JPH05234884A - 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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JPH05234884A
JPH05234884A JP3367892A JP3367892A JPH05234884A JP H05234884 A JPH05234884 A JP H05234884A JP 3367892 A JP3367892 A JP 3367892A JP 3367892 A JP3367892 A JP 3367892A JP H05234884 A JPH05234884 A JP H05234884A
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JP
Japan
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insulating film
film
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epitaxial layer
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JP3367892A
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English (en)
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Makoto Nakamura
誠 中村
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SOI 構造に関し,リーク電流を低減するため
に下地酸化膜/Si層界面に熱酸化膜を挟む方法であっ
て, プロセスが簡単で,高集積化に適し,素子分離耐圧
が高く,ソフトエラー対策の可能な方法の提供を目的と
する。 【構成】 1)基板1上に下地絶縁膜2を成長して窓3
を開口し,窓内の基板を種にしてエピ層4を成長し,窓
を含む素子領域ごとにエピ層を分離し,下地絶縁膜を除
去し,露出されたエピ層上に熱酸化膜5を形成し,下地
絶縁膜が除去された空洞部に新規下地絶縁膜6を埋め込
み,エピ層に素子形成する,2)分割されたエピ層4に
素子を形成する際に窓の部分を含んで素子分離領域とす
る,3)新規下地絶縁膜6にエピ層4と同導電型のポリ
シリコン膜を用いる,4)基板1の表面に凸部を形成
し,基板上に下地絶縁膜を成長しエッチバックして凸部
の表面を露出し凸部を種にして該下地絶縁膜上にエピ層
4を成長するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り,特にSOI (Silicon on Insulator)構造の半導体装
置のリーク電流の抑制方法に関する。
【0002】近年, 半導体装置の高集積化に伴い, 素子
間の距離が短縮されて素子分離技術と浅い接合形成技術
が不可欠となってきた。これらの要求を満たすためには
SOI構造が理想的であり,広く用いられるようになって
きた。
【0003】
【従来の技術】通常, SOI 構造は半導体基板上に形成し
た気相成長(CVD) による二酸化シリコン(SiO2)膜の上に
単結晶シリコン(Si)膜を形成するか,SIMOX(Separation
byIMplanted OXigen) 法により, Si基板内部に酸素
(O2)を注入して絶縁層を形成し,その上のSi層を素子形
成層としている。
【0004】しかし,このようにして形成されたSOI 構
造のSi層に形成したpn接合が下地酸化膜(CVD SiO2膜ま
たはSIMOX 酸化膜) に接しているために, リーク電流が
観察される。このリーク電流は下地酸化膜/Si膜界面を
流れる。この現象は下地酸化膜界面の未結合手を電流が
流れているものと考えられる。
【0005】このため,下地酸化膜/Si層界面に安定な
熱酸化膜を挟む試みが提案されている1)。 1) 例えば, 特開昭63-258063 号公報参照
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のSOI 構造では,
デバイスの高集積化,低消費電力化に伴い微小なリーク
電流の素子動作に与える影響が無視できなくなってき
た。このため,SOI 構造の長所が十分に発揮できないと
いう問題があった。
【0007】本発明はSOI 構造のSi層に形成されたpn接
合が酸化膜界面に接することにより生ずるリーク電流を
低減するために下地酸化膜/Si層界面に熱酸化膜を挟む
方法であって,プロセスが簡単で,高集積化に適し,素
子分離耐圧が高く,ソフトエラー対策の可能な方法の提
供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は,1)
半導体基板1上に下地絶縁膜2を成長し,該下地絶縁膜
にエピタキシャル成長用の窓3を開口する第1工程と,
該窓内の該半導体基板を種にして該下地絶縁膜上にエピ
タキシャル層4を成長する第2工程と, 該窓を含む素子
領域ごとに該エピタキシャル層を分離し,選択的に下地
絶縁膜を露出する第3工程と, 露出領域の該下地絶縁膜
よりエッチングを開始し,該エピタキシャル層の庇がで
きるまで該下地絶縁膜を除去する第4工程と,該エッチ
ングによって露出された該庇を含むエピタキシャル層上
に熱酸化膜5を形成する第5工程と, 該下地絶縁膜が除
去された空洞部に新規下地絶縁膜(6) を埋め込む第6工
