JPH0629168A - Manufacture of lsi substrate - Google Patents
Manufacture of lsi substrateInfo
- Publication number
- JPH0629168A JPH0629168A JP10161492A JP10161492A JPH0629168A JP H0629168 A JPH0629168 A JP H0629168A JP 10161492 A JP10161492 A JP 10161492A JP 10161492 A JP10161492 A JP 10161492A JP H0629168 A JPH0629168 A JP H0629168A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- silicon
- oxygen
- oxide layer
- silicon single
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Element Separation (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンLSI(Large
Scale integrated Circuit 大規模集積回路)を形成す
るためのシリコン基板の加工方法に関し、特にSOI(S
ilicon on insulator)構造を形成するためのLSI用基
板の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a silicon LSI (Large
Scale integrated circuit A method of processing a silicon substrate for forming a large scale integrated circuit, particularly SOI (S
The present invention relates to a method for manufacturing an LSI substrate for forming an (ilicon on insulator) structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、LSI用基板として絶縁体の上に
形成したシリコン単結晶薄膜を用いる方法が知られてい
る。この構造はSOIと呼ばれ高耐圧デバイス、耐放射
線デバイス、超高速デバイスの形成に用いられている。
このSOI構造を形成する有力な方法として酸素イオン
注入法がある。従来の酸素イオン注入方法の概略を図1
0及び図11に示す。図10はイオン注入直後の構造を
示している。図10において、シリコンウェーハ1の表
面に高エネルギーに加速した酸素イオン2を注入する
と、注入された酸素は加速電圧に依存した深さの領域に
集中する。たとえば、加速電圧が200KVであると表
面から約400nmで酸素濃度が高くなって、シリコン
が酸化されたSiOx(X≦2)組成のアモルファス層
3が現れる。2. Description of the Related Art Conventionally, a method of using a silicon single crystal thin film formed on an insulator as a substrate for LSI has been known. This structure is called SOI and is used for forming high breakdown voltage devices, radiation resistant devices, and ultra-high speed devices.
Oxygen ion implantation is a promising method for forming this SOI structure. Figure 1 shows a schematic diagram of a conventional oxygen ion implantation method.
0 and FIG. FIG. 10 shows the structure immediately after ion implantation. In FIG. 10, when the oxygen ions 2 accelerated to high energy are implanted into the surface of the silicon wafer 1, the implanted oxygen concentrates in a region having a depth depending on the acceleration voltage. For example, when the accelerating voltage is 200 KV, the oxygen concentration becomes high at about 400 nm from the surface, and the amorphous layer 3 of SiOx (X ≦ 2) composition in which silicon is oxidized appears.
【0003】図10の酸素イオン注入後のシリコンウェ
ーハ1を高温熱アニールすることにより得られる構造を
図11に示す。図11において、表面部分に薄いシリコ
ン単結晶膜4を残したままシリコンウェーハ1内部に組
成SiO2 の埋め込み酸化層5が形成される。注入され
た酸素の深さ分布に関しては既に研究発表がなされてお
り、その結果はたとえばJ.F.ジィーゲラー(ZIEGLE
R) 、J.P.ビーサック(BIERSACK)、U.リトマーク
(LITTMARK)の著書「The Stopping and Range of Ions i
n Solids」(Pergamon Press)第1巻192頁に掲載され
ている。その結果によれば、注入された酸素の平均深さ
は注入エネルギーにより一意的に決定され、深さ分布の
幅も注入エネルギーによって決定される。また、酸素の
平均深さおよび分布の幅はともに注入エネルギーが高い
ほど大きな値となる。FIG. 11 shows a structure obtained by high-temperature thermal annealing the silicon wafer 1 after oxygen ion implantation shown in FIG. In FIG. 11, a buried oxide layer 5 of composition SiO 2 is formed inside the silicon wafer 1 while leaving the thin silicon single crystal film 4 on the surface portion. A research presentation has already been made on the depth distribution of implanted oxygen, and the results are described in J. F. ZIEGLE
R), J. P. BIERSACK, U.S. Litmark
(LITTMARK) 's book `` The Stopping and Range of Ions i
