JPS59227137A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

半導体基板の製造方法

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JPS59227137A
JPS59227137A JP10191183A JP10191183A JPS59227137A JP S59227137 A JPS59227137 A JP S59227137A JP 10191183 A JP10191183 A JP 10191183A JP 10191183 A JP10191183 A JP 10191183A JP S59227137 A JPS59227137 A JP S59227137A
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JP
Japan
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film
substrate
silicon
insulating film
layer
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Pending
Application number
JP10191183A
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English (en)
Inventor
Naoki Kasai
直記 笠井
Nobuhiro Endo
遠藤 伸裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L21/76294Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using selective deposition of single crystal silicon, i.e. SEG techniques

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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、表面に絶縁膜パターンを有する単結晶シリコ
ン基板上KI4択的にシリコンエピタキシャル層を成長
させるような半導体基板の製造方法に関するものである
従来の半導体デバイスでは、シリコン基板上にイオン注
入または不純物拡散法を用いて所望のP型またはN臘伝
導体にして能動素子間の分離はPN接合あるいは部分酸
化(LOGO8)法を用すていた。しかるに接合浮遊量
の増大や部分酸化工程中の寸法変化(バーズビークの形
成)があシ、素子の高速化、高密度化の障害となってい
た。
上記の欠点を改善する技術の一つとして選択エピタキシ
ャル技術がある。これは半導体単結晶基板上に部分的に
絶縁膜を形成し、その絶縁膜上には堆積しなりで露出し
た基板領域のみ基板と同種の半導体単結晶をエピタキシ
ャル成長し、それを素子の能動領領域とするものである
従来の選択エピタキシャルに用いられる基板は単結晶基
板上KI/P31m膜を形成した後絶縁膜を部分的に開
口して形成するため絶縁膜とエピタキシャル膜との界面
は用いる単結晶基板の面方位の影響を受ける。つまりエ
ピタキシャル層の表面は平滑ではあるが、結晶成長が結
晶面によシ異なるために77セツト等が生じ凹凸のない
平担な面が得られなかった。これを平担化する目的で開
口部の絶縁膜側壁にのみ多結晶または非晶質シリコン薄
膜を形成し、つづbてシリコンをエピタキシャル成長さ
せることで基板結晶面によらず平担な構造を形成する半
導体基板の製造方法が、特願昭57−153766 K
記載されている。
この半導体基板の構造について図を用いて詳しく説明す
る。第1図1a)はエピタキシャル成長する前の断面を
模式的に示したもので、8i単結晶基板1上に8i0.
等の絶縁膜2を形成し所望の部分に開口部を設け、つづ
いて絶縁膜@壁に多結晶シリコン薄膜3を形成したもの
である。この際8I単結晶基板lと多結晶シリコン薄膜
3とはつながっておらず、薄い絶縁層4を介している。
急峻な絶縁膜側壁にのみシリコン層を形成するために反
応性イオンエツチング等のイオン衝撃の受ける面のみエ
ツチングが起こる方向性の強いエツチング方法が一般に
用いられるが、基板表面にはイオン衝撃効果による結晶
損傷層や不純物汚染層が形成される。これはその後堆積
されるエピタキシャル成長層の結晶性に好ましくない結
果を与えるものである。これらの問題点を避けるために
