JPH0574669A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0574669A JPH0574669A JP3237882A JP23788291A JPH0574669A JP H0574669 A JPH0574669 A JP H0574669A JP 3237882 A JP3237882 A JP 3237882A JP 23788291 A JP23788291 A JP 23788291A JP H0574669 A JPH0574669 A JP H0574669A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 シリコン基板２上に、結晶性に優れた薄膜炭
化シリコン層を形成し、該薄膜炭化シリコン層に素子を
形成した半導体装置を得ることを目的とする。 【構成】 半導体基板２上にシリコン酸化層４を形成す
る。次に、このシリコン酸化層４に開口14を設ける。開
口14から前記絶縁膜を覆うまで炭化シリコン結晶層16が
成長する。次に、炭化シリコン結晶層16の全面にＳＯＧ
を塗布し、異方性エッチングすることにより、薄膜炭化
シリコン層を得る。該薄膜炭化シリコン層に、素子を形
成する。 【効果】 横成長した炭化シリコン結晶層は均一な面方
位を有するから、横成長した炭化シリコン結晶層に素子
を形成することにより電気特性に優れた半導体装置を提
供することができる。
化シリコン層を形成し、該薄膜炭化シリコン層に素子を
形成した半導体装置を得ることを目的とする。 【構成】 半導体基板２上にシリコン酸化層４を形成す
る。次に、このシリコン酸化層４に開口14を設ける。開
口14から前記絶縁膜を覆うまで炭化シリコン結晶層16が
成長する。次に、炭化シリコン結晶層16の全面にＳＯＧ
を塗布し、異方性エッチングすることにより、薄膜炭化
シリコン層を得る。該薄膜炭化シリコン層に、素子を形
成する。 【効果】 横成長した炭化シリコン結晶層は均一な面方
位を有するから、横成長した炭化シリコン結晶層に素子
を形成することにより電気特性に優れた半導体装置を提
供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関するものであり、とくにシリコン基板上に結晶性に
優れた薄膜炭化シリコン層を有する構造の製造方法に関
するものである。
に関するものであり、とくにシリコン基板上に結晶性に
優れた薄膜炭化シリコン層を有する構造の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭化シリコン結晶層を得る方法として、
シリコン基板上にエピタキシャル成長させる方法があ
る。シリコン基板上に形成された炭化シリコン結晶層に
は、素子が形成され、半導体装置として利用される。
シリコン基板上にエピタキシャル成長させる方法があ
る。シリコン基板上に形成された炭化シリコン結晶層に
は、素子が形成され、半導体装置として利用される。
【０００３】上記のような半導体装置の製造方法を以下
に説明する。
に説明する。
【０００４】薄膜のシリコン基板２を準備する。次に、
通常、1100℃〜1200℃の範囲に加熱されたシリコン基板
２にキャリアガスである水素ガスに対して、数パーセン
ト程度の原料ガス（例えばSiH4、SiH6、SiH2Cl2）を混
合したガスをシリコン基板２にさらすことによって、図
５に示すように炭化シリコン結晶層３がシリコン基板２
上にエピタキシャル成長する。なお、炭化シリコン結晶
層３の膜厚は原料ガス濃度を変化させることにより制御
する。
通常、1100℃〜1200℃の範囲に加熱されたシリコン基板
２にキャリアガスである水素ガスに対して、数パーセン
ト程度の原料ガス（例えばSiH4、SiH6、SiH2Cl2）を混
合したガスをシリコン基板２にさらすことによって、図
５に示すように炭化シリコン結晶層３がシリコン基板２
上にエピタキシャル成長する。なお、炭化シリコン結晶
層３の膜厚は原料ガス濃度を変化させることにより制御
する。
【０００５】この様に、形成された炭化シリコン結晶層
３に素子（図示せず）を形成し、半導体集積回路として
使用される。
３に素子（図示せず）を形成し、半導体集積回路として
使用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の技術には、次のような問題があった。
ような従来の技術には、次のような問題があった。
【０００７】シリコン基板２上に炭化シリコン結晶層３
を形成させるエピタキシャル成長法は、ヘテロエピタキ
シャル成長法であり、シリコン基板２と炭化シリコン結
晶層３との間には格子定数、熱膨張係数および化学結合
の差異が存在していた。従って、この場合エピタキシャ