n Solids "(Pergamon Press) Vol. 1, p. 192. According to the result, the average depth of implanted oxygen is uniquely determined by the implantation energy, and the width of the depth distribution is also determined by the implantation energy. Further, both the average depth of oxygen and the width of distribution have larger values as the implantation energy is higher.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従って、上述したよう
に従来の酸素イオン注入法では、表面シリコン単結晶膜
4および埋め込み酸化層5の厚さがともに酸素イオンの
注入エネルギーにより決定されてしまい、任意の厚さの
表面シリコン単結晶膜4および埋め込み酸化層5を形成
することができないという欠点があった。従来、この問
題を解決するために酸素イオン2の注入、高温アニール
という一連の作業を行ってSOI構造を形成した後に再
び酸素イオンの加速電圧を変えて酸素イオン2の注入と
高温アニールを行うという方法が取られてきた。しかし
ながら、イオン源の加速電圧の変更にともなう条件設定
の変更が煩雑であり、また酸素イオン2の注入量の制御
をきわめて精密に行う必要がある。さらにイオン注入装
置から一旦とりだして高温アニールしたのち再度酸素イ
オン2の注入を行うため、表面の汚染によってSOI構
造の形成が困難になるという欠点があった。Therefore, as described above, in the conventional oxygen ion implantation method, the thicknesses of the surface silicon single crystal film 4 and the buried oxide layer 5 are both determined by the implantation energy of oxygen ions. There is a drawback that the surface silicon single crystal film 4 and the buried oxide layer 5 having an arbitrary thickness cannot be formed. Conventionally, in order to solve this problem, a series of operations of implantation of oxygen ions 2 and high temperature annealing is performed to form an SOI structure, and then the acceleration voltage of oxygen ions is changed again to perform implantation of oxygen ions 2 and high temperature annealing. The method has been taken. However, it is complicated to change the condition setting accompanying the change of the acceleration voltage of the ion source, and it is necessary to control the implantation amount of the oxygen ions 2 extremely precisely. Further, since the oxygen ion 2 is implanted again after being taken out from the ion implantation apparatus and subjected to high-temperature annealing, there is a drawback that it is difficult to form an SOI structure due to surface contamination.
【0005】また、従来方法の欠点を解決する別の方法
として、高温アニールしてSOI構造を形成したシリコ
ンウェーハ1の表面にシリコンを単結晶成長させること
により表面シリコン単結晶膜4の厚さを制御するという
方法が採られていた。その際には、単結晶成長前に高温
アニール後の表面を清浄処理することが必要であり、そ
のため酸によるウェットエッチングおよび真空中での8
00℃以上の高温加熱といった工程が必要となるため煩
雑であった。さらに、従来の酸素イオン2の注入法で
は、加速電圧が100〜200KVという高加速である
ため得られる酸素分布深さが数百nmという深さになっ
た。そのため、表面シリコン単結晶膜4の厚さも数百n
mに限定されてしまうので、最近超高速LSIを製造す
るのに必要不可欠とされている100nm以下の薄い埋
め込み酸化層5および薄い表面シリコン単結晶膜4を持
った薄膜SOI構造を形成できないという欠点があっ
た。また、従来の100〜200KVの高エネルギー酸
素イオン2を用いる方法でアモルファス埋め込み酸化層
5を形成する場合には、1cm2 あたり1018程度の多
量の酸素イオン注入を必要とするため、表面シリコンを
通過する酸素イオンの数が多いので、表面シリコン単結
晶膜4に重大な欠陥を数多く残すといった欠点があっ
た。したがって、本発明の課題は、上述の従来例の欠点
をなくし、SOI構造の埋め込み酸化層5と表面シリコ
ン単結晶膜4の膜厚をそれぞれ任意に制御できるSOI
構造のLSI用基板の製造方法を提供することである。As another method for solving the drawback of the conventional method, the thickness of the surface silicon single crystal film 4 is increased by single crystal growth of silicon on the surface of the silicon wafer 1 on which the SOI structure is formed by high temperature annealing. The method of controlling was adopted. In that case, it is necessary to clean the surface after high-temperature annealing before single crystal growth, and therefore, wet etching with acid and 8 in vacuum are required.
It was complicated because a step of heating at a high temperature of 00 ° C. or higher was required. Furthermore, in the conventional oxygen ion 2 implantation method, the acceleration voltage is as high as 100 to 200 KV, so that the oxygen distribution depth obtained is as deep as several hundred nm. Therefore, the thickness of the surface silicon single crystal film 4 is several hundreds n.
