JPS584810B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS584810B2 JPS584810B2 JP51102869A JP10286976A JPS584810B2 JP S584810 B2 JPS584810 B2 JP S584810B2 JP 51102869 A JP51102869 A JP 51102869A JP 10286976 A JP10286976 A JP 10286976A JP S584810 B2 JPS584810 B2 JP S584810B2
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- growth
- substrate surface
- substrate
- selective growth
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は微小寸法の選択成長を行なった場合も選択成長
層断面の対向面をほぼ平行状に、かつ選択成長層断面の
上面を平坦かつ平面にそして、基板表面とほぼ平行に形
成する半導体装置の製造方に関する。
層断面の対向面をほぼ平行状に、かつ選択成長層断面の
上面を平坦かつ平面にそして、基板表面とほぼ平行に形
成する半導体装置の製造方に関する。
選択成長には比較的等方的な選択成長を行なうものと、
結晶方位によって異なる成長速度をもつものとがある。
結晶方位によって異なる成長速度をもつものとがある。
半導体装置の製造、特に微小寸法のパターンを精度よく
形成する場合においては、ウエーハ表面に垂直な側面と
ウエーハ表面に平行な底面とを生じるような選択成長が
望まれることが多い。
形成する場合においては、ウエーハ表面に垂直な側面と
ウエーハ表面に平行な底面とを生じるような選択成長が
望まれることが多い。
このような場合、等方的成長は横方向にも成長が進むの
で選択成長層断面が下拡がりになり不向きである。
で選択成長層断面が下拡がりになり不向きである。
特に高密度ＬＳＩにおいては、フォトエッチング工程の
合せ余裕が少ないので、横方向に成長が進むことによる
パターンのだれやずれが０．５μｍ程度でも問題になる
。
合せ余裕が少ないので、横方向に成長が進むことによる
パターンのだれやずれが０．５μｍ程度でも問題になる
。
Ｓｉの場合、一般的には、パターンのだれ、ずれ共に塩
化物原料の方がＳｉＨ４よりも大きいこと、成長温度の
高い方が小さいということが知られている。
化物原料の方がＳｉＨ４よりも大きいこと、成長温度の
高い方が小さいということが知られている。
が、パターンのだれ、ずれを０．５μｍ以下に小さくす
るのは困難であった。
るのは困難であった。
他の材質、例えばＧｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ（ガ
リウム砒素）、ＧａＰ（ガリウム燐）等のダイヤモンド
型、ジンクブレンド型格子を有する半導体結晶でも、断
面形状に若干の相違はあるにしろ、選択成長層の側面を
平行状に、かつ平坦にし、底を平坦にすることは困難で
あった。
リウム砒素）、ＧａＰ（ガリウム燐）等のダイヤモンド
型、ジンクブレンド型格子を有する半導体結晶でも、断
面形状に若干の相違はあるにしろ、選択成長層の側面を
平行状に、かつ平坦にし、底を平坦にすることは困難で
あった。
第１図は、マスク材２の穴部分から成長層６がはみ出す
、いわゆる横方向への成長（図中６ａ，６ｂのハチング
部分）現象を示す断面図である。
、いわゆる横方向への成長（図中６ａ，６ｂのハチング
部分）現象を示す断面図である。
従って、等方性選択成長を行った後、例えばエッチング
孔の底部に電極を設けるためＡｌ（アルミニウム）等の
金属を蒸着後電極の分離をしようとすると、ＡＩが選択
成長層側面にも付着しているため分離が非常に困難とな
る。
孔の底部に電極を設けるためＡｌ（アルミニウム）等の
金属を蒸着後電極の分離をしようとすると、ＡＩが選択
成長層側面にも付着しているため分離が非常に困難とな
る。
また厚く選択成長しようとすると等方性選択成長の場合
