.65μｍ及び1.6μｍとすることができる。
実用的に用いられる絶縁膜としての厚さを考慮す
ると硼素の含有量は５原子％以上とすることが望
ましい。非晶質シリコン中の硼素は熱酸化工程時
に単なる増速触媒としての役割をはたすのみであ
つて、形成されるSiO2中にほとんどとり込まれ
ていないことが分析の結果明らかとなつた。硼素
を多量に含む非晶質シリコンを酸化した場合でも
SiO2中の硼素はたかだか0.5原子％である。非晶
質シリコンはもともと結晶粒を有さず硼素もほぼ
均一に存在しているため熱酸化が均一に進行する
結果、形成されるSiO2は単結晶シリコンのSiO2
と同程度に緻密であり表面の平坦性や被覆形状も
よく、更にこれに加えて先にも述べたように
SiO2中の硼素の含有量が少ないことからSiO2の
耐圧も約１×107V／cmと単結晶シリコンのSiO2
と同等の値を実現できる。また硼素の他にゲルマ
ニウムを添加した非晶質シリコンを酸化して形成
したSiO2も同様に単結晶シリコンのSiO2と同様
に緻密で均一で同等の耐圧を示す。なおこのとき
にSiO2にはゲルマニウムがほとんど残留してい
ないことも確認した。
上述の熱酸化は700℃の酸化温度の場合につい
て説明したが、酸化温度を変えた場合の酸化特性
の例を第２図に示す。第２図は流量比B2H6／
SiH4＝２×10-2で形成した硼素約40原子％含有
の非晶質シリコンを酸化温度620℃、665℃及び
715℃で酸化した場合の酸化特性をそれぞれ曲線
ア，イ及びウで示したものである。例えば0.2μｍ
程度の膜厚のSiO2ならば620℃と極めて低い温度
でかつ約30分という短時間で形成できる。
て説明したが、酸化温度を変えた場合の酸化特性
の例を第２図に示す。第２図は流量比B2H6／
SiH4＝２×10-2で形成した硼素約40原子％含有
の非晶質シリコンを酸化温度620℃、665℃及び
715℃で酸化した場合の酸化特性をそれぞれ曲線
ア，イ及びウで示したものである。例えば0.2μｍ
程度の膜厚のSiO2ならば620℃と極めて低い温度
でかつ約30分という短時間で形成できる。
このように本発明を用いれば緻密で均一性がよ
く耐圧にすぐれたSiO2を低温かつ短時間で形成
できる。それ故この酸化法を種々の半導体装置の
製造方法に適用できる。
く耐圧にすぐれたSiO2を低温かつ短時間で形成
できる。それ故この酸化法を種々の半導体装置の
製造方法に適用できる。
以下本発明の他の実施例について説明する。
(1) SiO2により側面が分離された単結晶シリコ
ン島の形成方法 シリコン基板１の表面上に少なくとも硼素を
含む非晶質シリコン層２、例えば硼素を40原子
％及びゲルマニウムを10原子％含む非晶質シリ
コン層を1μｍ形成し第３−Ａ図の構造を得た
後、通常のリソグラフイ技術とエツチング技術
によつて非晶質シリコン層２の一部を基板１が
露出するまで除去し非晶質シリコン領域３を有
する第３−Ｂ図の構造を得る。この非晶質シリ
コン層２のエツチングは、例えばフロン12
（CCl2F2）を20c.c.／分平行平板電極型のプラズ
マエツチング室に流した状態でエツチング室内
の真空度を0.07Torrにし13.56MHzの高周波電
力を800W加えてプラズマエツチングを行う。
その後この試料を750℃で100分を熱酸化して非
晶質シリコン領域３を厚さ約1.5μｍのSiO2領域
４としてから、熱酸化時に露出していた基板１
のシリコンが酸化されてできたSiO2を除去し
第３−Ｃ図の構造を得る。この熱酸化工程時に
基板１が酸化されてできるSiO2はその膜厚が
約400ÅとSiO2領域４に比べて充分薄く、かつ
フツ酸とフツ化アンモニウムから成るエツチン
グ液に対するエツチング速度がSiO2領域４の
それに比べて３〜４倍であるため、第３−Ｃ図
の構造を得る際のSiO2除去工程ではSiO2領域
４がエツチングされる量はごく僅かである。そ
の後第３−Ｃ図の構造の表面にシリコンを選択
エピタキシヤル成長させて側面がSiO2領域４
で分離された単結晶シリコン島５を有する第３
−Ｄ図に示す構造を得る。この選択エピタキシ
ヤル成長は、高真空中の分子線蒸着法を用いて
例えば基板温度を900℃蒸着速度0.5μｍ／hom
で行う。選択エピタキシヤル成長時には、
SiO2領域４は揮発性のSiOを形成して次第にエ
ツチングされてゆくため、ある時点でSiO2領