程と, 該エピタキシャル層に素子形成する第7工程とを
有する半導体装置の製造方法,あるいは2)分割された
前記エピタキシャル層4に素子を形成し,その際に前記
窓の部分を含んで素子分離領域を形成する前記1)記載
の半導体装置の製造方法,あるいは3)前記新規下地絶
縁膜6に前記エピタキシャル層4と同導電型のポリシリ
コン膜を用いる前記1)あるいは2)記載の半導体装置
の製造方法,あるいは4)請求項1の第1および第2の
工程に代えて,半導体基板(1) の表面に凸部を形成し,
該半導体基板上に下地絶縁膜を成長し,該下地絶縁膜を
エッチバックして該凸部の表面を露出する工程と,該凸
部の該半導体基板を種にして該下地絶縁膜上にエピタキ
シャル層(4)を成長する工程とを用いる前記1)あるい
は2)あるいは3)記載の半導体装置の製造方法により
達成される。
【0009】
【作用】本発明では,SOI 構造のSi層(素子形成層)を
形成した後, Si層の下にある下地酸化膜を一旦除去した
後に, Si層の表面を数10Å以上熱酸化した後に, CVD 膜
により埋め込んで再度下地絶縁膜を形成している。
【0010】以上の工程により, Si層に形成されたpn接
合が安定な熱酸化膜に接触するためにリーク電流を低減
できる。本発明は,SOI 構造のSi層を下地絶縁膜の開口
に露出した基板(種)よりエピタキシャル成長して形成
するため,サブミクロン級の微小な開口を高密度に配置
することにより,また,素子分離領域は薄いSi層をエッ
チングして分離するため,素子分離領域の専有面積を極
度に小さくできて高集積化が達成でき,しかも素子間は
熱酸化膜を介在した新規下地絶縁膜で分離されるため,
高耐圧の素子分離が実現できる。
【0011】本発明の素子分離方法は, 従来の選択酸化
(LOCOS) 法に比して専有面積が小さくてすみ,且つLOCO
S 酸化膜のようにその下側のリークによる素子分離耐圧
低下の心配がない。さらに, 従来のトレンチ分離法は深
いトレンチを掘るため深いトレンチ内の洗浄が困難なた
めに生ずる耐圧低下の問題があるが, 本発明の素子分離
方法はこの問題を解決できる。
【0012】また,下地酸化膜の除去はフッ酸によるウ
エット処理等で極めて容易に行え,エピタキシャル種を
支柱として傘状に保持されたSi層の下側には, CVD 法に
より再度の下地絶縁膜をSi層に歪みを与えないようにSi
O2, 窒化シリコン(Si3N4) ,ポリシリコン等を極めて容
易に埋め込むことができる。
【0013】また,前記Si層を下地絶縁膜の開口に露出
した基板(種)よりエピタキシャル成長して形成し,下
地酸化膜を一旦除去した後は種を支柱として傘状にSi層
が保持されるため,再度の下地絶縁膜の埋め込みに際し
種との接続部分に歪みが入りやすいが,下地絶縁膜の埋
め込み後この部分を素子分離領域として除去することに
よりこの問題を解決できる。
【0014】また,再度の下地埋込膜をCVD 法により前
記Si層と同導電型のポリシリコンで埋め込んで素子の周
りを囲めばソフトエラー対策として利用できる2)。 2) 例えば, 特開示昭 61-231747号公報 参照
【0015】
【実施例】図1(A) 〜(H) は本発明の実施例1の説明図
である。図1(A) において,p型Si基板1上に下地絶縁
膜として厚さ2000ÅのCVD SiO2膜2を成長し,エピタキ
シャル成長用の窓3を開口する。なお,この窓は点線で
示されるように上向きに漸次広がったテーパをつける
と,エピタキシャル層にかかる歪みを低減できる。
【0016】窓の径は 0.8μmφで, エッチングはCF4/
H2ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE) を用い
た。図1(B) において,開口した窓内のSiを種にして基
板上にSiエピタキシャル層4を成長する。
【0017】エピタキシャル成長の前処理は, 成長室内
で減圧下, 950 ℃で水素(H2)を流して行った。この後,
減圧下でSiH2Cl2/HCl/H2(1:4:100) を流して選択的エピ
タキシャル成長する。
【0018】図1(C) において,リソグラフィを用い
て,Siエピタキシャル層4を素子(トランジスタ)領域
ごとに分離する。図1(H) は平面図である。図1(D) に
おいて,フッ化水素酸(HF溶液1/100)により, CVD SiO2
膜2を溶解する。
【0019】図1(E) において,露出されたSiエピタキ
シャル層4の表面に,900 ℃の熱酸化により厚さ500 Å
のSiO2膜5膜を形成する。次いで, 除去されたCVD SiO2
膜2の空洞部を埋め込んで新規下地絶縁膜としてCVD Si
O2膜6を成長する。
【0020】また,CVD SiO2膜の代わりに,Si3N4 膜,
またはポリシリコン膜を用いてもよい。ポリシリコン膜
の場合はSiエピタキシャル層4と同型の不純物を導入
し,さらに高不純物濃度にするとα線によるソフトエラ
ーの防止に役立つ。
【0021】図1(F) において,基板表面の余分なCVD
SiO2膜6およびSiO2膜5を除去してSiエピタキシャル層
4の表面を露出させる。図1(G) において,通常工程に
より,Siエピタキシャル層4上にゲート絶縁膜7を介し
てゲート8を形成し,ゲートに自己整合してイオン注入
によりソースドレイン領域9を形成する。
【0022】図2(A) 〜(C) は本発明の実施例2の説明
図である。この例は,図1の分割されたSiエピタキシャ
ル層4に複数のトランジスタを作製し,エピタキシャル
種部分をリソグラフィを用いて除去したものである。