パターンだれ、もしくはパターンずれによりパターン寸
法精度が低下し微細加工に支障をきたして素子分離不良
などの素子特性不良を生じてしまう。
パターンだれ、もしくはパターンずれによりパターン寸
法精度が低下し微細加工に支障をきたして素子分離不良
などの素子特性不良を生じてしまう。
本発明の目的は、選択成長層の断面がほぼ矩形で側面、
上面が平坦で、しかも選択成長領域外部への不要なマス
ク材の孔からはみ出した横方向の成長を少くする半導体
装置の製造方法を提供することにある。
上面が平坦で、しかも選択成長領域外部への不要なマス
ク材の孔からはみ出した横方向の成長を少くする半導体
装置の製造方法を提供することにある。
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
本発明の半導体装置の製造方法は、成長速度が結晶方位
によりかなり異なることを積極的に利用して、選択成長
層の側面を基板表面に対しほぼ垂直にかつ平坦に形成し
、しかも選択成長により形成された部分の上部を基板表
面とほぼ平行に形成するものである。
によりかなり異なることを積極的に利用して、選択成長
層の側面を基板表面に対しほぼ垂直にかつ平坦に形成し
、しかも選択成長により形成された部分の上部を基板表
面とほぼ平行に形成するものである。
本発明においては、基板表面を（１１０）面から積極的
にある程度以上傾けることによって上述の効果が得られ
た。
にある程度以上傾けることによって上述の効果が得られ
た。
例えばＳｉの気相成長を例にとると、ＳｉＣＩ４（四塩
化ケイ素）、ＳｉＨＣｌｓ（ ｝リクロロシラン）、Ｓ
ｔ Ｈ２ Ｃ ｌ ２（ジクロルシラン）等シリコン
のハロゲン化物の水素還元法、熱分解法においても、（
１１１）面の成長速度が最も遅い。
化ケイ素）、ＳｉＨＣｌｓ（ ｝リクロロシラン）、Ｓ
ｔ Ｈ２ Ｃ ｌ ２（ジクロルシラン）等シリコン
のハロゲン化物の水素還元法、熱分解法においても、（
１１１）面の成長速度が最も遅い。
他の半導体、例えばＧｅ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，（ＧａＡ
ｌ）Ａｓ（ガリウムアルミ砒素）、（ＩｎＧａ）Ｄ（イ
ンジュウムガリウム燐）等の■−Ｖ族化合物半導体等ダ
イヤモンド型、ジンクブレンド型結晶の気相成長、液相
成長においても同様に（１１１）面の成長速度が最も遅
い。
ｌ）Ａｓ（ガリウムアルミ砒素）、（ＩｎＧａ）Ｄ（イ
ンジュウムガリウム燐）等の■−Ｖ族化合物半導体等ダ
イヤモンド型、ジンクブレンド型結晶の気相成長、液相
成長においても同様に（１１１）面の成長速度が最も遅
い。
本発明によれば第２図の斜視図に示すように、成長層１
０の側面１１，１２が基板表面にほぼ垂直となり、成長
層１０の上部１３が基板表面とほぼ平行となるように、
基板表面の面方位とパターン方向とを選定する。
０の側面１１，１２が基板表面にほぼ垂直となり、成長
層１０の上部１３が基板表面とほぼ平行となるように、
基板表面の面方位とパターン方向とを選定する。
本発明の製造方法を実現する結晶面は、半導体基板を（
１１０）面からそれと直行していない（１１１）面の方
向にほぼ１０度回転した比較的高指数の結晶面である。
１１０）面からそれと直行していない（１１１）面の方
向にほぼ１０度回転した比較的高指数の結晶面である。
第３図はＳｉの半導体基板表面を示し、半導体基板表面
を（１１０）面から最も小さな角度をなす（１１１）面
の方へ約１０度傾けた面１４（紙面）として用いたもの
である。
を（１１０）面から最も小さな角度をなす（１１１）面
の方へ約１０度傾けた面１４（紙面）として用いたもの
である。
図中下方、直線状に切欠いた辺の方向が＜１１０＞方向
であり、＜１１０＞方向から面内反時計方向に角度αを
とる。
であり、＜１１０＞方向から面内反時計方向に角度αを
とる。
この基板表面１４上にＳｉＯ２（酸化シリコン）膜をマ
スクとして形成し、幅約１０μの細長い直線状の窓パタ
ーン１５を種々の角度αで形成し、選択成長層を形成し
てその断面形状を観察した。
スクとして形成し、幅約１０μの細長い直線状の窓パタ
ーン１５を種々の角度αで形成し、選択成長層を形成し
てその断面形状を観察した。