域４の厚さと形成される単結晶シリコン島５の
高さがほぼ同一となり両者の表面が平坦になる
条件がある。後の工程を楽にし製造歩留りを向
上させる等の理由により、この両者の表面が平
坦化した時点で選択エピタキシヤル成長を終了
する。上述の例においては、形成される単結晶
シリコン島５の厚さは約0.8μｍ程度である。従
来の酸化法では1μｍ以上のSiO2を作ることが
困難であつたので単結晶シリコン島の高さを
0.5μｍ以上とすることは難しかつたが、本発明
を用いることにより容易に厚い単結晶シリコン
島を形成できる。また厚いSiO2形成を低温・
短時間で形成できるので、基板中の不純物の再
分布及び結晶欠陥の発生等も防止できる。
ン島の形成方法 シリコン基板１の表面上に少なくとも硼素を
含む非晶質シリコン層２、例えば硼素を40原子
％及びゲルマニウムを10原子％含む非晶質シリ
コン層を1μｍ形成し第３−Ａ図の構造を得た
後、通常のリソグラフイ技術とエツチング技術
によつて非晶質シリコン層２の一部を基板１が
露出するまで除去し非晶質シリコン領域３を有
する第３−Ｂ図の構造を得る。この非晶質シリ
コン層２のエツチングは、例えばフロン12
（CCl2F2）を20c.c.／分平行平板電極型のプラズ
マエツチング室に流した状態でエツチング室内
の真空度を0.07Torrにし13.56MHzの高周波電
力を800W加えてプラズマエツチングを行う。
その後この試料を750℃で100分を熱酸化して非
晶質シリコン領域３を厚さ約1.5μｍのSiO2領域
４としてから、熱酸化時に露出していた基板１
のシリコンが酸化されてできたSiO2を除去し
第３−Ｃ図の構造を得る。この熱酸化工程時に
基板１が酸化されてできるSiO2はその膜厚が
約400ÅとSiO2領域４に比べて充分薄く、かつ
フツ酸とフツ化アンモニウムから成るエツチン
グ液に対するエツチング速度がSiO2領域４の
それに比べて３〜４倍であるため、第３−Ｃ図
の構造を得る際のSiO2除去工程ではSiO2領域
４がエツチングされる量はごく僅かである。そ
の後第３−Ｃ図の構造の表面にシリコンを選択
エピタキシヤル成長させて側面がSiO2領域４
で分離された単結晶シリコン島５を有する第３
−Ｄ図に示す構造を得る。この選択エピタキシ
ヤル成長は、高真空中の分子線蒸着法を用いて
例えば基板温度を900℃蒸着速度0.5μｍ／hom
で行う。選択エピタキシヤル成長時には、
SiO2領域４は揮発性のSiOを形成して次第にエ
ツチングされてゆくため、ある時点でSiO2領
域４の厚さと形成される単結晶シリコン島５の
高さがほぼ同一となり両者の表面が平坦になる
条件がある。後の工程を楽にし製造歩留りを向
上させる等の理由により、この両者の表面が平
坦化した時点で選択エピタキシヤル成長を終了
する。上述の例においては、形成される単結晶
シリコン島５の厚さは約0.8μｍ程度である。従
来の酸化法では1μｍ以上のSiO2を作ることが
困難であつたので単結晶シリコン島の高さを
0.5μｍ以上とすることは難しかつたが、本発明
を用いることにより容易に厚い単結晶シリコン
島を形成できる。また厚いSiO2形成を低温・
短時間で形成できるので、基板中の不純物の再
分布及び結晶欠陥の発生等も防止できる。
(2) 絶縁分離領域の形成
シリコン基板１１に凹部１２を形成した後基
板１１の全表面に少なくとも硼素を含む非晶質
シリコン層１３、例えば硼素の含有量が30原子
％の非晶質シリコンを形成し第４−Ａ図の構造
を得る。このときの非晶質シリコン層１３の厚
さは酸化後に形成されるSiO2が凹部を埋める
ような厚さにすればよい。例えば凹部の幅が
4μｍのときには上述の硼素含有量の非晶質シ
リコン層１３の厚さを約1μｍとすればよい。
この非晶質シリコン層１３は前述した低圧
CVD法によつて形成すれば被覆形状がよいの
で凹部１２の全体をほぼ均一な厚さで覆うこと
になる。その後非晶質シリコン層１３を全部酸
化してSiO2層１４に変換し第４−Ｂ図の構造
を得る。この酸化は例えば700℃、100分間行え
ばよい。その後凹部１２以外の基板１１上にあ
るSiO2層１４を公知のエツチング方法で除去
し、凹部１２のみにSiO2から成る絶縁分離領
域１５を有する第４−Ｃ図の構造を得る。その
後はこの絶縁分離領域１５に囲まれた基板１１
内に能動素子等を形成すればよい。かかる方法
