JPH0897143A - Soi型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Soi型半導体装置の製造方法

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JPH0897143A
JPH0897143A JP22947294A JP22947294A JPH0897143A JP H0897143 A JPH0897143 A JP H0897143A JP 22947294 A JP22947294 A JP 22947294A JP 22947294 A JP22947294 A JP 22947294A JP H0897143 A JPH0897143 A JP H0897143A
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JP
Japan
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soi
layer
epitaxial growth
semiconductor device
manufacturing
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JP22947294A
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Masaru Sakamoto
勝 坂本
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SOI型半導体装置の製造方法において、ス
リップ等のない、結晶性の優れたエピタキシャル層を有
するSOI基板を提供することにあり、また、貼り合わ
せ方式のSOI層の作成時にウエハ面内の半導体層厚を
均一にすること、及び、それにより、特性のバラツキの
ないバイポーラトランジスタを提供すること、及び、半
導体層となる基板の酸素濃度を低くして、後工程による
欠陥の発生を抑制することにある。 【構成】 SOI構造の半導体装置の製造方法におい
て、SOI層303を孤立領域に分離(b)した後にエ
ピタキシャル成長305を行う(c)工程を含むことを
特徴とするSOI型半導体装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SOI型半導体装置の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、SOI型の半導体装置に関して
は、主にMOSトランジスタを中心に研究がなされてき
ている。その理由は、SOI構造のため完全空乏型電界
トランジスタが可能となるためである。
【0003】バイポーラトランジスタの研究は、高耐圧
等のSOI型の特徴を生かしたものもあるが、主として
MOSトランジスタ混載のSOI型BiCである。
【0004】そのため、完全空乏化が実現可能な薄膜S
OI半導体装置が研究の中心であり、横型動作のバイポ
ーラトランジスタを作成している。
【0005】縦型動作のバイポーラトランジスタとして
は、高耐圧系で採用されているが、SOI基板として
は、貼り合わせ方式のSOI基板でない限り作成不可能
である。その理由は、例えば、SIMOX(SOI厚
が、〜2000Å)基板のSOI厚を増加させるため、
エピタキシャル成長を行うと、熱酸化膜と半導体層の熱
膨張係数の違いから半導体層に歪が生じ、スリップ等の
欠陥を誘発することになるからである。
【0006】図3は従来例を示すウェハ平面図である
が、ウェハエッヂ201よりスリップ202等が発生す
る。
【0007】そのため、従来は、貼り合わせ方式を用い
て2〜30μm程度の半導体層を残存させて基板として
用いている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、貼り合わせ方式を用いているために、半導体
層厚がウェハ面内において不均一となり、バイポーラト
ランジスタの特性バラツキとして大きな問題となってい
る。
【0009】更には、半導体層となる基板の酸素濃度が
高いため、後工程により欠陥等が誘起される。
【0010】[発明の目的]本発明の目的は、スリップ
等のない、結晶性の優れたエピタキシャル層を有するS
OI基板を提供することにあり、また、貼り合わせ方式
のSOI層の作成時にウエハ面内の半導体層厚を均一に
すること、及び、それにより、特性のバラツキのないバ
イポーラトランジスタを提供すること、及び、半導体層
となる基板の酸素濃度を低くして、後工程による欠陥の
発生を抑制することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、薄膜SOI層に予めパターニングを施すことによ
り、エピタキシャル成長時の応力緩和を行うことができ
るため、スリップ等の発生のないSOI層厚が厚いSO
I基板を得ることができる。
【0012】また、エピタキシャル成長を行うことで、
SOI厚の均一性に優れたSOI基体を提供することが
できる。
【0013】更には、エピタキシャル成長前に不純物拡
散を施すことにより、縦型バイポーラのコレクタ抵抗を
低減する埋め込み領域を形成した後、選択エピタキシャ
ル成長することで、高性能のSOI型バイポーラトラン
ジスタを提供することができるものである。
【0014】また、バイポーラトランジスタにおいて、