Since it is limited to m, it is not possible to form a thin film SOI structure having a thin embedded oxide layer 5 of 100 nm or less and a thin surface silicon single crystal film 4 which is indispensable for manufacturing an ultra high speed LSI recently. was there. Further, when the amorphous buried oxide layer 5 is formed by the conventional method using high energy oxygen ions 2 of 100 to 200 KV, a large amount of oxygen ion implantation of about 10 18 per cm 2 is required. Since the number of passing oxygen ions is large, there is a drawback that many serious defects are left in the surface silicon single crystal film 4. Therefore, the object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional example and to make it possible to control the film thicknesses of the buried oxide layer 5 and the surface silicon single crystal film 4 of the SOI structure, respectively.
A method of manufacturing an LSI substrate having a structure is provided.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】従って上述の課題を達成
するため、本発明は、単結晶シリコンウェーハに酸素イ
オンを注入することにより埋め込み酸化層を有するLS
I用基板を製造する方法において、酸素イオンの注入と
シリコン原子の蒸着を同時あるいは交互に行う第1の工
程と、該第1の工程の終了後に高温アニール処理を行う
第2の工程とを有するLSI用基板の製造方法である。
さらに、注入する酸素イオンの加速エネルギーの範囲を
10〜100KVとしてもよい。SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, therefore, the present invention provides an LS having a buried oxide layer by implanting oxygen ions into a single crystal silicon wafer.
The method for producing a substrate for I has a first step of simultaneously or alternately implanting oxygen ions and vapor deposition of silicon atoms, and a second step of performing high temperature annealing treatment after the completion of the first step. This is a method for manufacturing an LSI substrate.
Furthermore, the acceleration energy range of the implanted oxygen ions may be 10 to 100 KV.
【0007】[0007]
【作用】上記構成のLSI用基板の製造方法において、
単結晶シリコンウェーハに酸素イオンの注入とシリコン
原子の蒸着とを同時あるいは交互に行うことによりSO
I構造の埋め込みアモルファス層と表面シリコン単結晶
膜の厚さをそれぞれ任意に制御し、最後に一括して高温
アニール処理をして前記アモルファス層を埋め込み酸化
層にするとともに前記単結晶シリコンウェーハ全体を安
定化せしめる。さらに注入する酸素イオンの加速エネル
ギーの範囲を10〜100KVとすることにより、注入
された酸素の分布領域が狭く急峻となる。In the method of manufacturing the LSI substrate having the above structure,
By implanting oxygen ions and vapor-depositing silicon atoms into a single crystal silicon wafer simultaneously or alternately, SO
The embedded amorphous layer having the I structure and the thickness of the surface silicon single crystal film are arbitrarily controlled, and finally, the high temperature annealing process is collectively performed to make the amorphous layer a buried oxide layer and the entire single crystal silicon wafer. Stabilize it. By setting the acceleration energy range of the implanted oxygen ions to 10 to 100 KV, the distribution region of the implanted oxygen becomes narrow and steep.
【0008】[0008]
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1〜図5は本発明の第1の実施例の説明図
である。第1の実施例においては、酸素イオンの注入と
シリコン原子の蒸着を同時に行い、その後高温アニール
処理をしている。図1は、同時形成開始直後に注入した
酸素イオン分布のピーク位置6を示し、一方図2は、同
時形成終了直前に注入した酸素イオン分布のピーク位置
6aを示している。図3は、同時形成終了時の構造を示
し、図4は、イオン注入をやめてシリコン単結晶成長し
た後の構造を示し、最後に図5は、高温アニール後の構
造を示している。図1・図2において、シリコンウェー
ハ1中に酸素イオンが注入され、その分布のピーク位置
6・6aが決まる。同時形成終了時には、図3に示すよ
うにシリコンウェーハ1中に酸素濃度が高くてアモルフ
ァス化したアモルファス層3及びアモルファス層3の図
示上側に薄いシリコン単結晶膜4が形成される。次に酸
素イオン注入をやめて図4に示すようにシリコン単結晶
成長層7を形成する。最後に高温アニール処理をする
と、図5に示すようにシリコンウェーハ1中に埋め込み
酸化層5及びその図示上側にシリコン単結晶膜4が形成
されたSOI構造のLSI用基板8aが形成される。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1 to 5 are explanatory views of the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, implantation of oxygen ions and vapor deposition of silicon atoms are carried out at the same time, followed by high temperature annealing treatment. FIG. 1 shows the peak position 6 of the oxygen ion distribution injected immediately after the start of simultaneous formation, while FIG. 2 shows the peak position 6a of the oxygen ion distribution injected immediately before the end of simultaneous formation. FIG. 3 shows the structure at the end of the simultaneous formation, FIG. 4 shows the structure after the ion implantation is stopped and the silicon single crystal is grown, and finally FIG. 5 shows the structure after the high temperature annealing. 1 and 2, oxygen ions are implanted into the silicon wafer 1, and the peak positions 6.6a of the distribution are determined. At the end of the simultaneous formation, as shown in FIG. 3, an amorphous layer 3 having a high oxygen concentration and being amorphized in the silicon wafer 1 and a thin silicon single crystal film 4 are formed on the upper side of the amorphous layer 3 in the figure. Next, the oxygen ion implantation is stopped and the silicon single crystal growth layer 7 is formed as shown in FIG. Finally, when a high temperature annealing process is performed, as shown in FIG. 5, a substrate 8a for an LSI having an SOI structure is formed in which a buried oxide layer 5 is formed in a silicon wafer 1 and a silicon single crystal film 4 is formed on the upper side in the figure.
