JPS58124243A - 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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JPS58124243A
JPS58124243A JP793382A JP793382A JPS58124243A JP S58124243 A JPS58124243 A JP S58124243A JP 793382 A JP793382 A JP 793382A JP 793382 A JP793382 A JP 793382A JP S58124243 A JPS58124243 A JP S58124243A
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JP
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oxide film
silicon layer
silicon
film
layer
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JP793382A
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Homare Matsumura
松村 誉
Kenji Maeguchi
前口 賢二
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76264SOI together with lateral isolation, e.g. using local oxidation of silicon, or dielectric or polycristalline material refilled trench or air gap isolation regions, e.g. completely isolated semiconductor islands
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁基板上に形成される半導体装置の製造方法
に関する。
発明の技術的背景とその問題点 絶縁基板上に形成される半導体装置は例えばsos (
 st目con on Sapphire )構造とし
て知られている。
例えばnチャネルSOS/MOS )ランジスタは第1
図(、) (b)に示す如き構造を有している。図中1
ハサフアイア基板でアリ、このサファイア基板1上には
フィールド酸化膜2によって電気的に分離されたp型巣
結晶シリコン層が形成されている。このシリコン層には
n+型のソース.ドレイン領域3.4が設けられている
。これらソース,ドレイン領域3,4間の半導体基部5
上にはケ°ート酸化膜6を介してダート電極7が設けら
れている。
上述したSOS/MOS トランジスタでは動作時にお
いて半導体基部5が電気的に浮遊状態であるため、その
電位がダート及びp−n接合を介してのキヤ・母シタン
ス・カップリングによって変動し、回路特性に悪影響を
及ぼす。
そこで第2図(a)〜(、)に示す如き方法によシ半導
体基部の電位を固定することが行われている。
まず、サファイア基板11上にp型巣結晶シリコン層上
2を形成する。次にこのシリコン層12上にシリコン窒
化膜パターン13を形成スル(第2図(a)図示)。こ
の際、S i 5N4膜ノ母ターン13とシリコン層1
2との間に酸化膜を設けることもある。次に、露出した
シリコンNi12fエツチングして最初の厚さの半分程
度にまで減少させる(第2図(b)図示)。次に、シリ
コン窒化膜パターン13の一部を選択的にエツチング除
去する(第2図(c)図示)。次に、酸化性雰囲気中で
熱処理を施すことにょυシリコン層12を一部エッチン
グ除去した領域ではサファイア基板11に達する素子分
離のための第1の酸化iJ4’i、シリコン窒化膜パタ
ー713(D一部をエツチング除去した領域ではサファ
イア基板11に達しない第2の酸化膜15を夫々形成す
る(第2図(d)図示)。次いで、シリコン窒化膜i4
ターン13を除去する。つづいて、露出シタシリコン層
12表面に薄い熱酸化膜を形成し、全面に例えばリンド
ープ多結晶シリコン膜を堆積する。つづいて、この多結
晶シリコン膜をパター 、= ンl” L テグート電
極16を形成し、このダート電極16をマスクとして前
記熱酸化膜をエツチングしてy−ト酸化膜17を形成す
る。
つづいて、n型不純物、例えばリンをイオン注入して図
