JPS592185B2 - 半導体基体内への絶縁領域の形成法 - Google Patents

半導体基体内への絶縁領域の形成法

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JPS592185B2
JPS592185B2 JP1217380A JP1217380A JPS592185B2 JP S592185 B2 JPS592185 B2 JP S592185B2 JP 1217380 A JP1217380 A JP 1217380A JP 1217380 A JP1217380 A JP 1217380A JP S592185 B2 JPS592185 B2 JP S592185B2
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秋津 武田
真史 山口
洌 工藤
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    • 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
    • H01L21/76245Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using full isolation by porous oxide silicon, i.e. FIPOS techniques

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体基体内に絶縁領域を形成する、半導体
基体内・ゝの絶縁領域形成法に関する。
多数の半導体素子乃至半導体回路からなる半導体集積回
路を、多数の半導体素子乃至半導体回路に対して共通の
半導体基体を用いて構成する場合、半導体基体の多数の
半導体素子乃至半導体回路の全て又は一部を構成してい
る領域を、半導体基体の他の領域と不必要に電気的に連
結することのないように、半導体基体の他の領域から電
気的に分離しているものとして、形成するのが、望まし
いものである。このため、従来、半導体基体内に、多数
の半導体素子乃至半導体回路の全て又は一部を構成する
ための領域を、半導体基体の他の領域から電気的に分離
しているものとして形成するために、半導体基体に、P
N接合を形成する方法、及び半導体基体内に、絶縁領域
を形成する方法が提案されている。
然しながら、半導体基体内にPN接合を形成する方法の
場合、半導体素子乃至半導体回路を構成する領域に構成
している半導体素子乃至半導体回路に、PN接合による
容量が接続されている構成になる、等の不都合を有して
いた。
又、半導体基体内に絶縁領域を形成する方法の場合、半
導体基体内にPN接合を形成する方法の上述した不都合
を有しないが、従来の、半導体基体内に絶縁領域を形成
する方法は、半導体基体に対する直接的な酸化処理によ
つて、絶縁領域を形成する、というものである。
このため、従来の半導体基体内に絶縁領域を形成する方
法は、絶縁領域を、半導体基体内の深い位置に形成する
必要があつても、その必要事を満足させるに困難を伴う
、等の欠点を有していた。
よつて、本発明は、半導体基体内に、多数の半導体素子
乃至半導体回路の全て又は一部を構成するための領域を
、半導体基体の他の領域から電気的に分離しているもの
として形成するために、半導体基体内に、絶縁領域を形
成する、というものであるが、上述した従来の欠点のな
い、新規な半導体基体内・\の絶縁領域の形成法を提案
せんとするもので、以下詳述する所から明らかとなるで
あろう。本発明者などは、種々の実験の結果、次の事項
を確認するに到つた。
すなわち、S1、Geなどの族半導体、 InP.InGaAs,.GaSbなどの−V族系化合
物半導体、−族系半導体などのN型の半導体基体に対し
、プロトン(H+)又はデユーテロン(H++)若しく
はヘリウムイオン(He+)でなる軽元素荷電粒子線を
加速して照射するいう処理を行えば、第1図で曲線1、
及びで示すような、軽元素荷電粒子線の加速電圧E(M
eV)に対する半導体基体内の深さ位置D(μm)をと