ベース/コレクタ間の空乏層で発生する電流は、OFF
電流を増加させトランジスタ性能を著しく劣化させる
が、本発明では、ベース/コレクタの接合がエピタキシ
ャル成長層内にあるため、発生電流等基板に起因する電
流を1〜2桁程度低減することが可能となる。
【0015】これは、バイポーラ特有の話ではなく、p
−n接合を有する全ての半導体装置に共通の本発明の特
徴である。
【0016】また、エピタキシャル層を使用することに
より、半導体層となる基板の酸素濃度を低くして、後工
程による欠陥の発生を抑制することができる。
【0017】また、エピタキシャル成長温度を、800
℃以上とすることにより、結晶性の優れた半導体層を得
ることができる。
【0018】
【実施例】
(実施例1)図1及び図2は本発明を好適に示す実施例
であり、図2は本発明を適用したウェハの平面図であ
り、図1はその製造方法を示す模式的断面図である。
【0019】図2において、101は、パターニングを
施されたSOI層であり、102はパターニングにより
SOI層を除去し、絶縁膜が露呈した領域である。
【0020】エピタキシャル成長前にパターニングを施
すことにより、ウェハ(SOI層)にスリップ等の欠陥
は認められない。
【0021】図1を用いて、本発明の製造方法を説明す
る。
【0022】図1(a)は、SOI構造の基板を示し、
これは、例えば、SIMOX方式のものでも、従来の貼
り合わせ方式のものでも良い。
【0023】同図において、301はSOI基板の支持
基板、302は絶縁膜、303は薄膜のSOI層であ
る。
【0024】続いて、この基板にパターニングを施す。
パターニングはチップごとに行なっても、素子分離領域
に対して行なっても良いが、重要な点は、SOI層30
3が孤立パターンとなっていることである(図1
(b))。
【0025】このパターニングは、レジストを塗布し、
所望のパターンを露光し、現像することにより、所望の
レジストパターンを得る。次に、レジストをマスク材と
してSOI層をエッチングする。RIE等の手法を用い
るならば、塩素系のガスを用いることにより、絶縁膜と
も十分に選択比が得られる。
【0026】アルカリ溶液等のウェットエッチングを用
いるならば、予めSOI層を熱酸化し、レジストマスク
を用いて熱酸化膜をHF等でエッチングした後、熱酸化
膜をマスク材として、SOI層をエッチングすることに
より、精度良く加工できる。
【0027】最後に、選択エピタキシャル成長を行い、
エピタキシャル成長層305を得る(図1(c))。
【0028】この選択エピタキシャル成長の条件として
は、 SiH2 Cl2 1000 SCCM H2 230 l/min 温度 1080℃ 圧力 80Torr を用いれば、0.5μm/min程度の堆積速度が得ら
れる。
【0029】なお、上記条件に限定するわけではなく、
SiHCl3 、SiCl4 等のCl 2 ガスが生成される
反応系であるならば、選択性は得られる。
【0030】本実施例によれば、上記高温条件にもかか
わらず、スリップ等の欠陥は皆無となった。
【0031】更には、エピタキシャル層を活性層として
デバイスに適用できることにより、基板に起因したリー
ク電流を桁違いに抑制することが可能となった。
【0032】(実施例2)本実施例では、実際に縦型バ
イポーラトランジスタに本発明を適用する場合につい
て、図4を用いて説明する。
【0033】図4(a)は、SIMOXウエハを示す模
式断面図であり、401は支持基板、402は酸化膜、
403はSOI層である。酸素イオンのドーズ量及び加
速電圧により、SOI層403厚と酸化膜402厚は変
化するが、欠陥等を抑制する観点からSOI層403厚
は〜1000Å、酸化膜402厚は〜2000Å程度が
市販されるSIMOXウエハの主流である。
【0034】例えば、NPNトランジスタを作成するな
らば、〜200Å程度の熱酸化膜を形成した後、イオン
注入によりAsを〜1E14cm-2導入し、熱処理を施
し、不純物の活性化を行う。
【0035】続いて、この熱酸化膜をパターニングし、
酸化膜をマスク材として、素子分離領域のSOI層を除
去する。
【0036】次に、選択エピタキシャル成長を2.0μ
m程度施すことにより、図4(b)図を得る。ここで4
04はn形の不純物領域であり、405は低不純物濃度
(〜1E17cm-3以下)のエピタキシャル層である。
【0037】続いて、n形不純物を導入し、n形不純物
領域404と接続させコレクタ抵抗を低減させる領域4
06、p形不純物領域のベース層407、n形不純物領
域のエミッタ層408、絶縁膜409を形成する。
【0038】エミッタ・ベースコレクタの電極接続のた
め、絶縁膜409に開口部を設け、Al等の金属410
を用いて、電極形成を行うことで図4(c)図を得る。
【0039】バイポーラトランジスタにおいて、ベース
/コレクタ間の空乏層で発生する電流は、OFF電流を
増加させトランジスタ性能を著しく劣化させるが、本発
明では、ベース/コレクタの接合がエピタキシャル成長
層内にあるため、発生電流等基板に起因する電流を1〜
2桁程度低減することが可能となる。
【0040】これは、バイポーラ特有の話ではなく、p
−n接合を有する全ての半導体装置に共通の本発明の特
徴である。
【0041】(実施例3)前述のように本発明では、基
板に起因する発生電流を抑制する特徴をもつ。
【0042】例えば、SOI型の光電変換装置に本発明
を適用すれば、暗電流といわれる基板に起因する電流