断面形状は直線状パターン１５と直交する図中破線で示
す方向で観察した。
す方向で観察した。
半導体基板の表面上のマスク材にあけた窓から選択成長
を行って、選択成長層孔を形成する場合、選択成長層の
側面は互いにほぼ平行でかつ基板表面と８００以上の角
度をなして、ほぼ垂直となる。
を行って、選択成長層孔を形成する場合、選択成長層の
側面は互いにほぼ平行でかつ基板表面と８００以上の角
度をなして、ほぼ垂直となる。
さらに選択成長層の上部は平面となり、基板表面とのな
す角度は３°以下で、基板表面と上部はほぼ平行となる
。
す角度は３°以下で、基板表面と上部はほぼ平行となる
。
この際横はみ出しを生じる原因となる横方向成長速度は
０．１μ／ｍｉｎ以下となった。
０．１μ／ｍｉｎ以下となった。
角度αの変化に対して最も良好な選択成長層の形状を得
たのはα＝５５°及び１２５°の時で、側面と基板表面
とのなす角度は約８４°であり、側面の成長速度は０．
０５μ／ｍｉｎでおった。
たのはα＝５５°及び１２５°の時で、側面と基板表面
とのなす角度は約８４°であり、側面の成長速度は０．
０５μ／ｍｉｎでおった。
この様な選択成長層が形成されるのは第３図における直
線状パタニン１５が、基板表面１４とほぼ垂直な（〒１
１）面または（１１１）面とほぼ平行になり、これらの
結晶面が側面になるようにしかつ基板表面を（１１０）
面からほぼ１００傾けたためと考えられる。
線状パタニン１５が、基板表面１４とほぼ垂直な（〒１
１）面または（１１１）面とほぼ平行になり、これらの
結晶面が側面になるようにしかつ基板表面を（１１０）
面からほぼ１００傾けたためと考えられる。
以上には例として基板表面と（１１０）面とのなす角度
がほぼ１００の場合について述べたが、この角度は厳密
なものではない。
がほぼ１００の場合について述べたが、この角度は厳密
なものではない。
直線状パターンを（１１１）面または（１丁１）面にほ
ぼ平行にすることにより、選択成長層の側面と基板表面
とのなす角度を７５°以上とすることができ、対向する
側面は平行でかつ平坦であり、さらに底部も平坦な形状
とすることができる。
ぼ平行にすることにより、選択成長層の側面と基板表面
とのなす角度を７５°以上とすることができ、対向する
側面は平行でかつ平坦であり、さらに底部も平坦な形状
とすることができる。
次に本発明の他の例として、基板表面を（１１０）面か
ら最も小さな角度をなす｛２１１）面の方向へ傾けた場
合について説明する。
ら最も小さな角度をなす｛２１１）面の方向へ傾けた場
合について説明する。
この場合も前の例と同様にして直線状パターンを（１１
１）面と表面との交線と±５°の範囲で平行にすると、
選択成長層の側面は基板表面に対してほぼ垂直になり、
しかも底部は基板表面とほほ平行になる。
１）面と表面との交線と±５°の範囲で平行にすると、
選択成長層の側面は基板表面に対してほぼ垂直になり、
しかも底部は基板表面とほほ平行になる。
即ち、この基板表面は（１１１）面に対してほぼ垂直で
あり、しかも（１１０）面からずれているために底部は
低指数原子面の階段形状で形成され、巨視的に平坦にな
るためであると考えられる。
あり、しかも（１１０）面からずれているために底部は
低指数原子面の階段形状で形成され、巨視的に平坦にな
るためであると考えられる。
しかし、なお基板表面（１１０）面から最も小さな角度
をなす｛２１１｝面の方向へ約２５°以上傾けると、選
択成長層の側面には基板表面にほぼ垂直な（〒１１）面
の他に、望ましくない角度をもった他の面が現われてく
る。
をなす｛２１１｝面の方向へ約２５°以上傾けると、選
択成長層の側面には基板表面にほぼ垂直な（〒１１）面
の他に、望ましくない角度をもった他の面が現われてく
る。
本発明は勿論以上の例に限らず、（１１０）面でな＜（
１０１）面でも（０１１）面でもよいことは結晶の対称
性から明らかであり、（１１０）面から傾ける方向は、
前の例では（１１１）面であるが（１１１）面でも同様
である。
１０１）面でも（０１１）面でもよいことは結晶の対称
性から明らかであり、（１１０）面から傾ける方向は、
前の例では（１１１）面であるが（１１１）面でも同様
である。