ル成長した炭化シリコン結晶層３には、結晶欠陥、特に
積層欠陥が生じていた。
を形成させるエピタキシャル成長法は、ヘテロエピタキ
シャル成長法であり、シリコン基板２と炭化シリコン結
晶層３との間には格子定数、熱膨張係数および化学結合
の差異が存在していた。従って、この場合エピタキシャ
ル成長した炭化シリコン結晶層３には、結晶欠陥、特に
積層欠陥が生じていた。
【０００８】炭化シリコン結晶層３に結晶欠陥が存在す
る場合、炭化シリコン結晶層３の電気特性は悪化してい
た。従って、炭化シリコン結晶層３に素子を形成し、半
導体回路として使用する場合、問題となっていた。
る場合、炭化シリコン結晶層３の電気特性は悪化してい
た。従って、炭化シリコン結晶層３に素子を形成し、半
導体回路として使用する場合、問題となっていた。
【０００９】本発明は、上記問題点を解決し、電気特性
に優れた炭化シリコン結晶層を成長させる方法を提供す
ることを目的とする。
に優れた炭化シリコン結晶層を成長させる方法を提供す
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、シリコン基板の上に高融点材料を用いた
絶縁層を形成する絶縁層形成ステップ、前記絶縁層に結
晶成長用の開口を設ける開口形成ステップ、前記絶縁層
をマスクとして、前記開口から前記絶縁層を覆うまで炭
化シリコン結晶層を成長させる結晶成長ステップ、前記
炭化シリコン結晶層の全表面にエッチングを施すことに
より薄膜炭化シリコン層を成形するステップ、前記薄膜
炭化シリコン層に半導体素子を形成する素子形成ステッ
プを備えたことを特徴としている。
の製造方法は、シリコン基板の上に高融点材料を用いた
絶縁層を形成する絶縁層形成ステップ、前記絶縁層に結
晶成長用の開口を設ける開口形成ステップ、前記絶縁層
をマスクとして、前記開口から前記絶縁層を覆うまで炭
化シリコン結晶層を成長させる結晶成長ステップ、前記
炭化シリコン結晶層の全表面にエッチングを施すことに
より薄膜炭化シリコン層を成形するステップ、前記薄膜
炭化シリコン層に半導体素子を形成する素子形成ステッ
プを備えたことを特徴としている。
【００１１】
【作用】本発明に係る半導体装置の製造方法では、結晶
成長ステップにおいて、炭化シリコン結晶層は前記開口
の底面より開口高に至るまでは縦成長し、その後縦成長
及び横成長する。この時、開口から突出した各炭化シリ
コン結晶層の側面は同じ面方位を有するから、横成長す
る炭化シリコン結晶層の結晶もほぼ同じ面方位を有す
る。
成長ステップにおいて、炭化シリコン結晶層は前記開口
の底面より開口高に至るまでは縦成長し、その後縦成長
及び横成長する。この時、開口から突出した各炭化シリ
コン結晶層の側面は同じ面方位を有するから、横成長す
る炭化シリコン結晶層の結晶もほぼ同じ面方位を有す
る。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を、図１、図２に示す。まず、シリコン基板２を酸素
気流中に置いて高温とし、表面を熱酸化する。これによ
り、図１Ａに示すように、シリコン基板２の上部表面に
高融点材料を用いた絶縁層であるシリコン酸化層４(SiO
2)が形成される。このシリコン酸化層４は、薄く形成す
ることが好ましい。例えば、30〜300nm程度の厚さとす
る。次に、第１図Ｂに示すように、シリコン酸化層４の
上にフォトレジスト10を塗布する。フォトレジスト10の
上にマスクを置いて紫外線露光した後、現像して、図１
Ｃのように開口部12を形成する。この状態において、フ
ォトレジスト10をマスクとして、シリコン酸化層４のエ
ッチングを行う。次に、フッ化水素により、フォトレジ
スト層10を除去する。これにより、図１Ｄに示すよう
に、結晶成長用の開口14が形成される。この開口14の巾
は、２μm以下とする。
法を、図１、図２に示す。まず、シリコン基板２を酸素
気流中に置いて高温とし、表面を熱酸化する。これによ
り、図１Ａに示すように、シリコン基板２の上部表面に
高融点材料を用いた絶縁層であるシリコン酸化層４(SiO
2)が形成される。このシリコン酸化層４は、薄く形成す
ることが好ましい。例えば、30〜300nm程度の厚さとす
る。次に、第１図Ｂに示すように、シリコン酸化層４の
上にフォトレジスト10を塗布する。フォトレジスト10の
上にマスクを置いて紫外線露光した後、現像して、図１
Ｃのように開口部12を形成する。この状態において、フ
ォトレジスト10をマスクとして、シリコン酸化層４のエ
ッチングを行う。次に、フッ化水素により、フォトレジ
スト層10を除去する。これにより、図１Ｄに示すよう
に、結晶成長用の開口14が形成される。この開口14の巾
は、２μm以下とする。
【００１３】図１Ｄの状態で、開口14において露出して
いるシリコン基板２の表面を炭化する。これは、次のス
