JPH06333822A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06333822A
JPH06333822A JP5126248A JP12624893A JPH06333822A JP H06333822 A JPH06333822 A JP H06333822A JP 5126248 A JP5126248 A JP 5126248A JP 12624893 A JP12624893 A JP 12624893A JP H06333822 A JPH06333822 A JP H06333822A
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amorphous silicon
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silicon film
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Yoji Matsuda
洋史 松田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SPE層と単結晶半導体基板との間の絶縁効
果を高めること及びSPE時の結晶欠陥を改善するこ
と。 【構成】 単結晶Si基板の表面を一部を除いて絶縁膜
で覆い、この絶縁膜及び露出した単結晶Si基板の上に
a−Si膜を形成し、a−Si膜をSPEにより単結晶
化するものであって、絶縁膜を2層構造とし、上層の絶
縁膜としてSPE成長時の温度で軟化するBPSG膜を
用いたものである。即ち、上層の絶縁膜としてBPSG
膜を用いることにより、a−Si膜との結合力が弱まっ
て、単結晶化に影響を与えることが軽減される。しか
も、少なくとも最下層のSi酸化膜は、良好な絶縁効果
を有しているので、SOI構造としての機能を損なうこ
ともない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、所謂SOI(Sili
con On Insulator)と称される半導体
装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SOI技術は、素子分離が容易で、高集
積化、信号伝達速度の高速化に優れていることから従来
より研究が行われ、種々提案されている。SOI技術に
おいては、固相エピタキシャル成長法(Solid P
haseEpitaxy、以下SPE法という)を用い
たものが一般的である。
【0003】即ち、図3において、単結晶シリコン(S
i)基板1上にシリコン酸化膜(SiO2 )からなる絶
縁膜2をCVD法、熱酸化法等によって形成し(a)、
この絶縁膜2にリソグラフィ技術を用いて開口部2aを
形成し(b)、この開口部2aを介して露出した基板1
及び前記絶縁膜2上に非晶質のシリコン膜3(a−S
i)を堆積させ(c)、600℃程度でアニ−ル処理す
る。
【0004】すると、前記露出させた基板1を種結晶と
して、まず縦方向に固相成長(Vertical−SP
E)し、続いて横方向に固相成長(Lateral−S
PE)し、a−Si膜3が単結晶化する(以下、この単
結晶化したSi膜を単結晶Si薄膜4と称す)(d)。
しかしながら、斯かる従来例にあっては、a−Si膜3
が単結晶化する過程において、成長膜中に高密度(10
8〜1010個/cm2)の転位等の結晶欠陥が発生する問題
がある。
【0005】これは、a−Si膜3が単結晶化する際、
結晶構造が変化するためにその密度が変化する(体積が
収縮する)ので、a−Si膜3と絶縁膜2との境界付近
に歪みが生じるためと考えられる。SPE時に結晶欠陥
が発生すると、a−Si膜の横方向の成長距離(L−S
PE距離)にも影響を与え(実験では約5μmが限
度)、デバイスとしての有効面積を増大させることを妨
げることになる。
【0006】そこで、a−Si膜と絶縁膜との境界付近
の結合力を緩和するために、前記絶縁膜2として、ポリ
イミド酸ワニスを使用することが特開平1−12004
7号公報(H01L27/00)に示されている。前記
ポリイミド酸ワニスは、SPE成長時の温度で粘性流動
化し、a−Si膜との界面の結合力が弱まって、a−S
i膜の単結晶化に与える影響が小さくなり、結果、結晶
欠陥を低減するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来例のように、SP
E時の温度で軟化する物質を用いた場合、絶縁効果が劣
ることがよくあり、SOI構造としての下層デバイスと
上層デバイス間の絶縁不良が生じる問題がある。本発明
は、半導体装置の改良に関し、斯かる問題点を解消する
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、単結晶半導体
基板の表面を一部を除いて絶縁膜で覆い、この絶縁膜及
び露出した単結晶半導体基板の上に非晶質半導体膜を形
成し、前記非晶質半導体膜を固相エピタキシャル成長法
により単結晶化する半導体装置であって、前記絶縁膜を
少なくとも2層構造とし、最上層の絶縁膜として前記固
相エピタキシャル成長時の温度で軟化する材料を用いた
ものである。
【0009】固相エピタキシャル成長時のような高温ア
ニールで流動軟化する材料としてはシリケートガラス材
にリン(P)やボロン(B)等の不純物が混入されてい
るもの、例えば、BPSG膜が代表的であるが、これに
限定するものではない。また、絶縁膜は、2層構造に限
らず、要は、非晶質半導体膜と接する層、即ち、最上層
の絶縁膜が流動軟化性を有するものであればよい。
【0010】
【作用】即ち、最上層の絶縁膜として前記固相エピタキ
シャル成長時の温度で軟化する材料を用いることによ
り、a−Si膜との結合力が弱まって、単結晶化に影響
を与えることが軽減される。しかも、少なくとも最下層
の絶縁膜は、良好な絶縁効果を有しているので、SOI
構造としての機能を損なうこともない。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を各図面に基づいて説明す
る。但し、従来例と同様の構成には同符号を用い説明を
省略する。図2は本実施例においてa−Si膜3を堆積
するために使用するロ−ドロック方式の超高真空CVD
装置の概略図である。図において、5は常時超高真空状
態(約5×10-8Torr)に保持された成長室、6は
準備室、7は前記成長室5と準備室6との間を開閉する
ゲ−トバルブ、8は前記成長室5内に配設されたサセプ
タホルダ、9は前記準備室6内に配設されたトランスフ
ァロッドであり、同じくサセプタ10を有している。前
記トランスファロッド9は前記ゲ−トバルブ7が開放さ