、厚さ500A程度の薄い絶縁膜を残すか又it影形成
ておき、基板シリコン層のエツチングストッパーの役割
をもたせ、次にフッ素を含む湿式エツチング法で薄い絶
縁膜層が完全に除去され第1図1aJの形状が得られる
。第1図1bJは同図+8)が形成された後、選択的な
エピタキシャル成長を施した場合の、模式的な断面図で
、開口部に平担なエピタキシャル層が得られる。しかし
絶縁膜側壁を被覆したシリコン層4は単結晶シリコン基
板と接触していないので、エピタキシャル成長中に良質
な単結晶に再配列することは困難であシ、絶縁膜近傍に
結晶欠陥の多い層6が形成される。こうしたエピタキシ
ャルシリコン層に例えばn−pM合が設けられるとリー
ク電流が発生したシ、絶縁耐圧が低下する原因となシ、
製造歩留ルを著しく低下する欠点があった。また第1図
1aJはシリコン基板に対するエツチングのストッパー
の役割をする絶縁膜4を介さずにシリコン薄膜を形成し
、反応性イオンエツチングにより絶縁膜側壁2を被覆し
たシリコン層3が基板結晶lに接触して形成した半導体
基板を模式的に示したもので、前述したように結晶損傷
層もしくは不純物汚染層7が基板表面が形成される。こ
れらの損傷層や汚染層は9000以上の熱処理によって
一応回復させることはできるが、絶縁膜側壁を核種した
シリコン層の結晶粒が加熱工程中に増大し、やはシ単結
1への再配列化を困難にしていた。
本発明の目的は、シリコン単結晶基板上に形成した絶縁
膜パターンの側壁近傍にも結晶欠陥のない良質な結晶性
を有する選択エピタキシャル層を得るための半導体基板
の製造方法を提供することにある。
本発明によれは少なくとも表面にシリコン単結晶層を備
えた基板上に絶縁膜を形成し、次いで絶縁膜の所望の部
分に開口部をf&す、次いで前記開口部にのみ選択的に
単結晶シリコン膜をエピタキシャル成長する半導体基板
の製造方法において、エピタキシャル成長する前に、前
記開口部の絶縁膜側壁および露出したシリコン基板表面
に結晶径の小さな多結晶シリコンもしくは非晶質シリコ
ンの薄膜を形成することを特徴とする。
本発明を用いると、シリコン単結晶基板表面にパターン
化における不純物汚染層を形成することもなく、シかも
基板表面と絶縁膜側壁部はシリコン層が連続的に被着さ
れているためエピタキシャル成長中の単結晶化、再配列
化が極めて容易で、結晶欠陥のない平担なエピタキシャ
ルシリコン層を得ることがで龜る。
更に上記多結晶シリコン簿膜あるbは非晶質シリコン薄
膜中K p filあるいはn臘の不純物をドープして
おけば、エピタキシャル層KwL界効果トランジスタや
パイホー2トランジスタ等を形成する際のチャネルスト
ッパの役割を果たし、絶縁膜側壁に沿って流れるリーク
電流を著しく低減できる。
の実施例を説明するための図で、主な#造工程における
基板の断面を順を追って示した模式的な断面図である。
形成した後、通常の写真蝕刻技術と反応性イオンエツチ
ング法によって垂直断面をもつ8 i 0s絶縁膜パタ
ーン12を形成すると第2図+8+を得る。
次に希釈したシランガスを用い基板温度200°Cでプ
ラズーrcvn法によシ非晶質シリコン膜13を約30
0λ膜厚で成力密&、 o、 2 W/Cl1l てい
どで堆積すると第2図(blを得る。堆積速度は200
A/minである。
次に有機レジスト14をスピン敵布し平担化し、加熱硬
化して第2図tc)が得られる。
次にプラズマエツチング法を用いて8i0*パターン上
の非晶質シリコン表面が露出するまで有機膜14をエツ
チングすると第2図+d)が得られる。
次に、反応性イオンエツチング法によ18i01パター
ン上の非晶質シリ西ンをエツチングすると第2図+e)
が得られ、有機膜14を剥離することで第2図+8+の
ように、8i0tパタ一ン側面およびシリコン単結晶基
板上に300Aの非晶質シリコン薄膜を形成できるー 次に、8iH,(J、とH2から構成されるガス系にI
(C/を約1vo1%程度加え、900°Cから110
σCの範囲の温度で選択的にエピタキシャル成長させる
と8i0.膜上忙は堆積しないで、露出したシリコン表
面にのみシリコンが堆積され、成長M厚が1μmのとき
に第2図瞳)が得られる。
次に、本発明の第2の実施例を示す。第3図(Fl)(
bl、(C)、+d)、(eJは実施例の製造工程を順
を追って示した模式的な断面図である。
(100)11iをもつシリコン単結晶基板21上に厚
さ約1μmの8i0.膜22を形成し、通常の写真蝕J
El[によシレジストのパターンニ/グを行うと第3図
の(aJ t−得る。
次に反応性イオンエツチング法により垂直に8i0.膜
をエツチングを行なうことで第3図(blが得られ、続