テップにおいて炭化シリコン層を成長させる際に、シリ
コン基板２と炭化シリコン結晶層16(3C-SiC)との間の格
子不整合を減らすためである。すなわち、シリコン基板
２の表面を炭化して、バッファ層とするためである。次
に、図１Ｅに示すように、開口14に選択的に炭化シリコ
ン単結晶のエピタキシャル成長を行うと、縦成長した炭
化シリコン結晶層16が形成される。
いるシリコン基板２の表面を炭化する。これは、次のス
テップにおいて炭化シリコン層を成長させる際に、シリ
コン基板２と炭化シリコン結晶層16(3C-SiC)との間の格
子不整合を減らすためである。すなわち、シリコン基板
２の表面を炭化して、バッファ層とするためである。次
に、図１Ｅに示すように、開口14に選択的に炭化シリコ
ン単結晶のエピタキシャル成長を行うと、縦成長した炭
化シリコン結晶層16が形成される。
【００１４】結晶層16がさらに成長すると、シリコン酸
化膜４上を横にも成長する。この時、シリコン酸化膜４
上に均一な結晶を有するように横成長させる為には、開
口14から縦成長し、突出した炭化シリコン層の側面16ａ
の結晶性が優れていることが必要である。その為には、
以下の点に注意するとよい。上記のようにシリコン酸化
層４を薄く形成して界面面積を小さくすることにより、
積層欠陥を防ぐことができる。なぜなら、シリコン酸化
層４との界面において積層欠陥が生じる可能性が高いか
らである。また、エピタキシャル成長はできるだけ低温
で行う方が好ましい。例えば、1100℃〜1200℃度の範囲
内ぐらいが妥当である。このように、低温でエピタキシ
ャル成長を行うことにより、積層欠陥を抑制することが
できるからである。さらに、（１００）のシリコン基板
に、［１００］方向に矩形パターンでシリコン酸化層４
を形成すれば、積層欠陥が抑制できる。また、成長を行
う前に、シリコン酸化層４（開口14）の側壁に、薄いポ
リシリコンや窒化シリコン膜を付け、格子整合性を良く
すれば、さらに結晶欠陥を抑えることができる。
化膜４上を横にも成長する。この時、シリコン酸化膜４
上に均一な結晶を有するように横成長させる為には、開
口14から縦成長し、突出した炭化シリコン層の側面16ａ
の結晶性が優れていることが必要である。その為には、
以下の点に注意するとよい。上記のようにシリコン酸化
層４を薄く形成して界面面積を小さくすることにより、
積層欠陥を防ぐことができる。なぜなら、シリコン酸化
層４との界面において積層欠陥が生じる可能性が高いか
らである。また、エピタキシャル成長はできるだけ低温
で行う方が好ましい。例えば、1100℃〜1200℃度の範囲
内ぐらいが妥当である。このように、低温でエピタキシ
ャル成長を行うことにより、積層欠陥を抑制することが
できるからである。さらに、（１００）のシリコン基板
に、［１００］方向に矩形パターンでシリコン酸化層４
を形成すれば、積層欠陥が抑制できる。また、成長を行
う前に、シリコン酸化層４（開口14）の側壁に、薄いポ
リシリコンや窒化シリコン膜を付け、格子整合性を良く
すれば、さらに結晶欠陥を抑えることができる。
【００１５】開口14から縦成長した各炭化シリコン結晶
層16は、同じ面方位をもつ側面16ａを有する。また、炭
化シリコン結晶層16は、その側面16ａを基にシリコン酸
化膜４上を横成長し、シリコン酸化膜４上で互いに接続
する。従って、結晶層16はほぼ同じ面方位を有する。こ
のようにして得られた炭化シリコン結晶16は、図２Ｆの
構造をとる。
層16は、同じ面方位をもつ側面16ａを有する。また、炭
化シリコン結晶層16は、その側面16ａを基にシリコン酸
化膜４上を横成長し、シリコン酸化膜４上で互いに接続
する。従って、結晶層16はほぼ同じ面方位を有する。こ
のようにして得られた炭化シリコン結晶16は、図２Ｆの
構造をとる。
【００１６】次に、図２Ｆに示した炭化シリコン結晶層
16の全面にＳＯＧ（Spin On Glass）20を塗布する（図
２Ｇ）。続いて、異方性エッチングをすることにより薄
膜炭化シリコン層18を得る（図２Ｈ）。
16の全面にＳＯＧ（Spin On Glass）20を塗布する（図
２Ｇ）。続いて、異方性エッチングをすることにより薄
膜炭化シリコン層18を得る（図２Ｈ）。
【００１７】次に、図２Ｈの薄膜炭化シリコン層18に素
子を形成が形成され、半導体装置として利用される（図
示せず）。
子を形成が形成され、半導体装置として利用される（図
示せず）。
【００１８】なお、薄膜炭化シリコン層18は、開口以外
ではシリコン酸化層４によって、シリコン基板２と絶縁
されている。したがって、シリコン基板２と薄膜炭化シ
リコン層18間のＰＮ接合により生じる静電容量をかなり
小さくすることができる。すなわち、各薄膜炭化シリコ
ン層18に素子（トランジスタ、ＦＥＴ等）を形成すれ