【0009】上述の従来例で説明したように、酸素イオ
ンはシリコンウェーハ1の内部に注入され、注入時の表
面はシリコン単結晶状態が保持されている。このため、
酸素イオン注入と同時にシリコン蒸着すると、シリコン
ウェーハ1の温度を数百℃程度以上の高温に保持してお
けば、シリコン単結晶成長層7を形成することができ
る。このとき、シリコン蒸着速度を酸素イオンによって
表面シリコン単結晶成長層7からスパッタリングされる
速度より大きな値とすることが必要である。シリコン蒸
着速度としてスパッタリング速度の2倍とすると、イオ
ン注入時の酸素分布の理論計算が容易になる。酸素イオ
ン注入とシリコン単結晶成長を行っている間は、シリコ
ンウェーハ1の表面にシリコン単結晶成長層7を残した
ままの状態でシリコンウェーハ1の内部でアモルファス
層3の成長を続けさせることができる。アモルファス層
3の厚さが所定の値になったところで酸素イオン注入を
やめ、その後はシリコンの単結晶成長層7の成長のみを
所定の膜厚になるまで続ける。このような一連の作業が
終了後、シリコンウェーハ1を装置から取り出し、窒素
雰囲気下で高温アニール処理することによって、図5に
示すように埋め込み酸化層5及び表面シリコン単結晶膜
4の厚さが別々に制御されたSOI構造のLSI用基板
8aが形成される。As described in the above-mentioned conventional example, oxygen ions are implanted into the silicon wafer 1, and the surface of the wafer is maintained in a silicon single crystal state at the time of implantation. For this reason,
When silicon is vapor-deposited at the same time as the oxygen ion implantation, the silicon single crystal growth layer 7 can be formed by keeping the temperature of the silicon wafer 1 at a high temperature of about several hundreds of degrees Celsius or higher. At this time, it is necessary to set the silicon deposition rate to a value higher than the rate at which the surface silicon single crystal growth layer 7 is sputtered by oxygen ions. If the silicon deposition rate is twice the sputtering rate, theoretical calculation of oxygen distribution during ion implantation becomes easy. During the oxygen ion implantation and the silicon single crystal growth, it is possible to continue the growth of the amorphous layer 3 inside the silicon wafer 1 while leaving the silicon single crystal growth layer 7 on the surface of the silicon wafer 1. it can. When the thickness of the amorphous layer 3 reaches a predetermined value, oxygen ion implantation is stopped, and thereafter, only the growth of the silicon single crystal growth layer 7 is continued until it reaches a predetermined thickness. After completion of such a series of operations, the silicon wafer 1 is taken out from the apparatus and subjected to a high temperature annealing treatment in a nitrogen atmosphere to reduce the thickness of the buried oxide layer 5 and the surface silicon single crystal film 4 as shown in FIG. The separately controlled SOI substrate 8a for LSI is formed.