第２の例で述べた傾ける方向は（２１１）面に限らず（
１２１）面でもよく、この場合基板κほぼ垂直になるの
は（１１１）面である。
１２１）面でもよく、この場合基板κほぼ垂直になるの
は（１１１）面である。
さらに■一■化合物半導体０１例としてＧａＡｓについ
て述べれば、例えば｛１１１｝面にはＧａ面とＡｓ面が
あるが、上記の例はＧａ面でもＡｓ面でもどちらでもよ
い。
て述べれば、例えば｛１１１｝面にはＧａ面とＡｓ面が
あるが、上記の例はＧａ面でもＡｓ面でもどちらでもよ
い。
以上のことは、結晶の対称性から容易に理解されるので
、簡単なため（１１０）面を例にとって述べている。
、簡単なため（１１０）面を例にとって述べている。
本発明の他の例として、基板表面を（１１０）面から最
も小さな角度をなす｛１００｝面の方向へ傾けた場合、
前例と同様、直線状パターンを基板表面に対しより垂直
に近い｛１１１｝面である（１１１）面と基板表面との
交線に±５°以内にほぼ平行にすると、選択成長層の側
面は基板表面と約７５°以上の角度をなし、かつ上部は
基板表面とほぼ平行になるので、本発明の目的を達する
ことができる。
も小さな角度をなす｛１００｝面の方向へ傾けた場合、
前例と同様、直線状パターンを基板表面に対しより垂直
に近い｛１１１｝面である（１１１）面と基板表面との
交線に±５°以内にほぼ平行にすると、選択成長層の側
面は基板表面と約７５°以上の角度をなし、かつ上部は
基板表面とほぼ平行になるので、本発明の目的を達する
ことができる。
成長層の導電形および不純物密度は、基板と同じである
必要はない事はもちろんである。
必要はない事はもちろんである。
以上説明したように本発明の半導体装置の製造方法は半
導体単結晶には選択成長を施す際、基板表面を（１１０
）面から．ほぼ１０°傾け、マスク．材にあける窓の対
向する少くとも２辺が、半導体基板表面とのなす角が垂
直に近い（１１１）面と、半導体基板表面との交線の方
向に平行になるようにして、選択成長用の窓を形成し、
次に、その窓に成長速度の結晶方位依存性を有する選択
成長を施し、成長層を形成し、この成長層側面を半導体
基板表面にほぼ垂直で、かつ平坦に、しかもアンダーカ
ットが極めて少く、さらに成長層上部が半導体基板とほ
ぼ平行になるように設けることができる。
導体単結晶には選択成長を施す際、基板表面を（１１０
）面から．ほぼ１０°傾け、マスク．材にあける窓の対
向する少くとも２辺が、半導体基板表面とのなす角が垂
直に近い（１１１）面と、半導体基板表面との交線の方
向に平行になるようにして、選択成長用の窓を形成し、
次に、その窓に成長速度の結晶方位依存性を有する選択
成長を施し、成長層を形成し、この成長層側面を半導体
基板表面にほぼ垂直で、かつ平坦に、しかもアンダーカ
ットが極めて少く、さらに成長層上部が半導体基板とほ
ぼ平行になるように設けることができる。
従って、本発明の半導体装置は、選択成長層の上部ある
いは低部の電極分離の際、例えば、蒸着した時に矩形に
エッチングされた面の垂直に立った面には、蒸着物質が
ほとんど蒸着されず、したがって、蒸着後、基板全体を
わずかにエッチングするだけで上部と底部の分離が可能
となる。
いは低部の電極分離の際、例えば、蒸着した時に矩形に
エッチングされた面の垂直に立った面には、蒸着物質が
ほとんど蒸着されず、したがって、蒸着後、基板全体を
わずかにエッチングするだけで上部と底部の分離が可能
となる。
このような従来の方法にない利点を有する本発明は、Ｉ
Ｃの分離方式としてだけでなくトランジスタ等の半導体
装置の電極取り出し、更に、高周波用半導体装置の電極
形成工程に有効であり、また、電極形成ばかりでなく、
メサ型の素子の製造において、その形状を正しく矩形に
でき、素子の諸特性を向上させ得る等の利点を有する。
Ｃの分離方式としてだけでなくトランジスタ等の半導体
装置の電極取り出し、更に、高周波用半導体装置の電極
形成工程に有効であり、また、電極形成ばかりでなく、
メサ型の素子の製造において、その形状を正しく矩形に
でき、素子の諸特性を向上させ得る等の利点を有する。
第１図は従来の半導体装置における選択成長した場合の
成長層断面を示す図、第２図は本発明の半導体装置の製