(ノイズ成分)を抑制することが可能となり、S/N比
の高い光電変換装置が提供できる。
【0043】(実施例4)また例えば、SOI型の液晶
画像表示装置に本発明を適用すれば、OFF電流の小さ
いMOSトランジスタを作成することが可能となり、消
費電力の小さい液晶画像表示装置が提供できる。
【0044】(実施例5)本発明のエピタキシャル成長
は、薄膜SOI層全面に形成する必要はない。図5を用
いて、部分的に選択エピタキシャル成長をする場合につ
いて説明する。
【0045】まず、実施例2と同様にして、パターニン
グ処理を施すことにより、所望の薄膜SOI層を得る
(図5(a))。同図において、501は支持基板、5
02は絶縁膜、503はコレクタ抵抗低減のための不純
物領域である。
【0046】続いて、熱酸化膜を形成し、これを再度パ
ターニングした後エピタキシャル成長させることによ
り、図5(b)図を得る。同図において、504はパタ
ーニングを施された熱酸化膜であり、505は選択的に
エピタキシャル成長された領域である。
【0047】この後、順次ベース領域506、エミッタ
領域507を形成し、絶縁膜508に開口部を設け、電
極509を形成する(図5(c))。
【0048】コレクタ電極が503領域と接触すること
により、コレクタ抵抗の非常に小さなバイポーラトラン
ジスタを提供することが可能となる。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、SOI構造の半導
体装置の製造方法において、予めSOI層にパターニン
グ処理を施した後に、エピタキシャル成長を施すことに
より、スリップのない結晶性の優れたエピタキシャル層
を提供することができる。
【0050】更に、本発明を適用した半導体装置は基板
に起因する発生電流が抑制され高性能な半導体装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のウェハの製造工程を示す模式
断面図である。
【図2】本発明を適用したウェハの平面図である。
【図3】従来例のウェハ平面図である。
【図4】本発明の実施例のバイポーラトランジスタの製
造工程を示す模式断面図である。
【図5】本発明の実施例のコレクタ抵抗を低減させたバ
イポーラトランジスタの製造工程を示す模式断面図であ
る。
【符号の説明】
101 パターニングを施されたSOI層 102 パターニングによりSOI層を除去し絶縁膜が
露呈した領域 201 ウェハエッヂ 202 スリップ 301 SOI基板の支持基板 302 絶縁膜 303 薄膜のSOI層 304 半導体(SOI)層を除去した領域 401 支持基板 402 酸化膜 403 SOI層 404 n形の不純物領域(埋め込み領域のコレクタ
層) 405 低不純物濃度(〜1E17cm-3以下)のエピ
タキシャル層 406 n型の不純物領域のコレクタ層 407 p形不純物領域のベース層 408 n形不純物領域のエミッタ層 409 絶縁膜 410 Al等の金属

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SOI構造の半導体装置の製造方法にお
    いて、 SOI層を孤立領域に分離した後にエピタキシャル成長
    を行う工程を含むことを特徴とするSOI型半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記エピタキシャル成長温度は、800
    ℃以上であることを特徴とする請求項1に記載のSOI
    型半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記SOI層に不純物導入を行った後
    に、前記エピタキシャル成長を行うことを特徴とする請
    求項1に記載のSOI型半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記半導体装置は、SOI型バイポーラ
    トランジスタであることを特徴とする請求項3に記載の
    SOI型半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記エピタキシャル成長は、選択エピタ
    キシャル成長である請求項1〜3のいずれかに記載のS
    OI型半導体装置の製造方法
  6. 【請求項6】 前記エピタキシャル成長前に不純物拡散
    を施すことにより、縦型バイポーラのコレクタ抵抗を低
    減する埋め込み領域を形成した後、選択エピタキシャル
    成長することを特徴とする請求項1に記載のSOI型半
    導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記バイポーラトランジスタにおいて、
    ベース/コレクタの接合が前記エピタキシャル成長層内
    にあることを特徴とする請求項4に記載のSOI型半導
    体装置の製造方法。。
JP22947294A 1994-09-26 1994-09-26 Soi型半導体装置の製造方法 Pending JPH0897143A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100302600B1 (ko) * 1998-12-28 2001-11-02 김영환 반도체장치제조방법

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