【0023】図2(A) は図1(F) と同じである。図2
(B) において,分割されたSiエピタキシャル層4に複数
のトランジスタを形成する。
【0024】この際,Siエピタキシャル層4のエピタキ
シャル種部分は結晶欠陥が発生するおそれがあるので,
図2(C) の素子分離工程で除去する。図3(A) 〜(D) は
本発明の実施例3の説明図である。
【0025】図3(A) において,RIE を用いて, 半導体
基板1をパターニングして凸部を形成する。図3(B) に
おいて,基板上に下地絶縁膜としてCVD SiO2膜2を成長
する。
【0026】図3(C) において,CVD SiO2膜2をエッチ
バックして凸部の表面を露出し, 基板表面を平坦化す
る。図3(D) において,凸部の半導体基板を種にして,
CVD SiO2膜2上にSiエピタキシャル層4を成長する。
【0027】この後の工程は, 図1(C) に続く。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば, SOI 構造のSi層に形成
されたpn接合が酸化膜界面に接することにより生ずるリ
ーク電流を低減するために下地酸化膜/Si層界面に熱酸
化膜を挟む際に,プロセスが簡単で,高集積化に適し,
素子分離耐圧が高く,ソフトエラー対策の可能な方法が
提供された。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の説明図
【図2】 本発明の実施例2の説明図
【図3】 本発明の実施例3の説明図
【符号の説明】
1 半導体基板でSi基板, 2 下地絶縁膜でCVD SiO2膜 3 エピタキシャル成長用の窓 4 エピタキシャル層 5 熱酸化膜でSiO2膜 6 新規下地絶縁膜でCVD SiO2膜またはCVD Si3N4 膜ま
たはポリシリコン膜 7 ゲート絶縁膜 8 ゲート 9 ソースドレイン領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板(1) 上に下地絶縁膜(2) を成
    長し,該下地絶縁膜にエピタキシャル成長用の窓(3)を
    開口する第1工程と, 該窓内の該半導体基板を種にして該下地絶縁膜上にエピ
    タキシャル層(4)を成長する第2工程と, 該窓を含む素子領域ごとに該エピタキシャル層を分離
    し,選択的に下地絶縁膜を露出する第3工程と, 露出領域の該下地絶縁膜よりエッチングを開始し,該エ
    ピタキシャル層の庇ができるまで該下地絶縁膜を除去す
    る第4工程と, 該エッチングによって露出された該庇を含むエピタキシ
    ャル層上に熱酸化膜(5) を形成する第5工程と, 該下地絶縁膜が除去された空洞部に新規下地絶縁膜(6)
    を埋め込む第6工程と, 該エピタキシャル層に素子形成する第7工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 分割された前記エピタキシャル層(4)に
    素子を形成し,その際に前記窓の部分を含んで素子分離
    領域を形成することを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記新規下地絶縁膜(6) に前記エピタキ
    シャル層(4)と同導電型のポリシリコン膜を用いること
    を特徴とする請求項1あるいは2記載の半導体装置の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1の第1および第2工程に代え
    て, 半導体基板(1) の表面に凸部を形成し,該半導体基板上
    に下地絶縁膜を成長し,該下地絶縁膜をエッチバックし
    て該凸部の表面を露出する工程と, 該凸部の該半導体基板を種にして該下地絶縁膜上にエピ
    タキシャル層(4)を成長する工程と, を用いることを特徴とする請求項1あるいは2あるいは
    3記載の半導体装置の製造方法。
JP3367892A 1992-02-20 1992-02-20 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH05234884A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100322533B1 (ko) * 1999-05-27 2002-03-25 윤종용 선택 에피택셜 성장을 이용한 소자분리방법
KR100365738B1 (ko) * 1998-06-29 2003-03-04 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의소자분리막형성방법
KR100605368B1 (ko) * 2004-10-20 2006-07-28 삼성전자주식회사 Soi기판, 그 제조방법, 그리고, 그 soi기판을이용한 부유 구조체 제조 방법

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US7208800B2 (en) 2004-10-20 2007-04-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Silicon-on-insulator substrate, fabricating method thereof, and method for fabricating floating structure using the same

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