JPS5830123A - 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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JPS5830123A
JPS5830123A JP12902681A JP12902681A JPS5830123A JP S5830123 A JPS5830123 A JP S5830123A JP 12902681 A JP12902681 A JP 12902681A JP 12902681 A JP12902681 A JP 12902681A JP S5830123 A JPS5830123 A JP S5830123A
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Japan
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single crystal
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silicon
seed
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JP12902681A
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English (en)
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Moriya Nakahara
中原 守弥
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01L21/02518Deposited layers
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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、単結晶絶縁基板上に素子が設けられ九半導体
装置の製造方法の改良に関する。
従来、単結晶絶縁基板上に単結晶半導体層をエピタキシ
ャル成長させ、さらに、その上に半導体デバイスを製作
する方法としては、一般的に808(8111aem 
ox l5appklr*)を用いる方法が知られてい
る。この方法は、tファイア基板上に直接単結晶シリコ
ンを0.5〜LOμ屏程度エビタキクヤル成長させ、さ
らにその上に半導体集積回路を製作するものである。し
かし、この方法は単結晶シリコンとt7アイアの結晶構
造の違いによって、通常のバルクシリコンと比較して単
結晶クリコン中の結晶欠陥が多い、したがって、単結晶
シリコンと′y″ファイア間の界面リークが生じやすく
、また、gosgの単結晶シリコン中の電子あるいは正
孔の実効移動度がバルクシリコンと比較して小さく、集
積回路の高速動作に対して悪影響を及はすという欠点が
ある。
tた、す7アイアはアル1=りムと酸素の化合物である
ため、単結晶シリコンのエピタキシャル成員時、または
、その後のデバイス製造グロセスにおける高温熱ill
によりて1.アルミニウムが単結晶シリコン中にしみ出
す、いわゆるアルミニウムのオートドーピングが起こる
可能性がめシ、このためデバイスの電気的緒特性に悪影
響を及ぼすという欠点がある。
そこで、近年gos基板を用いないで、バルクシリコン
上に、gos構造とほぼ同等の構成を持つ九デノ1イス
が提案されている。すなわち、バルクシリコン基板上に
酸素をイオン注入し、その後、単結晶シリコン表面から
数百1の単結晶シリコンを残して、酸素イオン注入層を
熱処理することによシ二酸化シリコン層を形成する。
次に、表面に残された単結晶シリコンを種結晶として、
この上に、単結晶シリ;ン層をエピタキシャル成長させ
る。このような方法によれば、単結晶シリコン層中の結
晶欠陥を招くことなく808@遺と実質的に同等なもの
が得られる。しかし、酸素イオン注入によって形成され
た二酸化Vリコン層の厚さは数千1と極めて薄いため、
パルクシリーン基板と、エピタキシャル成長によりて形
成され九単結晶シリコン層との間にキャージターが形成
され、このため集積回路の高速動作に悪影響を及はすと
いう欠点がある。
本発明は上記欠点を解消するためになされたもので、絶
縁基板上に結晶欠陥の少ない良質な単結晶半導体層管形
成させることによル、高速動作化を達成した半導体装置
を製造する方法を提供しようとするものである。
すなわち、本発明は単結晶絶縁基板上に単結晶半導体層
を形成する工程と、前記単結晶半導体層をその表面の一
部を残して、厚さ方向にわた9て選択的に絶縁層に変換
する工程と、前払表面の一部の単結晶半導体層を種結晶
として再度単結晶半導体層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とするものである。
本発明に用いられる単結晶絶縁基板としては、たとえば
サファイア、スーネル等が挙げられる。
本発明において、単結晶半導体層の表面の−Sを残して
、その下部全部を絶縁膜化する手段としては、たとえば
、単結1牛導体との化学反応によって絶縁物を形成する
元素をイオン注入する方法等を採用しうる。かかる元素
として、例えば酸素あるいは窒素等が挙げられる。
本発明において、表面の一部の単結晶半導体層Yt種結
晶として再度単結晶半導体層を例えばエピタキシャル成
長等で形成させるの拡次のような利点を有することによ
る。すなわち、表面の一部に残された結晶欠陥の少ない
良質な単結晶半導体層を種結晶として蚊単結晶半導体層
上に再度単結晶半導体層をエピタキシャル成長させれば
、結晶欠陥の少ない良質な単結晶半導体層を形成するこ
とができ、電子あるいは正孔の実効移動度を大きくして
、半導体装置の高速動作化を達成できるためである。
以下、本発f!AをnチャネルMO8m!半導体集積回
路に適用した例について第1図〜第9図を参照して説明
する。
実施例 〔1〕まず、サファイア基板1上に厚さ5000芙のp
H単結晶シリコン層1をエピタキシャル成長させ、九(
第1図図示)、つづいて、咳単結晶シリコン層2I!面
から3700Xの位置が゛酸素濃度最大となるように、
酸素イオ、ンを加速電圧150に*V、イオン注入ビー
ズ量I X 10 ’ ”/ex”の条件でイオン注入
し、酸素イオン注入層Jを形成した(第2図図示)、ひ
きつづき、前記酸素イオン注入層Sを、窒素雰囲気中で
、1000℃、1時間の熱処mt行りた。この時、注入