る関係で(但し、第1図の曲線1、及びは、半導体基体
がSiでなる場合において、軽元素荷電粒子線が、それ
ぞれプロトン、デユーテロン及びヘリウムイオンでなる
場合を示している)、且つ第2図に示すような半導体基
体に対する軽元素荷電粒子線の照射量(X)(Cm−2
)に対する抵抗率ρ(Ω.Cm)をとる関係で(但し、
第2図の曲線1及びは、半導体基体がそれぞれ1Ω.C
m及び7Ω.Cmの抵抗率を有するN型Siである場合
において、そのN型Siが10MeVの加速電圧で加速
された軽元素荷電粒子線によつて照射された場合を示し
ている)、半導体基体内に、P型の半導体領域が形成さ
れる、ということを確認するに到つた。
゜なお、このように、N型の半導体基体に対し、軽元素
荷電粒子線を照射した場合に、N型の半導体基体内に、
P型の半導体領域が形成されるのは、例えば、[ジヤー
ナル オブ アプライド フイジツクス(JOURNA
LOFAPPLIEDPHYSICS)、第30巻、第
8号、1959年8月号、第1239頁〜1243頁」
に報告されているように、それ自体公知であるが、N型
半導体基体が軽元素荷電粒子線によつて照射された場合
、その軽元素荷電粒子線が照射された領域に、深い格欠
陥準位が生じ、このため、その領域がN型からP型に変
換するからである。
又、このようにして半導体基体内に形成されたP型の半
導体領域に対し、陽極化成処理をなせば、そのP型の半
導体領域のみに陽極反応に必要な正孔が供給されるとい
う機構によつて、P型の半導体領域が多孔質化されてい
る多孔質化領域を形成し得る、ということも確認するに
到つた。
更に、このようにして形成された多孔質化領域に対し、
必要に応じて熱を伴なうという酸化処理をなせば、その
多孔質化領域のみが酸化されるという機構によつて、多
孔質化領域が酸化されている絶縁領域を形成し得る、と
いうことも確認するに到つた。
従つて、N型の半導体基体に対するプロトン又はデユー
テロン若しくはヘリウムイオンでなる軽元素荷電粒子線
の照射処理によつて、半導体基体内にP型半導体領域を
形成する工程をとり、次に、そのP型半導体領域に対す
る陽極化成処理によつて、P型半導体領域が多孔質化さ
れている多孔質化領域を形成する工程をとり、然る后、
その多孔質化領域に対する酸化処理によつて、多孔質化
領域が酸化されている絶縁領域を形成する工程をとれば
、半導体基体内に、絶縁領域を、多数の半導体素子乃至
半導体回路の全て又は一部を構成するための領域が、半
導体基体の他の領域から電気的に分離されているものと
して形成されるように、形成することが出来る、という
ことを確認するに到つた。
又、本発明者などは、上述した工程をとつて、半導体基
体内に、絶縁領域を、多数の半導体素子乃至半導体回路
の全て又は一部を構成するための領域が、半導体基体の
他の領域から電気的に分離されているものとして形成形
成されるように、形成する場合、半導体基体内にP型半
導体領域を形成する工程に於ける軽元素荷電粒子線の加
速電圧を、高くすることによつて、絶縁領域を、半導体
基体内の深い位置に、形成することが出来、従つて、絶
縁領域を、半導体基体内の深い位置に、簡易に形成する
ことが出来る、ということを確認するに到つた。
更に、本発明者などは、上述した工程をとつて、半導体
基体内に、絶縁領域を、多数の半導体素子乃至半導体回
路の全て又は一部を構成するための領域が、半導体基体
の他の領域から電気的に分離されて形成されるように、
形成する場合、半導体基体内に、軽元索荷電粒子線の照
射によつて、P型半導体領域を形成して後、そのP型半
導体領域に対する陽極化成処理をなす前に於て、300
℃程度までの熱処理を、P型半導体領域に対して行つた
としても、そのP型半導体領域が、頭初の抵抗率からほ
とんど変化していない抵抗率を有して、P型を呈してい
るが600℃以上の熱処理をなした場合、P型半導体領
域が、P型である状態から、半導体基体の導電型(N型
)に戻る。
したがつて、爾後、陽極化成処理をなし、然る後、酸化
処理をなしても、絶縁領域が形成されないので、半導体
基体内に、P型半導体領域を形成して後、そのP型半導