れた状態で試料(基板)を前記成長室5内のサセプタホ
ルダ8上に移送し、また、前記サセプタホルダ8から試
料を取り出して準備室6側に取り出せるように構成され
ている。
【0012】11は前記サセプタホルダ8の外周囲に対
向配置された赤外線ランプ、12はこの赤外線ランプ1
1や前記サセプタホルダ8の印加電圧等の制御を行うコ
ントロ−ラ、13は前記成長室5に対するガス供給経
路、14は前記準備室6に対するガス(N2 )供給経
路、15は前記成長室からのガス排出経路であり、タ−
ボ分子ポンプ16及びロ−タリポンプ17を有してい
る。18は前記準備室6からのガス排出経路であり、タ
−ボ分子ポンプ19及びロ−タリポンプ20を有してい
る。
【0013】図1は本発明の実施例による半導体装置の
製造プロセスを示す断面図である。まず、(100)の
面方位をもつ単結晶シリコン基板1(p型、非抵抗23
〜30Ω)上に減圧CVD法(または熱酸化法)により
シリコン酸化膜(SiO2膜)2を500Å堆積し、更
に、TEOS−O3系常圧CVD法によりBPSG膜2
1を0.1μm堆積させる。このBPSG膜21の堆積
においては、堆積温度を400℃、また、リン(P)の
ソースにはTMP(Tri-Methyl Phosphate)を用い、ボ
ロン(B)のソースにはTMB(Tri-Methyl Borate)
を用い、BPSG膜21中のB23およびP25の濃度
は夫々18mol%および3.8mol%とした(図1A)。
【0014】更にこのシリコン酸化膜2及びBPSG膜
21をリソグラフィ技術により選択的にエッチングし
て、シリコン基板1の[010]方向にライン状の開口
部23を形成し、この開口部23を介して基板1を一部
露出させる(図1B)。次に、NH4OH:H22:H2
O=1:1:5及びHCl:H22:H2O=1:1:
5を用いた化学的洗浄法によって前記基板1を洗浄し、
更にUV−O3照射により基板表面のカ−ボン系の汚染
物を除去した後、前記CVD装置の準備室6内のサセプ
タ10上にセットする。前記準備室6内を前記タ−ボ分
子ポンプ19及びロ−タリポンプ20により10-7To
rr台にまで真空排気した後、前記ゲ−トバルブ7を開
放し、トランスファ−ロッド9によって前記成長室5内
に搬送し、サセプタホルダ8にセットする。この間、前
記成長室5は前記タ−ボ分子ポンプ16及びロ−タリポ
ンプ17によって常時排気されている。
【0015】そして、前記赤外線ランプ11をコントロ
−ラ12で制御して、基板温度を500℃まで上げ、ジ
シラン(Si26)ガスを100ccmで約10分間導
入すると、500Å/minの速度でa−Si膜3が前
記シリコン酸化膜2、BPSG膜21および露出した基
板1上に1.5μm堆積する。その後、アルゴン(A
r)ガスを100ccmで5分間導入して、残留してい
るSi26ガスのパージを行い、基板温度を150℃に
まで下げた後、セット時と逆の手順で基板1を準備室6
から取り出す(図1C)。
【0016】最後に、基板1を電気炉内に入れ、N2
囲気中、常圧、590℃でアニ−ル処理を行って、V−
SPE、L−SPEを起こさせ、a−Si膜3を単結晶
シリコン薄膜4として、単結晶化する(図1D)。この
とき、前記BPSG膜21が流動軟化し、a−Si膜3
との結合力が弱まるので、a−Si膜3の単結晶化が円
滑に行われる。
【0017】
【発明の効果】本発明の半導体装置にあっては、最上層
の絶縁膜としてSPE時の温度で軟化する材料を用いる
ことにより、a−Si膜との結合力が弱まって、単結晶
化に影響を与えることが軽減されるので、単結晶化の際
に、転位等の結晶不良の発生を防止し、デバイスとして
優れた機能を発揮させることができると共に、単結晶化
の成長距離を伸し、装置の有効面積を増大させることが
できる。
【0018】しかも、少なくとも最下層の絶縁膜は、良
好な絶縁効果を有しているので、SOI構造としての機
能を損なうこともない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における半導体装置の製造プロ
セスを示す断面図である。
【図2】本発明の実施例におけるCVD装置の概略図で
ある。
【図3】従来例における半導体装置の製造プロセスを示
す断面図である。
【符号の説明】
1 単結晶Si基板 2 シリコン酸化膜(絶縁膜) 3 a−Si膜(非晶質半導体膜) 4 単結晶Si薄膜(単結晶半導体薄膜) 21 BPSG膜(SPE時に軟化する絶縁膜)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年6月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるSOI(Si
licon On Insulator)と称される半
導体装置に関する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶半導体基板の表面を一部を除いて
    絶縁膜で覆い、この絶縁膜及び露出した単結晶半導体基
    板の上に非晶質半導体膜を形成し、前記非晶質半導体膜
    を固相エピタキシャル成長法により単結晶化するもので
    あって、前記絶縁膜を少なくとも2層構造とし、最上層
    の絶縁膜として前記固相エピタキシャル成長時の温度で
    軟化する材料を用いたことを特徴とする半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5681760A (en) * 1995-01-03 1997-10-28 Goldstar Electron Co., Ltd. Method for manufacturing thin film transistor
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KR100372640B1 (ko) * 2000-06-28 2003-02-17 주식회사 하이닉스반도체 선택적 에피택셜 성장을 이용한 콘택 플러그 형성방법
US7651930B2 (en) 2007-06-26 2010-01-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing semiconductor storage device
US7842564B2 (en) 2007-07-06 2010-11-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device manufacturing method and semiconductor memory device

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