造方法により得られた半導体装置の一断面例で、第３図
は本発明を実施するだめの（１１０）面からほぼ１０°
傾けた半導体基板の上面図である。
成長層断面を示す図、第２図は本発明の半導体装置の製
造方法により得られた半導体装置の一断面例で、第３図
は本発明を実施するだめの（１１０）面からほぼ１０°
傾けた半導体基板の上面図である。
Claims (1)
- １ 半導体基板の表面上に成長マスクを選択的に形成し
て所定のパターンの基板表面を露出する工程と、上記基
板表面上に選択成長を行なう工程とを含み、上記基板表
面を（１１０）面からそれと直行していない（１１１）
面方向へほぼ１０度回転した面とし、成長マスクの少な
くとも一部対向する二辺を一対の（１１１）面にほぼ平
行に選ぶことにより、成長層の上面が上記基板表面とほ
ぼ平行となるようにしたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51102869A JPS584810B2 (ja) | 1976-08-26 | 1976-08-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51102869A JPS584810B2 (ja) | 1976-08-26 | 1976-08-26 | 半導体装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9571581A Division JPS5726440A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5327369A JPS5327369A (en) | 1978-03-14 |
| JPS584810B2 true JPS584810B2 (ja) | 1983-01-27 |
Family
ID=14338899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51102869A Expired JPS584810B2 (ja) | 1976-08-26 | 1976-08-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS584810B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8999454B2 (en) | 2012-03-22 | 2015-04-07 | General Electric Company | Device and process for producing a reinforced hollow fibre membrane |
| US9022229B2 (en) | 2012-03-09 | 2015-05-05 | General Electric Company | Composite membrane with compatible support filaments |
-
1976
- 1976-08-26 JP JP51102869A patent/JPS584810B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9022229B2 (en) | 2012-03-09 | 2015-05-05 | General Electric Company | Composite membrane with compatible support filaments |
| US8999454B2 (en) | 2012-03-22 | 2015-04-07 | General Electric Company | Device and process for producing a reinforced hollow fibre membrane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5327369A (en) | 1978-03-14 |
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