によれば絶縁分離領域１５に無用の張り出しが
ないので基板１１を有効に使え素子の高密度化
を図ることができる。
板１１の全表面に少なくとも硼素を含む非晶質
シリコン層１３、例えば硼素の含有量が30原子
％の非晶質シリコンを形成し第４−Ａ図の構造
を得る。このときの非晶質シリコン層１３の厚
さは酸化後に形成されるSiO2が凹部を埋める
ような厚さにすればよい。例えば凹部の幅が
4μｍのときには上述の硼素含有量の非晶質シ
リコン層１３の厚さを約1μｍとすればよい。
この非晶質シリコン層１３は前述した低圧
CVD法によつて形成すれば被覆形状がよいの
で凹部１２の全体をほぼ均一な厚さで覆うこと
になる。その後非晶質シリコン層１３を全部酸
化してSiO2層１４に変換し第４−Ｂ図の構造
を得る。この酸化は例えば700℃、100分間行え
ばよい。その後凹部１２以外の基板１１上にあ
るSiO2層１４を公知のエツチング方法で除去
し、凹部１２のみにSiO2から成る絶縁分離領
域１５を有する第４−Ｃ図の構造を得る。その
後はこの絶縁分離領域１５に囲まれた基板１１
内に能動素子等を形成すればよい。かかる方法
によれば絶縁分離領域１５に無用の張り出しが
ないので基板１１を有効に使え素子の高密度化
を図ることができる。
(3) 層間絶縁膜の形成
シリコン基板２１上にSiO2膜２２を介して
設けられた例えば多結晶シリコンから成る第１
配線層２３上に少なくとも硼素を含む非晶質シ
リコン層２４を形成し、第５−Ａ図の構造を得
る。その後この非晶質シリコン層２４の全部を
酸化してSiO2層２５を形成した後、これを層
間絶縁膜として用い、SiO2層２５上に第２配
線層２６を形成して第５−Ｂ図の構造を得る。
この例において、非晶質シリコン層２４として
硼素を10原子％及びゲルマニウムを10原子％含
む厚さ0.2μｍの非晶質シリコンを用いた場合に
は800℃、30分の熱酸化で約0.5μｍの厚いSiO2
層２５を形成できる。なお第１配線層は所定の
所で他の部分例えば基板中の拡散層２７等に接
続されている場合もある。上述した例では、非
晶質シリコン層２４を全部酸化してSiO2層２
５を形成する場合について説明したが、第６図
に示すように第１配線層２３と第２配線２６と
を接続するための接続部２８を形成するため
に、熱酸化工程に先立ち接続部２８に該当する
部分の非晶質シリコンの上面に酸化防止マスク
材料例えばシリコン窒化膜を形成してから熱酸
化を行つてもよい。酸化防止マスク材料下の非
晶質シリコン層２５は酸化工程において酸化さ
れずに残り接続部２８となる。熱酸化後前記配
化防止マスク材料を除去し接続部２８と接する
第２配線層２６をSiO2層２５上に形成する。
この接続部２８は少なくとも硼素を含んでいる
ので抵抗率が低い。またボロンの他にゲルマニ
ウムを更に含有している非晶質シリコンはより
低抵抗率となる。なお熱酸化温度によつてはこ
の接続部は結晶化しより一層の低抵抗化が図れ
る。上述の酸化防止マスク材料としては単に
CVDSiO2を用いてもよい。層間絶縁膜形成に
非晶質シリコンの酸化を用いると低温・短時間
で厚い酸化膜を形成できることから、基板中の
拡散層の不純物の再分布を防止できる他、第１
配線層から基板中への不純物の拡散を防止でき
る等の利点がある。更に第６図に示したように
同一の材料から層間絶縁膜と接続部を同時に作
れ工程の簡略化を図れる等の利点もある。
設けられた例えば多結晶シリコンから成る第１
配線層２３上に少なくとも硼素を含む非晶質シ
リコン層２４を形成し、第５−Ａ図の構造を得
る。その後この非晶質シリコン層２４の全部を
酸化してSiO2層２５を形成した後、これを層
間絶縁膜として用い、SiO2層２５上に第２配
線層２６を形成して第５−Ｂ図の構造を得る。
この例において、非晶質シリコン層２４として
硼素を10原子％及びゲルマニウムを10原子％含
む厚さ0.2μｍの非晶質シリコンを用いた場合に
は800℃、30分の熱酸化で約0.5μｍの厚いSiO2
層２５を形成できる。なお第１配線層は所定の
所で他の部分例えば基板中の拡散層２７等に接
続されている場合もある。上述した例では、非
晶質シリコン層２４を全部酸化してSiO2層２
５を形成する場合について説明したが、第６図
に示すように第１配線層２３と第２配線２６と
を接続するための接続部２８を形成するため
に、熱酸化工程に先立ち接続部２８に該当する