ば、静電容量による低速化を招かず、高速素子を得るこ
とができる。
ではシリコン酸化層４によって、シリコン基板２と絶縁
されている。したがって、シリコン基板２と薄膜炭化シ
リコン層18間のＰＮ接合により生じる静電容量をかなり
小さくすることができる。すなわち、各薄膜炭化シリコ
ン層18に素子（トランジスタ、ＦＥＴ等）を形成すれ
ば、静電容量による低速化を招かず、高速素子を得るこ
とができる。
【００１９】また、薄膜炭化シリコン層18の面方位はほ
ぼ一様である。したがって、酸化レート等が一様とな
り、薄膜炭化シリコン層18に素子を形成する際に、素子
の特性の制御が容易である。
ぼ一様である。したがって、酸化レート等が一様とな
り、薄膜炭化シリコン層18に素子を形成する際に、素子
の特性の制御が容易である。
【００２０】なお、開口14の形状は、必要とする薄膜炭
化シリコン層18に応じて、適宜選択すればよい。例え
ば、図３に示すように穴としてもよく、図４に示すよう
に格子状のものとしてもよい。但し、シリコン酸化層４
のパターニング方向を＜１００＞とすれば、欠陥の発生
を抑制することができるので、この点を考慮すればなお
良い。
化シリコン層18に応じて、適宜選択すればよい。例え
ば、図３に示すように穴としてもよく、図４に示すよう
に格子状のものとしてもよい。但し、シリコン酸化層４
のパターニング方向を＜１００＞とすれば、欠陥の発生
を抑制することができるので、この点を考慮すればなお
良い。
【００２１】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法で
は、開口を有する絶縁膜をシリコン基板上に設けること
により前記開口から成長した炭化シリコン結晶層が、前
記絶縁層上を横成長する。この様にして横成長させたシ
リコン結晶層は、ほぼ同じ面方位を有する。
は、開口を有する絶縁膜をシリコン基板上に設けること
により前記開口から成長した炭化シリコン結晶層が、前
記絶縁層上を横成長する。この様にして横成長させたシ
リコン結晶層は、ほぼ同じ面方位を有する。
【００２２】従って、前記横成長した炭化シリコン結晶
層に素子を設けることにより、電気特性に優れた半導体
装置を提供することができる。
層に素子を設けることにより、電気特性に優れた半導体
装置を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す図である。
を示す図である。
【図３】酸化絶縁層４に設ける開口14の一例を示す図で
ある。
ある。
【図４】酸化絶縁層４に設ける開口14の他の例を示す図
である。
である。
【図５】従来の方法による半導体装置の製造方法を示す
である。
である。
２・・・シリコン基板 ４・・・シリコン酸化膜 14・・・開口 16・・・炭化シリコン結晶層 18・・・薄膜炭化シリコン層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｓ 8518−4Ｍ
Claims (1)
- 【請求項１】シリコン基板の上に高融点材料を用いた絶
縁層を形成する絶縁層形成ステップ、 前記絶縁層に結晶成長用の開口を設ける開口形成ステッ
プ、 前記絶縁層をマスクとして、前記開口から前記絶縁層を
覆うまで炭化シリコン結晶層を成長させる結晶成長ステ
ップ、 前記炭化シリコン結晶層の全表面にエッチングを施すこ
とにより薄膜炭化シリコン層を成形するステップ、 前記薄膜炭化シリコン層に半導体素子を形成する素子形
成ステップ、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP3237882A JPH0574669A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP3237882A JPH0574669A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574669A true JPH0574669A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=17021825
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3237882A Pending JPH0574669A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPH0574669A (ja) |
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Also Published As
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