体領域に対する陽極化成処理をなす前に於て、300℃
以上のような高い温度の熱処理が、P型半導体領域に対
して行われることを避けるべきである、ということも確
認するに到つた。よつて、此処に、本発明を提案するに
到つたもので、以下、本発明の実施例を述べる所から、
更に明らかとなるであろう。第3図は、半導体基体内に
、絶縁領域を、多数の半導体素子乃至半導体回路の全て
を構成するための領域が、半導体基体の他の領域から電
気的に分離されて形成されるように、形成する場合の、
本発明の実施例を示し、半導体基体内に、次に述べるよ
うにして、絶縁領域を形成した。
すなわち、予め用意された、第3図Aに示すような、S
iでなるN謂の半導体基体1に対し、その主面2側から
、第3図Bに示すような、1〜30Meの加速電圧で加
速されたプロトン又はデユーテロン若しくはヘリウムイ
オンでなる軽元素荷電粒子線3を、1013〜101で
cm−2の線量で照射することによつて、半導体基体1
内に、その主面2から3〜500μmの深さをとつた位
置Dに、1〜50μmの厚さWを有するP型半導体領域
4を形成した。
次に、上述したようにして半導体領域4を形成している
半導体基体1を、弗酸などの陽極化成処理の溶液中に浸
漬して、半導体領域4に対する陽極化成処理を行い、よ
つて、第3図Cに示すように、半導体基体4が多孔質化
されている多孔質化領域5を形成した。
然る後、上述したように多孔質化領域5を形成している
半導体基体1を、加熱された酸素雰囲気中に配して、多
孔質化領域5に対する酸化処理を行い、よつて、第3図
Dに示すように、多孔質化ノ領域5が酸化されている絶
縁領域6を形成した。
以上のようにして、半導体基体1の、絶縁領域6からみ
て主面2側の領域7を、絶縁領域6からみて主面2側と
は反対側の領域8から、絶縁領域6によつて電気的に分
離しているものとして、且つ多数の半導体素子乃至半導
体回路の全てを構成するための領域として形成した。又
、第4図は、半導体基体内に、絶縁領域を、多数の半導
体素子乃至半導体回路の一部を構成するための領域と、
多数の半導体素子乃至半導体回路の他の部を構成するた
めの領域とが、半導体基体の他の領域から電気的に分離
されているものとして形成されるように、形成する場合
の、本発明の実施例を示し、半導体基体内に、次に述べ
るようにして、絶縁領域を形成した。
すなわち、予め用意された、第4Aに示すような、第3
図Aで上述したと同様のSiでなるN型の半導体基体1
に対し、その主面2側から、第4図Bに示すように、第
3図Bで上述した場合と同様に、軽元素荷電粒子線3を
照射することによつて、半導体基体1内に、互に分離さ
れたP型半導体領域4a及び4bを形成した。
但し、この場合、軽元素荷電粒子線3の照射を、マスク
(図示せず)を用いて行つた。次に、上述したようにし
て半導体基体1内にP型半導体領域4a及び4bを形成
して後、第4図Cに示すように、第3図Cで上述したと
同様に、P型半導体領域4a及び4bに対する陽極化成
処理を行い、よつて、P型半導体領域4a及び4bが多
孔質化されている多孔質化領域5a及び5bを形成した
然る後、上述したようにして半導体基体1内に多孔質化
領域5a及び5bを形成して後、第4図Dに示すように
、第3図Dで上述したと同様に、多孔質化領域5a及ひ
5bに対する酸化処理を行い、よつて、多孔質化領域5
a及び5bが酸化されている絶縁領域6a及び6bを形
成した。
以上のようにして、半導体基体1の、絶縁領域6a及び
6bからみて主面2側の領域7a及び7bを、絶縁領域
6a及び6bからみて主面2側とは反対側の領域8a及
び8bから、絶縁領域6a及び6bによつて電気的分離
しているものとして、且つ多数の半導体素子乃至半導体
回路の一部及び他の部を構成するための領域として形成
したとともに、領域8a及び8bを、電気的に絶縁領域
6a及び6b間の領域9を通つて、半導体基体1の主面
2上に導出させている構成を得た。更に、第5図は、半
導体基体内に、絶縁領域を、多数の半導体素子乃至半導
体回路を構成するための多数の領域が、半導体基体の他