部分の非晶質シリコンの上面に酸化防止マスク
材料例えばシリコン窒化膜を形成してから熱酸
化を行つてもよい。酸化防止マスク材料下の非
晶質シリコン層２５は酸化工程において酸化さ
れずに残り接続部２８となる。熱酸化後前記配
化防止マスク材料を除去し接続部２８と接する
第２配線層２６をSiO2層２５上に形成する。
この接続部２８は少なくとも硼素を含んでいる
ので抵抗率が低い。またボロンの他にゲルマニ
ウムを更に含有している非晶質シリコンはより
低抵抗率となる。なお熱酸化温度によつてはこ
の接続部は結晶化しより一層の低抵抗化が図れ
る。上述の酸化防止マスク材料としては単に
CVDSiO2を用いてもよい。層間絶縁膜形成に
非晶質シリコンの酸化を用いると低温・短時間
で厚い酸化膜を形成できることから、基板中の
拡散層の不純物の再分布を防止できる他、第１
配線層から基板中への不純物の拡散を防止でき
る等の利点がある。更に第６図に示したように
同一の材料から層間絶縁膜と接続部を同時に作
れ工程の簡略化を図れる等の利点もある。
（本発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば少なくと
も硼素を含む非晶質シリコンを出発材料として用
いるので、緻密で表面の平坦性や被覆形状がよく
耐圧にすぐれた厚い絶縁膜を低温かつ短時間で形
成することができる。そして本発明は熱酸化を低
温で行えることから、基板中の不純物の再分布や
結晶欠陥の発生を防止できる等の利点がある。
も硼素を含む非晶質シリコンを出発材料として用
いるので、緻密で表面の平坦性や被覆形状がよく
耐圧にすぐれた厚い絶縁膜を低温かつ短時間で形
成することができる。そして本発明は熱酸化を低
温で行えることから、基板中の不純物の再分布や
結晶欠陥の発生を防止できる等の利点がある。
本発明はこれまで説明した適用例の他にも、緻
密で表面の平坦性や被覆形状がよく耐圧にすぐれ
た絶縁膜を必要とする半導体装置に適用できるこ
とはいうまでもない。
密で表面の平坦性や被覆形状がよく耐圧にすぐれ
た絶縁膜を必要とする半導体装置に適用できるこ
とはいうまでもない。
第１図は硼素を含む非晶質シリコンの酸化特性
の一例、第２図は低温においても短時間で厚い酸
化膜が得られることを説明するための図、第３−
Ａ図〜第３−Ｄ図、第４−Ａ図〜第４−Ｃ図、第
５−Ａ図、第５−Ｂ図及び第６図は本発明の実施
例を示す図。 １，１１，２１……基板、２，１３，２４……
少なくとも硼素を含む非晶質シリコン層、３……
非晶質シリコン領域、４，１４，２５……非晶質
シリコンを酸化して得られるSiO2、５……単結
晶シリコン島、１５……絶縁分離領域、２２……
絶縁膜、２３，２６……配線層、２７……拡散
層、２８……接続部。
の一例、第２図は低温においても短時間で厚い酸
化膜が得られることを説明するための図、第３−
Ａ図〜第３−Ｄ図、第４−Ａ図〜第４−Ｃ図、第
５−Ａ図、第５−Ｂ図及び第６図は本発明の実施
例を示す図。 １，１１，２１……基板、２，１３，２４……
少なくとも硼素を含む非晶質シリコン層、３……
非晶質シリコン領域、４，１４，２５……非晶質
シリコンを酸化して得られるSiO2、５……単結
晶シリコン島、１５……絶縁分離領域、２２……
絶縁膜、２３，２６……配線層、２７……拡散
層、２８……接続部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ５原子％以上の硼素を少なくとも含む非晶質
シリコン層を基板上に形成する工程と、前記非晶
質シリコン層を熱酸化してシリコン酸化膜を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 ２ ５原子％以上の硼素を少なくとも含む非晶質
シリコン層をシリコン基板上に形成する工程と、
前記非晶質シリコン層の一部をシリコン基板が露
出するまで除去し非晶質シリコン領域を形成する
工程と、前記非晶質領域を熱酸化してシリコン酸
化膜を形成する工程と、前記熱酸化工程時に前記
露出した基板上に形成されるシリコン酸化膜を除
去し再度基板の一部を露出させた後この露出した
基板上にシリコン層をエピタキシヤル成長させる
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 ３ ５原子％以上の硼素を少なくとも含む非晶質