いて、レジストパターンを残したままの状態でプラズマ
CVD 法により非晶質シリコン薄膜24を約300A
膜厚堆積すると第3図(C)が得られる。
次に熱濃硝酸溶液中でレジスト上に堆積した非晶質シリ
コンをリフトオンすると第3図(dlが得られる。以下
前記実施例と同様に選択的にシリコンをエピタキシャル
成長させることで第2図+8+が得られる。
以上、第11第2の実施例において膜厚300Aの非晶
質シリコンを用いたが、エピタキシャル成長中のシリコ
ン原子の配列化が十分性なわれさk。
すれば非晶質シリコンまたは多結晶シリコン膜であれば
その膜厚は特に制約さtLるものではない。
また、非晶質シリコンまたは多結晶シリコン薄膜の堆積
における実施例ではプラズマCVD 法を用いたが、こ
れに限定するものではなく、減圧CVD法、光CVD 
 法、スパッタリング法等比較的低温で形成し、結晶粒
径を小さくすることのできる方法ならばよい。またこの
薄膜を形成中あるいは形成後にドーピングガスを用いて
不純物をドープしてもよい。
また、前記実施例において絶縁膜として熱酸化忙よる8
i0.膜を用いたが、8isN1m、5i02膜を堆積
した膜、P2O膜(リンガラス膜)等でもよい。
また、前記実施例においてはエピタキシャルの基板とし
て単結晶シリコン基板を用いたが、これに限る必l!け
なく、表面が単結晶シリコン層であればよい。
また、前記実施例で、選択エピタキシャル成長に用いる
ガスとして8 i Hy C1t 、HCI、H2混合
ガスを用いたが、これに限定するものでな(,5iHC
4H(J、 )I、  混合ガス、8 i CI4 、
HCI SHt 混合ガス、8 tH4、HCI 、 
It、混合ガス等を用いてもよい。
またこれらの混合ガスにAs)13 、PkL@ 、B
2桟等のドーピングガスを含ませておりてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来方法によって選択エピタキシャル成長させ
る前後の基板の断面構造を模式的に示した図である。 第2図は本発明の第1の実施例について主な工程におけ
る基板の断面を順に示した模式的断面図である。− 第3図は、本発明の第2の実施例について主な工程にお
ける基板の断面を酬に示した模式的断面図である。 図中の番号は以下のものを示す。 1111、21・・・シリコン単結晶基板、2・・・絶
縁膜、3・・・多結晶シリコン跳、4・・・薄い絶縁膜
、5・・・単結晶化したエピタキシャルシリコン領域、
6・・・結晶欠陥を含んたエピタキシャルシリコン層域
、7・・・反応性イオンエッナングによシ汚染やダメー
ジをうけたシリコン基板表面、12.22・・・8i0
゜i3.13.24・・・非晶質シリコン薄膜、14.
23・・・有機レジスト膜、15.25・・・エピタキ
シャルシリコン層。 代理人弁理士内 原  晋 第1図 第2図 (d) (e) (f) 73図 (d)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも表面にSi単結晶属を備えた基板上に絶縁膜
    を形成し、次いで販絶縁膜の所望の部分に開口部を設け
    、次いで前記開口部にのみ選択的に単結晶シリコyjl
    をエピタキシャル成長する半導体基板の製造方法におい
    て、エピタキシャル成長する前に、前記開口部の絶縁膜
    側壁および露出したシリコン基板表面に結晶径の小さな
    多結晶シリコンもしくは非晶質シリコンの薄膜を形成す
    ることを特徴とした半導体基板の製造方法。
JP10191183A 1983-06-08 1983-06-08 半導体基板の製造方法 Pending JPS59227137A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62290146A (ja) * 1986-06-09 1987-12-17 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP2007220808A (ja) * 2006-02-15 2007-08-30 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法

Cited By (3)

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JPH0565058B2 (ja) * 1986-06-09 1993-09-16 Tokyo Shibaura Electric Co
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