された酸素イオンと周@C)単結晶シリコンとが反応し
てサファイア基板1tで達する二酸化シリコン層4が形
成された。ま九、単結晶シリコン層2表面から約100
0.lfiでの領域は、酸素イオンかはとんど存在しな
い九め、単結晶シリコン層2′がそのまt残りた(#I
3図図示)。
〔11〕次に、表面の単結晶シリコン層2′を種結晶と
し、5ooolの単結晶シリコン層を再度エピタキシャ
ル成長させた。この時、良質の結晶性の単結晶シリコン
層2′を種結晶としてエビタキシャル成長させるため、
約60001O単結J&シリコン層5が形成された(第
4図図示)。
〔−〕次に、トランジスタ領域となるべき部分以外の単
結晶シリコン層5を選択エツチングによp除去し、島状
の単結晶シリコン層5′を形成した(第5図図示)。ひ
きつづき、熱酸化処理を行って、厚さ700Xのシリコ
ン酸化M6を形成した(第6図図示)、さらに、トラン
ジスタのしきい値電圧を制御するためp減単結晶シリコ
ン層5′にメロンを加速電圧50に@V、イオン注入ビ
ーズ量2×1011/1I20条件でイオン注入を行り
た(第7図図示)。
〔1■〕次に、全面に多結晶シリコン層を堆積した後、
これをフォトエ、チンググロセスにより・々ターニング
して多績蟲シリコンゲート電極7を形成した。つづいて
、f−)電極1をマスクとしてシリコン酸化jICをエ
ツチングしてダート酸化膜8を形成し危機、前記ダート
電極1をマスクとしてヒ素イオンを加速電圧601c@
V。
イオン注入ドーズ量I X 1015/x2の条件でイ
オン注入し、熱処理してn+臘Oソース、ドレイン領域
9.10を形成した(@8図図示)。つづいて、全面に
CVD−8102膜11を堆積し、コンタクトホール1
1,12を開孔した後、全面に紅膜を真空蒸着し、これ
管パターニングしてコンタクトホール12.11を介し
てソース、ドレイン領域9,10と接続し九ムを電極I
I、14を形成し、シンタリングを行りて1チャネルM
OBm半導体集積回路を製造した(JI9図図示)・し
かして、本発明方法によれば、従来の方法のように、サ
ファイア基板上に直接単結晶シリスン層tエピタキシャ
ル成長させる方法と異な9、比較的結晶欠陥の少ない表
面近くの単結晶シリコン層を種結晶としてエピタキシャ
ル成長させるので、従来の方法と比較して良質の単結晶
シリコン層5を得ることができる。この結果、単結晶シ
リコン層S中の電子tf1.U正孔の実効移動度が増大
し、高速動作化を達成したMo1l M半導体集積回路
を製造することかでをる。また、本発明方法によれば、
サファイア基板1と単結晶シリコン層と12)MJK二
酸化シリコン層4を形成するため、単結晶シリコンのエ
ピタキシャル成長時あるいはデ・々イス製造グロセスに
おいて、アルミニウムのオートドーピングが防止できる
さらに、サファイア基板1と単結晶クリコン層5との間
に、両者の熱膨張係数の中間の熱膨張係aを有する二酸
化シリコン層4を形成するため、単結晶クリコン層5に
対する熱的な応力が緩和され、したかりて、熱的な応力
に起因する結晶欠陥を減少することができる。
なお、本発明方法は1チャネルMOg型集積回路の製造
のみに限らず、pチャネルMOg gあるいはcMOs
 mの集積回路にも同様に適用できる。
以上評述した如く、本発明によれば、通常のSOS H
造と比較して、結晶欠陥に起因する単結晶クリコンとサ
ファイア関の界面リークが減少し、ま九、単結晶シリコ
ン層の結晶性の改善にょシ、単結晶シリコン層中の電子
または正孔の実効移動1が増大し、高速動作化を達成し
た半導体装置を製造しうる方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
w!:1図〜第9図は、本発明の実施例における1チャ
ネルMoap半導体集積回路の製造工程を示す断面図で
ある。 1・・・サファイア基板、J 、 !’ 、 5 、5
’・・・単結晶シリーン層、3・・・酸素イオン注入層
、4・・・二酸化シリコン層、6・・・シリコン酸化膜
、7・−y−計電極、8・・・ダート酸化膜、9.10
−”n型ソース、ドレイン領域、11−CVD −81
0□膜、J :2−:ffンタクトホール、13.14
・−At電極。 出願人代理人 弁理土鈴 法式 彦

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、単結晶絶縁基板上に単結晶半導体層を形成する工程
    と、前記単結晶半導体層をその表面の一部を残して、厚
    さ方向にわたりて選択的に絶縁層に変換する工程と、前
    書?5表面の一部の単結晶半導体層管種結晶として再度
    単結晶半導体層を形成する工程とを具備することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。 2、絶縁層を単結晶半導体との化学反応により絶縁吻奢
    形成する元素のイオン注入によって形成する仁とt%黴
    とする特許請求の範i18第1項記載の半導体装置の製
    造方法。 3、単結晶半導体との化学反応により絶縁物を形成する
    元素が酸素または窒素であることを特徴とする%軒請求
    の範囲第2項記載の半導体amの製造方法。
JP12902681A 1981-08-18 1981-08-18 半導体装置の製造方法 Pending JPS5830123A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0566838A2 (en) * 1992-02-21 1993-10-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Manufacturing method of thin film transistor
JPH0645609A (ja) * 1991-01-14 1994-02-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電界効果型半導体装置及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0566838A2 (en) * 1992-02-21 1993-10-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Manufacturing method of thin film transistor
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