シリコン層を凹部のある基板上に形成する工程
と、前記非晶質シリコン層を熱酸化して前記凹部
を充填しかつ前記基板を覆うシリコン酸化膜を形
成する工程と、前記シリコン酸化膜を前記基板表
面が露出するまでエツチングする工程とを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 ４ ５原子％以上の硼素を少なくとも含む非晶質
シリコン層を第１配線層上に形成する工程と、前
記非晶質シリコン層を熱酸化してシリコン酸化膜
で成る層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶
縁膜上に第２配線層上に形成する工程とを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 ５ ５原子％以上の硼素を少なくとも含む非晶質
シリコン層を第１配線層上に形成する工程と、前
記非晶質シリコン層上の所定位置に酸化防止マス
ク材料を形成した後前記非晶質シリコン層を熱酸
化して前記所定位置下の接続部以外の部分にシリ
コン酸化膜で成る層間絶縁膜を形成する工程と、
前記酸化防止マスク材料を除去する工程と、前記
層間絶縁膜上に前記接続部と接続する第２配線層
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP219783A JPS59127841A (ja) | 1983-01-12 | 1983-01-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP219783A JPS59127841A (ja) | 1983-01-12 | 1983-01-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59127841A JPS59127841A (ja) | 1984-07-23 |
| JPH0228250B2 true JPH0228250B2 (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=11522628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP219783A Granted JPS59127841A (ja) | 1983-01-12 | 1983-01-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59127841A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2570760B2 (ja) * | 1987-08-25 | 1997-01-16 | ソニー株式会社 | 配線形成方法 |
| JPH11260734A (ja) | 1998-03-12 | 1999-09-24 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5676537A (en) * | 1979-11-27 | 1981-06-24 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS5772333A (en) * | 1980-10-23 | 1982-05-06 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1983
- 1983-01-12 JP JP219783A patent/JPS59127841A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5676537A (en) * | 1979-11-27 | 1981-06-24 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS5772333A (en) * | 1980-10-23 | 1982-05-06 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59127841A (ja) | 1984-07-23 |
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