示しないソース、ドレイン領域を形成する。つづいて、
全面にCVD−8IC)2膜18を堆積し、コンタクト
ホール19・・・を開孔しit、全面にAt膜を蒸着し
、このAt膜をパターニングしてAt配m20・・・を
形成してnチャネル8087MO8)ランジスタを製造
する(第2図(、)図示)。
以上のような方法で8087MO8)ランジスタのソー
ス、ドレイン領域間の半導体基部21を配線となる第2
の酸化膜15下のシリコン層(配線層)22及び基部取
出し領域23を通して外部電接に接続することができ、
その電位を固定することができる。
ところで、近年半導体素子の高密度化に伴いサファイア
基板上のシリコン層の厚さは次第に薄くなりつつあJ)
、0.6μm以下の薄いシリコン層を使用する傾向にあ
る。このように薄いシリコン層を使用するようになって
くると、上述した従来方法では酸化性雰囲気中での熱処
理工程で第2の酸化膜15とサファイア基板11との間
に配線となるシリコン層22を残存させることが困難と
なシ、また残存するシリコン層22は厚さが薄いため、
その抵抗値が高くなるという問題点がある。
5− 発明の目的 本発明は半導体素子の高密度化に伴って絶縁基板上のシ
リコン層が薄く々る傾向に対応しつつ、半導体基部の浮
遊状態を解消して回路特性全向上した半導体装置の輿造
方法を提供することを目的とするものである。
発明の概要 本発明は以下の工程を具備すること全特徴とする。
まず、絶縁基板上にシリコン層を形成した後、このシリ
コン層上に互いに重なるシリコンノ母ターン及び耐酸化
性膜i+ターンを第1の酸化膜を介して形成する。ここ
に用いる絶縁基板としてはサファイア、スピネル、二酸
化シリコン等の酸化膜、シリコン窒化膜等が挙げられる
。また、シリコンノ平ターンとして用いられるシリコン
は単結晶でも、多結晶でも、非晶質のものでもよい。ま
た耐酸化性膜としてはシリコン窒化膜、At205膜等
が挙げられる。
次に、耐酸化性膜パターンの一部を選択的に6− 除去した後、酸化性雰囲気中で熱処理を施すことにより
第1の酸化膜が露出した前記シリコン層領域に前記絶縁
基板に達する第2の酸化膜を、シリコン・母ターンが露
出した領域に少なくとも前記第1の酸化膜に達し、前記
絶縁基板に達しない第3の酸化膜を夫々形成する。
第3の酸化膜が形成される領域では、集子分離のための
第2の酸化膜が形成される領域よりも、シリコソノ4’
ターンの厚さだけ酸化されるシリコンの厚さが厚い。こ
のため絶縁基板上のシリコン層の厚さが薄くなっても第
3の酸化膜と絶縁基板との間に充分厚いシリコン層全残
存させることができる。したがって、この残存したシリ
コン層を配線として利用することによって、ソース、ド
レイン領域間の半導体基部の電位を固定でき、回路特性
を向上させることができる。
発明の実施例 本発明inチャネルSO8/MO8)ランノスタの装造
に適用した一実施例を第3図(、)〜(f)、第4図及
び第5図を参照して説明する。
まず、サファイア基板31上に厚さ4000Xのp型巣
結晶シリコン層表面をエピタキシャル成長させた。次に
、このシリコン層32上に厚さ500Xの第1の酸化膜
33、厚さ3oooXの多結晶シリコン層34及び厚さ
2000Xのシリコン窒化膜35を順次形成した(第3
図(、)図示)。
次いで、写真蝕刻法によシ前記シリコン窒化膜35及び
多結晶シリコン層34の一部を選択的に順次除去して、
シリコン窒化膜i+ターン36及び多結晶シリコンノf
ターン37全形成し、第1の酸化膜33の一部全露出さ
せた(・第3図6)図示)。
次いで、写真蝕刻法によシ前記シリコン窒化膜ツクター
ン36の一部を選択的に除去して、多結晶シリコンノ+
ターン37の一部を露出させた(第3図(c)図示)。
次いで、酸化性雰囲気中で熱処理を施した。
この際、第1の酸化膜33が露出した前記シリコン層3
2領域に前記サファイア基板31に達する第2の酸化膜
38が、多結晶シリコン・母ターン37が霧出した領域
に少なくとも前記第1の酸化膜33に達し、サファイア
基板3ノには達しない第3の酸化膜39が夫々形成され
た。
この時、第3の酸化膜39下のシリコン層32にはp型
不純物、例えばボロンがイオン注入してあシ、配線とな
る低抵抗のp型不純物層4゜も形成される。(第3図(
d)図示) 次いで、シリコン窒化膜パターン36、多結晶シリコン
パターン37及び第1の酸化膜33を順次除去した後、
露出したシリコン層表面に薄い熱酸化膜を形成した。つ
づいて、全面に例えばリンドープ多結晶シリコン膜を堆
積し、この多結晶シリコン膜をノfターニングしてダー
ト電極41を形成した。つづいて、f−)電極41をマ