の領域から電気的に分離されているものとして形成され
るように、形成する場合の、本発明の実施例を示し、半
導体基体内に、次に述べるようにして、絶縁領域を形成
した。すなわち、予め用意された、第5図Aに示すよう
な、第3図Aで上述したと同様のSiでなるN型の半導
体基体1に対し、その主面側から第5図Bに示すように
、第゛3図Bで上述した場合と同様に、軽元素荷電粒子
線3を照射し、然る後、又はその前に軽元素荷電粒子線
3の照射を、マスク(図示せず)を用い且つ軽元素荷電
粒子線3の加速電圧を変えて行い、よつて、半導体基体
1内に、深い位置におけるP型半導体領域4と、そのP
型半導体領域4から半導体基体1の主面2に達するまで
延長している、主面2側よりみて枠状のP型半導体領域
4cを形成した。
次に、上述したようにして半導体基体1内にP型半導体
領域4及び4cを形成して後、第5図Cに示すように、
第3図Cで上述したと同様に、P型半導体領域4及び4
cに対する陽極化成処理を行い、よつて、P型半導体領
域4及び4cが多孔質化されている多孔質化領域5及び
5cを形成した。
然る後、上述したようにして半導体基体1内に形成され
た多孔質化領域5及び5cに対して、第5図Dに示すよ
うに、第3図Dで上述したと同様に、酸化処理を行い、
よつて、多孔質化領域5及び5cが酸化されている絶縁
領域6及び6eを形成した。
以上のようにして、半導体基体1の、絶縁領域6からみ
て主面2側の絶縁領域6cによつて取囲まれている領域
7cを、絶縁領域6からみて主面2側とは反対側の領域
8から、絶縁領域6及び6cによつて分離されているも
のとして、且つ多数の半導体素子乃至回路の一部を構成
するための領域として形成した。
以上で、本発明による半導体基体内・\の絶縁領域の形
成法の実施例が明らかとなつた。
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、
本発明の精神を脱することなしに、種々の変型、変更を
なし得ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による半導体基体内・\の絶縁領域の
形成法の説明に供する、半導体基体に対し軽元素荷電粒
子線を照射した場合の、その軽元素荷電粒子線の加速電
圧E(Me)に対する半導体基体内に形成されるP型半
導体領域の深さ位置D(μm)の関係を示す図である。 第2図は、本発明による半導体基体内・\の絶縁領域の
形成法の説明に供する、半導体基体に対し軽元素荷電粒
子線を照射した場合の、軽元素荷電粒子線の照射線量φ
(Cm−2)に対する半導体基体内にに形成されるP型
半導体領域の抵抗率ρ(Ω.Cm)の関係を示す図であ
る。第3図A−D、第4図A−D、及び第5図A−Dは
、それぞれ本発明による半導体基体内・\の絶縁領域の
形成法の実施例を示す、順次の工程における路線的断面
図である。1・・・・・・半導体基体、2・・・・・・
主面、3・・・・・・軽元素荷電粒子線、4,4a,4
b,4c・・・・・・P型半導体領域、5,5a,5b
,5c・・・・・・多孔質化領域、6,6a,6b,6
e・・・・・・絶縁領域、7,7a,7b,7c・・・
・・・半導体素子乃至半導体回路を構成するための領域
、8,8a,8b,8c・・・・・・半導体素子乃至半
導体回路を構成する領域以外の他の領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 N型の半導体基体に対するプロトン又はデユーテロ
    ン若しくはヘリウムイオンでなる軽元素荷電粒子線の照
    射処理によつて、当該半導体基体内にP型半導体領域を
    形成する工程と、上記P型半導体領域に対する陽極化成
    処理によつて、当該P型半導体領域が多孔質化されてい
    る多孔質化領域を形成する工程と、上記多孔質化領域に
    対する酸化処理によつて、当該多孔質化領域が酸化され
    ている絶縁領域を形成する工程とを含むことを特徴とす
    る半導体基体内への絶縁領域の形成法。
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