【0010】次に、上述の各工程を具体的数値にもとづ
いて説明する。まず、シリコンウェーハ1を高真空のイ
オン注入室内で800℃以上に加熱した状態で約30分
保持して表面の酸化層や不純物を取り除いた後、温度を
550℃に下げ酸素イオンを加速電圧25KV、電流密
度250μAで注入すると同時にシリコン蒸着を電子ビ
ーム蒸着により約2nm/sで約1200秒続ける。こ
の場合、シリコンの蒸着速度は、スパッタリング速度の
2倍であるため、表面のシリコン単結晶膜4が成長す
る。同時形成が終了したときは、図3に示す構造とな
り、表面シリコン単結晶膜4が70nm、アモルファス
層3が300nmとなる。この状態の試料にシリコンの
単結晶成長のみを続け約230nm堆積(図4で示すシ
リコン単結晶成長層7)したところで成長を終了した。
この試料の温度を室温まで下げたのち大気中に取り出
し、窒素雰囲気下で1200℃以上の高温で約6時間ア
ニールを加えた。この結果形成された構造は、図5のよ
うに表面から単結晶シリコン膜4/埋め込み酸化層5/
単結晶のシリコンウェーハ1からなるSOI構造であ
り、表面シリコン単結晶膜4の厚さが300nm、埋め
込み酸化層5の厚さが300nmであった。Next, each of the above steps will be described based on specific numerical values. First, the silicon wafer 1 is heated to 800 ° C. or higher in a high vacuum ion implantation chamber for about 30 minutes to remove the oxide layer and impurities on the surface, and then the temperature is lowered to 550 ° C. to accelerate the oxygen ions to an accelerating voltage of 25 KV. At the same time as injecting with a current density of 250 μA, silicon deposition is continued by electron beam deposition at about 2 nm / s for about 1200 seconds. In this case, since the deposition rate of silicon is twice the sputtering rate, the silicon single crystal film 4 on the surface grows. When the simultaneous formation is completed, the structure shown in FIG. 3 is obtained, and the surface silicon single crystal film 4 has a thickness of 70 nm and the amorphous layer 3 has a thickness of 300 nm. Only the single crystal growth of silicon was continued on the sample in this state, and the growth was completed when about 230 nm was deposited (the silicon single crystal growth layer 7 shown in FIG. 4).
After lowering the temperature of this sample to room temperature, it was taken out into the atmosphere and annealed at a high temperature of 1200 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere for about 6 hours. As a result, the structure formed is as shown in FIG. 5 in which the single crystal silicon film 4 / buried oxide layer 5 /
The SOI structure was composed of a single crystal silicon wafer 1. The surface silicon single crystal film 4 had a thickness of 300 nm, and the buried oxide layer 5 had a thickness of 300 nm.
【0011】次に、本発明の第2の実施例を図6〜図9
にもとづいて説明する。この第2の実施例は、酸素イオ
ンの注入とシリコン原子の蒸着を交互に行いその後に高
温アニール処理を行う方法である。図6は最初のイオン
注入直後の構造を示し、図7は最初のイオン注入後にシ
リコンを単結晶成長させたときの構造を示し、図8は更
に酸素イオン注入を行ったときの構造を示し、最後に図
9は高温アニール後の構造を示す。まず、第1回の酸素
イオン注入を行ってシリコンウェーハ1内部に薄いアモ
ルファス層3を形成する。次に、シリコン単結晶膜4を
成長させる。このときの膜厚は後述する2回目の酸素イ
オン注入でシリコン単結晶膜4のスパッタリングされる
膜厚と2回目の酸素イオン注入で形成されるアモルファ
ス層3の厚さの程度とする。その後、2回目の酸素イオ
ン注入を行う。この結果図8に示したようにアモルファ
ス層3は厚さが増加する。このとき、スパッタリング効
果により図8の表面シリコン単結晶膜4は削られて薄く
なり、その厚さは1回目の酸素イオン注入後の表面シリ
コン単結晶膜4の厚さとほぼ等しくなる。この一連の操
作を繰り返しアモルファス層3が所定の厚さに達したと
ころで酸素イオン注入を中止する。その後、表面シリコ
ン単結晶膜4が所定の膜厚になるまでシリコン単結晶成
長を続ける。この試料を装置から取り出し高温アニール
を加えることで図9に示すように絶縁層としての埋め込
み酸化層5及び表面シリコン単結晶膜4の厚さが別々に
制御されたSOI構造のLSI用基板8bが形成され
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
I will explain based on. The second embodiment is a method in which implantation of oxygen ions and vapor deposition of silicon atoms are alternately performed, and then high temperature annealing is performed. 6 shows a structure immediately after the first ion implantation, FIG. 7 shows a structure when a single crystal of silicon is grown after the first ion implantation, and FIG. 8 shows a structure when oxygen ion implantation is further performed. Finally, FIG. 9 shows the structure after high temperature annealing. First, the first oxygen ion implantation is performed to form a thin amorphous layer 3 inside the silicon wafer 1. Next, the silicon single crystal film 4 is grown. The film thickness at this time is set to the extent of the film thickness of the silicon single crystal film 4 sputtered by the second oxygen ion implantation described later and the thickness of the amorphous layer 3 formed by the second oxygen ion implantation. After that, the second oxygen ion implantation is performed. As a result, the thickness of the amorphous layer 3 increases as shown in FIG. At this time, due to the sputtering effect, the surface silicon single crystal film 4 of FIG. 8 is shaved and thinned, and its thickness becomes substantially equal to the thickness of the surface silicon single crystal film 4 after the first oxygen ion implantation. By repeating this series of operations, the oxygen ion implantation is stopped when the amorphous layer 3 reaches a predetermined thickness. After that, silicon single crystal growth is continued until the surface silicon single crystal film 4 has a predetermined film thickness. By taking out this sample from the apparatus and applying high-temperature annealing, an LSI substrate 8b having an SOI structure in which the embedded oxide layer 5 as an insulating layer and the surface silicon single crystal film 4 are separately controlled in thickness as shown in FIG. It is formed.