スクとして前記熱酸化膜をエツチングLテy−)酸化膜
42を形成した。この際、ケ一9− ト電極4ノが形成されるシリコン層領域以外の第2の酸
化膜38と第3の酸化膜39間の熱酸化膜も除去され、
同酸化膜38.39間のシリコン層32領域が露出した
(第3図(、)図示)。
次いで、素子形成領域以外にホトレジストノやターン全
被覆し、このホトレジスト/’efi−:/及び前記ダ
ート電極41をマスクとしてn型不純物、例えばリンを
イオン注入して?型のソース、トレインIA域43 #
 44及びソース、ドレイン領域間の半導体基部45を
形成した。つづいて、第2の酸化膜38と第3の酸化膜
39間のシリコン層32領域以外にホトレジストパター
ンを被覆してp型不純物、例えばがロンをイオン注入し
てp型の基部取出し領域46を形成した。
つづいて、全面にCVD−8102膜47を堆積し、コ
ンタクトホール48を開孔した後、全面にAt膜を蒸着
し、このAt膜fノ4ターニングしてダート電極4ノの
)1配線49及び基部取出し領域46のAt配融50を
形成し、nチャネルSoS/10− MOS )ランジスタを製造した(第3図(f)、第4
図及び第5図図示)。なお、第4図は第3図(f)の平
面図、第5図は第4図のv−■線に沿う断面図でおる。
しかして、上記方法によればサファイア基板31上に設
けられるシリコン層32の厚さが40001と非常に薄
いにもかかわらず、第3の酸化膜39とサファイア基板
31との間に配線となる充分厚いp+型不純物層40を
残存させることができる。このため、p+型不純物層4
0及び基部取出し領域46を通して、ソース、ドレイン
領域43944間の半導体基部45を低抵抗で外部に取
出すことができ、その電位を固定することができるので
回路特性を向上させることができた。しかも、配線とな
るp型不純物層40上の第3の酸化膜39は厚いので、
この上の配線とシリコン層との間の浮遊容゛緻は小さく
なり伝搬速度等の回路特性が悪化することはない。
なお、本発明は上記実施例の如(SO8構造の半導体装
置に限らず、三次元回路菓子の如く5IO2膜上のシリ
コン層に半導体素子を形成する場合にも同様に適用でき
る。
発明の効果 本発明によれば半導体素子の高密度化に伴って絶縁基板
上のシリコン層が薄くなる傾向に対応しつつ、半導体基
部の浮遊状態を解消して回路特性を向上した半導体装置
の製造方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(1)は従来の8087MO8)ランジスタの平
面図、1町図(b)は同図(、)のB−B線に沿う断面
図、第2図(a)〜(、)は従来の半導体基部の電位を
固定した80S/MO8)ランジスタの製造方法を工程
順に示す断面図、第3図(a)〜(f)は本発明の実施
例における5O8408トランゾスタの製造方法を工程
順に示す断面図、第4図は第3図(f)の平面図、第5
図は第4図の■−■線に沿うlfr面図である。 31・・・サファイア基板、32・・・p型シリコン層
、33・・・第1の酸化膜、36・・・シリコン窒化膜
パターン、37・・・多結晶シリコンパターン、38・
・・第2の酸化膜、39・・・第3の酸化膜、40・・
・p 型不純物層(配線)、41・・・ダート電極、4
2・・・ゲート酸化膜、4.9 、44・・・ソース。 ドレイン領域、45・・・半導体基部、46・・・基部
取出し領域、47・・・CVD −S t O2膜、4
8・・・コンタクトホール、49.50・・・At配線
。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦13− 第1図 第3図 4)41J4t) 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁基板上にシリコン層を形成する工程と、該シリコン
    層上に互いに重なるシリコンパターン及び耐酸化性膜−
    やターンを第1の酸化膜を介して形成する工程と、該耐
    酸化性膜パターンの一部を選択的に除去する工程と、酸
    化性雰囲気中で熱処理を施すことにより第1の酸化膜が
    露出した前記シリコン層領域に前記絶縁基板に達する第
    2の酸化膜を、シリコンパターンが霧出した領域に少な
    くとも前記第1の酸化膜に達し、前記絶縁基板に達しな
    い第3の酸化膜を夫々形成する工程とを具備したことを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
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