【0012】次に、上述の第2の実施例の各工程を具体
的数値にもとづいて説明する。まず、シリコンウェーハ
1を高真空のイオン注入室内で800℃以上に加熱した
状態で約30分おいて表面の酸化層や不純物を取り除い
た後、温度を550℃に下げ酸素イオンを加速電圧25
KVで2×1017個/cm2 注入する。そのときに形成さ
れた構造は、図6に示すようにシリコン単結晶膜4の厚
さが約70nm、アモルファス層3の厚さが約30nm
である。これにシリコンを電子ビーム蒸着法により17
0nm単結晶成長させた。この試料にさらに酸素イオン
を加速電圧25KVで2×1017個/cm2 注入すると、
図8に示すように表面シリコン単結晶膜4の厚さが約7
0nm、アモルファス層3の厚さが約60nmになっ
た。この操作を繰り返し、酸素イオン注入を10回、シ
リコン単結晶成長を9回繰り返した後にシリコンの単結
晶成長を40nm行う。この試料の温度を室温まで下げ
た後イオン注入室から大気中に取り出し、窒素雰囲気化
で1200℃以上の高温で約6時間アニール処理した。
この結果形成された図9に示すSOI構造では、表面シ
リコン単結晶膜4の厚さが100nm、埋め込み酸化層
5の厚さが30nmであった。Next, each step of the above-mentioned second embodiment will be explained based on concrete numerical values. First, the silicon wafer 1 is heated to 800 ° C. or higher in a high vacuum ion implantation chamber for about 30 minutes to remove the oxide layer and impurities on the surface, and then the temperature is lowered to 550 ° C. to accelerate the oxygen ions to an accelerating voltage of 25.
Inject 2 × 10 17 cells / cm 2 with KV. In the structure formed at that time, as shown in FIG. 6, the thickness of the silicon single crystal film 4 is about 70 nm, and the thickness of the amorphous layer 3 is about 30 nm.
Is. Silicon is added to this by electron beam evaporation method.
A 0 nm single crystal was grown. When oxygen ions were further injected into this sample at an acceleration voltage of 25 KV at 2 × 10 17 ions / cm 2 ,
As shown in FIG. 8, the thickness of the surface silicon single crystal film 4 is about 7
The thickness of the amorphous layer 3 became 0 nm and became about 60 nm. This operation is repeated, the oxygen ion implantation is repeated 10 times, the silicon single crystal growth is repeated 9 times, and then the silicon single crystal growth is performed to 40 nm. After the temperature of this sample was lowered to room temperature, it was taken out from the ion implantation chamber into the atmosphere and annealed at a high temperature of 1200 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere for about 6 hours.
In the resulting SOI structure shown in FIG. 9, the surface silicon single crystal film 4 had a thickness of 100 nm, and the buried oxide layer 5 had a thickness of 30 nm.
【0013】上述した第1・第2の実施例は、真空容器
中でイオン注入及びシリコンの単結晶成長が終了した後
に高温アニール処理を行うことを特徴としており、従来
技術の酸素イオン注入と高温アニール処理の繰り返しに
伴う欠点、および高温アニール後のシリコン単結晶成長
に伴う欠点を除去することができ、また従来例に比して
工程が簡便となる。また、上述の第1・第2の実施例で
は、注入する酸素イオンの加速電圧として10〜100
KVという従来法よりも低い加速電圧を用いると極めて
効果的である。注入エネルギーを低くする結果、酸素の
分布領域が狭く急峻となり高電圧加速に比べ精密に膜厚
制御が行える。また、制御可能な埋め込み酸化層5およ
び表面シリコン単結晶膜4の最小膜厚が10nm程度と
従来法に比較して大幅に改良できる。さらに酸素の分布
領域が狭くできる結果として、埋め込み酸化層5の形成
に必要な酸素イオン注入量を表面1cm2 あたり従来法の
1018程度から約10分の1に低減化できるため、表面
シリコン単結晶膜4の欠陥を低減できる。The above-mentioned first and second embodiments are characterized in that the high temperature annealing treatment is performed after the ion implantation and the single crystal growth of silicon are completed in the vacuum container. It is possible to remove the defects caused by the repeated annealing treatment and the defects caused by the growth of the silicon single crystal after the high temperature annealing, and the process is simplified as compared with the conventional example. Further, in the first and second embodiments described above, the acceleration voltage of the implanted oxygen ions is 10 to 100.
It is extremely effective to use an acceleration voltage of KV, which is lower than the conventional method. As a result of lowering the implantation energy, the oxygen distribution region becomes narrow and steep, and film thickness control can be performed more precisely than in high voltage acceleration. Further, the minimum thickness of the controllable buried oxide layer 5 and the surface silicon single crystal film 4 is about 10 nm, which is a significant improvement over the conventional method. Further, as a result of narrowing the oxygen distribution region, the amount of oxygen ion implantation required for forming the buried oxide layer 5 can be reduced from about 10 18 of the conventional method to about 1/10 per 1 cm 2 of the surface. The defects of the crystal film 4 can be reduced.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明のLS
I用基板の製造方法によれば、SOI構造の埋め込み酸
化層と表面シリコン単結晶膜との厚さを任意にかつ精密
に制御することができる。さらに高温アニール処理を最
後に一括して行うため、工程を簡易化できる。従って、
本発明のLSI用基板の製造方法を用いると、目的とす
るデバイスの要求性能に応じたSOI構造の実現が容易
に出来るようになる。例えば高耐圧デバイスが必要なら
ば、厚い埋め込み酸化層を形成する。高速化を図るなら
ば、薄い表面シリコン膜を形成する。また、微細化を図
るならば、薄いシリコン層と薄い埋め込み酸化層を形成
することになる。さらに、注入する酸素の加速エネルギ
ーの範囲を10〜100KVとすると、埋め込み酸化層
の膜厚を精密に制御でき、かつ必要な酸素イオン注入量
を著しく少なくすることができるので、表面シリコン単
結晶膜の欠陥を低減できる。このように、本発明のLS
I用基板の製造方法は、LSIを著しく高性能化・安定
化・高集積化・高速化しうるものである。As described above in detail, the LS of the present invention
According to the method for manufacturing the I substrate, the thicknesses of the buried oxide layer having the SOI structure and the surface silicon single crystal film can be controlled arbitrarily and precisely. Further, since the high temperature annealing process is performed collectively at the end, the process can be simplified. Therefore,
By using the method for manufacturing an LSI substrate of the present invention, it becomes possible to easily realize an SOI structure according to the required performance of a target device. For example, if a high breakdown voltage device is required, a thick buried oxide layer is formed. For high speed, a thin surface silicon film is formed. Further, if miniaturization is intended, a thin silicon layer and a thin buried oxide layer will be formed. Furthermore, when the acceleration energy range of the implanted oxygen is set to 10 to 100 KV, the film thickness of the buried oxide layer can be precisely controlled, and the required oxygen ion implantation amount can be significantly reduced. The defects can be reduced. Thus, the LS of the present invention
The manufacturing method of the I substrate can significantly improve the performance, stability, integration, and speed of the LSI.
【図1】本発明の第1の実施例の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例の説明図であり、図1の
続きを示すものである。FIG. 2 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention, showing the continuation of FIG.
【図3】本発明の第1の実施例の説明図であり、図2の
続きを示すものである。FIG. 3 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention, showing the continuation of FIG. 2;
【図4】本発明の第1の実施例の説明図であり、図3の
続きを示すものである。FIG. 4 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention, showing the continuation of FIG. 3;
【図5】本発明の第1の実施例の説明図であり、図4の
続きを示すものである。FIG. 5 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention, showing the continuation of FIG. 4;
【図6】本発明の第2の実施例の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第2の実施例の説明図であり、図6の
続きを示すものである。FIG. 7 is an explanatory diagram of the second embodiment of the present invention, showing the continuation of FIG. 6;
【図8】本発明の第2の実施例の説明図であり、図7の
続きを示すものである。FIG. 8 is an explanatory diagram of the second embodiment of the present invention, showing the continuation of FIG. 7;
【図9】本発明の第2の実施例の説明図であり、図8の
続きを示すものである。FIG. 9 is an explanatory diagram of the second embodiment of the present invention, showing the continuation of FIG. 8;
【図10】従来例の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a conventional example.
【図11】従来例の説明図であり、図10の続きを示す
ものである。11 is an explanatory diagram of a conventional example, showing the continuation of FIG.
1 シリコンウェーハ 3 アモルファス層 5 埋め込み酸化層 6 酸素イオン分布のピーク位置 6a 酸素イオン分布のピーク位置 8a LSI用基板 8b LSI用基板 1 Silicon wafer 3 Amorphous layer 5 Embedded oxide layer 6 Peak position of oxygen ion distribution 6a Peak position of oxygen ion distribution 8a LSI substrate 8b LSI substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 典義 愛知県名古屋市熱田区六野二丁目4番1号 財団法人ファインセラミックスセンター 試験研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Noriyoshi Shibata 2-4-1 Rokuno, Atsuta-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefectural Fine Ceramics Center Testing Laboratory
Claims (2)
注入することにより埋め込み酸化層を有するLSI用基
板を製造する方法において、酸素イオンの注入とシリコ
ン原子の蒸着を同時あるいは交互に行う第1の工程と、
該第1の工程の終了後に高温アニール処理を行う第2の
工程とを有することを特徴とするLSI用基板の製造方
法。1. A method of manufacturing an LSI substrate having a buried oxide layer by implanting oxygen ions into a single crystal silicon wafer, the first step of simultaneously or alternately implanting oxygen ions and depositing silicon atoms. When,
And a second step of performing a high temperature annealing treatment after the completion of the first step.
範囲が10〜100KVであることを特徴とする請求項
1記載のLSI用基板の製造方法。2. The method for manufacturing an LSI substrate according to claim 1, wherein the acceleration energy of the implanted oxygen ions is in the range of 10 to 100 KV.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10161492A JP2861617B2 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Manufacturing method of LSI substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10161492A JP2861617B2 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Manufacturing method of LSI substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0629168A true JPH0629168A (en) | 1994-02-04 |
JP2861617B2 JP2861617B2 (en) | 1999-02-24 |
Family
ID=14305285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10161492A Expired - Fee Related JP2861617B2 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Manufacturing method of LSI substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2861617B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001082346A1 (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-01 | Beijing Normal University | Method for fabricating silicon-on-insulator |
KR100403519B1 (en) * | 2001-03-07 | 2003-10-30 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Soi power transistor and manufacturing method thereof |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP10161492A patent/JP2861617B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001082346A1 (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-01 | Beijing Normal University | Method for fabricating silicon-on-insulator |
KR100403519B1 (en) * | 2001-03-07 | 2003-10-30 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Soi power transistor and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2861617B2 (en) | 1999-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3139904B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing semiconductor substrate | |
JP2002289552A (en) | Simox wafer and production method therefor | |
JPS62177909A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPH0637288A (en) | Soi structure, provided with deep and thin oxide layer, manufactured by high-energy ion implantation and by successive heat treatment | |
US4818711A (en) | High quality oxide on an ion implanted polysilicon surface | |
JP2861617B2 (en) | Manufacturing method of LSI substrate | |
JPS63217657A (en) | Manufacture of semiconductor substrate | |
JPH04264724A (en) | Manufacture of semiconductor substrate | |
JPH0770481B2 (en) | Method for forming silicon semiconductor layer | |
JPH10223551A (en) | Method for manufacturing soi substrate | |
JPH088250B2 (en) | Method and apparatus for making SOI substrate | |
EP0703608B1 (en) | Method for forming buried oxide layers within silicon wafers | |
JPH05291543A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JPH0817157B2 (en) | Method for manufacturing thin film transistor | |
JPH02210820A (en) | Manufacture of bipolar transistor | |
JP2000031079A (en) | Production of soi substrate | |
JPH0412629B2 (en) | ||
JPH0479372A (en) | Manufacture of semiconductor substrate | |
JPS62132344A (en) | Manufacture of silicon substrate for integrated circuit | |
JP2615406B2 (en) | Method for manufacturing silicon substrate having silicon carbide buried layer | |
JP2685384B2 (en) | Semiconductor substrate manufacturing method | |
JP2003289051A (en) | Simox substrate and method for manufacturing the same | |
JPH07263436A (en) | Oxidation of silicon substrate | |
JP3291149B2 (en) | Method for producing crystalline thin film | |
JP2767833B2 (en) | Method of manufacturing polysilicon thin film transistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071211 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 12 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101211 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |