JPS5927521A - 半導体基体の製法 - Google Patents
半導体基体の製法Info
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- JPS5927521A JPS5927521A JP13626282A JP13626282A JPS5927521A JP S5927521 A JPS5927521 A JP S5927521A JP 13626282 A JP13626282 A JP 13626282A JP 13626282 A JP13626282 A JP 13626282A JP S5927521 A JPS5927521 A JP S5927521A
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- H01L21/02518—Deposited layers
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
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、低不純物濃度の珍結晶層の下層に高下111
1物濃度の埋込層を有する構造の半2I?、体基体の製
法に関する。
1物濃度の埋込層を有する構造の半2I?、体基体の製
法に関する。
トランジスタやバイポーラIC,へ、IO3−IC等を
製造するにあたって、表面層が圓不純物濃度(以下、1
1′lに低めrt、cと称する。)の半導体単結晶層で
あって、その単結晶層の1111分的又は全[aiの下
層に高不純物濃度(以下、単に高濃度と称する。)の埋
込層が形成されてなるrlr?造の半導体基体が用いら
れる。従来、このような構造の引を導体基体を形成する
には、高δ姐Wの表面層が形成された半導体基板上に、
似濃度の単結晶層を気;111エビタキンヤル法により
族1空させる方法が、広く行われている。
製造するにあたって、表面層が圓不純物濃度(以下、1
1′lに低めrt、cと称する。)の半導体単結晶層で
あって、その単結晶層の1111分的又は全[aiの下
層に高不純物濃度(以下、単に高濃度と称する。)の埋
込層が形成されてなるrlr?造の半導体基体が用いら
れる。従来、このような構造の引を導体基体を形成する
には、高δ姐Wの表面層が形成された半導体基板上に、
似濃度の単結晶層を気;111エビタキンヤル法により
族1空させる方法が、広く行われている。
ところが、従来の気相成長法におりる気相エピタキ/ヤ
ル成艮ゴニ楳し11、約]、 i (l Ot、’以−
にの高温の還元性雰囲気ガス(一般に水素ガス)中にて
行われることから、高濃を仄層がぞの高温プjスにさら
されるだめ、その表面から不純物が気相に離脱され、そ
の不純物が気相成長層に71イ、大してし′まうという
、いわゆるオートドーピング現象が起きていた。そのた
め、従来の気相エピタキシャル成長法等の成長法では、
低濃度の単結晶層を得ることが困か1tであるという欠
点があった。
ル成艮ゴニ楳し11、約]、 i (l Ot、’以−
にの高温の還元性雰囲気ガス(一般に水素ガス)中にて
行われることから、高濃を仄層がぞの高温プjスにさら
されるだめ、その表面から不純物が気相に離脱され、そ
の不純物が気相成長層に71イ、大してし′まうという
、いわゆるオートドーピング現象が起きていた。そのた
め、従来の気相エピタキシャル成長法等の成長法では、
低濃度の単結晶層を得ることが困か1tであるという欠
点があった。
まだ、従来、上記したオートドーピング現象を阻止する
方法として、気相成長反応領域の気圧を下げ、高濃度層
表面から離脱した不純物を、逸早く成長に開力しない領
域に移動させるようにした、いわゆる減圧エピタキシャ
ル成長法が提案されている。、しかしながら、この方法
では、気圧を下げるだめの排気装置が必要となることか
ら、装置が大形なものになってしまうとともに、その排
気装置内に反応ガスが入るため、排気装置を定期的に補
修しなければならないという欠点があった。
方法として、気相成長反応領域の気圧を下げ、高濃度層
表面から離脱した不純物を、逸早く成長に開力しない領
域に移動させるようにした、いわゆる減圧エピタキシャ
ル成長法が提案されている。、しかしながら、この方法
では、気圧を下げるだめの排気装置が必要となることか
ら、装置が大形なものになってしまうとともに、その排
気装置内に反応ガスが入るため、排気装置を定期的に補
修しなければならないという欠点があった。
本発明の目的は、低濃度層の成長工程において、減圧さ
せることなくオートドーピングを阻止させることができ
、簡単な方法で高品質の低濃度層を成長形成させること
ができる半導体基体の製法を提供することにある。
せることなくオートドーピングを阻止させることができ
、簡単な方法で高品質の低濃度層を成長形成させること
ができる半導体基体の製法を提供することにある。
本発明は、低不純物濃度の半導体基板中へ不純物を打ち
込んで高不純物濃度層を形成するにあたって、その打ち
込み深度をHi制御して上表面に低不純物濃度の被4ノ
ー膜を形成するか、あるいは、露出して形成された高不
純物濃度層を有する低不純物濃度の半導体基板上表面を
高幅1で熱処理して上表。
込んで高不純物濃度層を形成するにあたって、その打ち
込み深度をHi制御して上表面に低不純物濃度の被4ノ
ー膜を形成するか、あるいは、露出して形成された高不
純物濃度層を有する低不純物濃度の半導体基板上表面を
高幅1で熱処理して上表。
面に低不純物一度の被々゛11膜を形成した後、成長法
により前記半導体基体上に低不純物濃度の単結晶成長層
を形成させることにより、メートドービン
l:、、III、。
により前記半導体基体上に低不純物濃度の単結晶成長層
を形成させることにより、メートドービン
l:、、III、。
′1
グを担止させて、高品質の低不純物単結晶層を簡単に形
成させようとするものである。
成させようとするものである。
以下、本発明製法によって前記目的が達成されるlIi
由について説明する。
由について説明する。
寸ず、前述したオートドーピング現象について、第1及
び第2図を用いて詳説する。
び第2図を用いて詳説する。
第1図に示すような、高濃度(例えばN” )の埋込層
2を有する低濃度の半導体基体1を形成しようとする場
合、第2図に模式的に示したように、まず低濃度の半導
体基板3の表面から、不純物4をドープしてN0埋込層
2を形成する。次に高温の還元性雰囲気ガス(例えばH
Lガス)中にて、エピタキシャルによシ低濃度の成長層
5を形成させる。このとき、不純物4aがN+埋込層2
から離脱され、成長層5に混入されてしまうのである。
2を有する低濃度の半導体基体1を形成しようとする場
合、第2図に模式的に示したように、まず低濃度の半導
体基板3の表面から、不純物4をドープしてN0埋込層
2を形成する。次に高温の還元性雰囲気ガス(例えばH
Lガス)中にて、エピタキシャルによシ低濃度の成長層
5を形成させる。このとき、不純物4aがN+埋込層2
から離脱され、成長層5に混入されてしまうのである。
このようなオートドーピングが著しい場合には、N1埋
込層2間の成長層5にも不純物がドープされてしまい、
最悪の場合N+埋込層間がつながってし壕うということ
になる。
込層2間の成長層5にも不純物がドープされてしまい、
最悪の場合N+埋込層間がつながってし壕うということ
になる。
このようなオートドーピングによシ、成長層5に不純物
が混入される度合は、高濃度層から不純物が気相に離脱
される速度と、気相中における拡散速度とに関係してい
る。つまり、雰囲気温度が高い程離脱速度が大きく、ま
だ、固相に比べて気・ 相における拡散速度が著しく
大きいこと等がオートドーピングの発生原因といえる。
が混入される度合は、高濃度層から不純物が気相に離脱
される速度と、気相中における拡散速度とに関係してい
る。つまり、雰囲気温度が高い程離脱速度が大きく、ま
だ、固相に比べて気・ 相における拡散速度が著しく
大きいこと等がオートドーピングの発生原因といえる。
従って、本発明の如く、エピタキシャル成長工程におい
て、高温写囲気ガスにさらされる高濃度層の表面を、低
濃度の被覆膜で覆っておけば、高濃度層の不純物は気相
へ直接離脱されることがなくなシ、シかも、被覆膜(固
相)における拡散速度が著しく低いものであることから
、成長層に不純物を混入させるオートドーピングが、阻
IL−,されることになるのである。
て、高温写囲気ガスにさらされる高濃度層の表面を、低
濃度の被覆膜で覆っておけば、高濃度層の不純物は気相
へ直接離脱されることがなくなシ、シかも、被覆膜(固
相)における拡散速度が著しく低いものであることから
、成長層に不純物を混入させるオートドーピングが、阻
IL−,されることになるのである。
なお、本発明の効果は」二記した気相エピタキシャル成
長に限られるものではなく、表面にr+%(&1度1?
ηが形成された半導体基板−Lに、低蒲1のCV l)
(C11f!+1]1Cal vak>or 1Jel
)O5目10!四法により半導体多結晶層を形成し、こ
の多結晶層を融解させて液相エピタキシャル成長させる
方法にも同様の ・効果がある。つまシ、多結晶層をレ
ーザ照射して融解させるとき、高濃度層の部分′まで融
解させるだめ、副り竹された品7亨iから多数の不純物
が、エピタキシャル成長層に浸入することがS)つたが
、低副If、cの被覆膜があれば、この被I道膜の上部
にのみ達するtA’l!解条件にで、制御すれば、ii
l述と同様不純物の拡散は被ω膜で阻止され、液相の成
]f−:層にオートドープされることがなくなる。
長に限られるものではなく、表面にr+%(&1度1?
ηが形成された半導体基板−Lに、低蒲1のCV l)
(C11f!+1]1Cal vak>or 1Jel
)O5目10!四法により半導体多結晶層を形成し、こ
の多結晶層を融解させて液相エピタキシャル成長させる
方法にも同様の ・効果がある。つまシ、多結晶層をレ
ーザ照射して融解させるとき、高濃度層の部分′まで融
解させるだめ、副り竹された品7亨iから多数の不純物
が、エピタキシャル成長層に浸入することがS)つたが
、低副If、cの被覆膜があれば、この被I道膜の上部
にのみ達するtA’l!解条件にで、制御すれば、ii
l述と同様不純物の拡散は被ω膜で阻止され、液相の成
]f−:層にオートドープされることがなくなる。
以下、本発明の適用芒れたA、、 14、的な実施例に
基づいて、さらにti’l’ Ir1llにi;?1明
する。
基づいて、さらにti’l’ Ir1llにi;?1明
する。
第3図ta)−1bJ−(C)に本発明の第1¥施例の
工程が示されている。
工程が示されている。
第3図(a)に示された工程において、シリコン(Si
)基板11にレジスト膜12でマスクヲ′M5シた後、
加速電圧200kV、打ち込み方向<100>にて不純
物イオン打ち込みする。これによって、表面から0.2
μm〜1.0μfT1の領域にイオンが打ち込まれN+
の埋込J@13が形成される。その濃度は最大10 ”
cm−3程度となるが、表面から0.2μmまでの領
域の不純物濃度は、10 ” cm−”以下の低濃度に
保持\される。
)基板11にレジスト膜12でマスクヲ′M5シた後、
加速電圧200kV、打ち込み方向<100>にて不純
物イオン打ち込みする。これによって、表面から0.2
μm〜1.0μfT1の領域にイオンが打ち込まれN+
の埋込J@13が形成される。その濃度は最大10 ”
cm−3程度となるが、表面から0.2μmまでの領
域の不純物濃度は、10 ” cm−”以下の低濃度に
保持\される。
次に、第3図(b)の工程にてレジスト膜12を除去し
、第3図(Clに示された工程において、気相エピタキ
シャル成長法によシ、低濃度(NiのSi成長層14を
10μnl形成する。このときN+の埋込M′13は気
相と直4y接していないので、不純物が離脱されに<<
、成長層14には殆んど不純物がオートドーピングされ
ることがない。因に本実施例により形成された半導体基
体を用いて、断面の抵抗分布及び平面方向の抵抗分布か
らオートドーピング量を調べたところ、測定することが
不可能な程少なかった。
、第3図(Clに示された工程において、気相エピタキ
シャル成長法によシ、低濃度(NiのSi成長層14を
10μnl形成する。このときN+の埋込M′13は気
相と直4y接していないので、不純物が離脱されに<<
、成長層14には殆んど不純物がオートドーピングされ
ることがない。因に本実施例により形成された半導体基
体を用いて、断面の抵抗分布及び平面方向の抵抗分布か
らオートドーピング量を調べたところ、測定することが
不可能な程少なかった。
第3図(a)−1b)−((11−(e)に本発明の第
2実施例の工程が示されている。第3図(a)−(b
)の工程は前述したので省略する。
2実施例の工程が示されている。第3図(a)−(b
)の工程は前述したので省略する。
第3図(d)に示された工程にて、0.2μ+n I’
dの被怪膜を有するN+吐込層13の形成された半カ゛
)、体基板11上に、600tZ’のN2ガス雰囲気中
にて0.51t m厚の多結晶81層15を形成する。
dの被怪膜を有するN+吐込層13の形成された半カ゛
)、体基板11上に、600tZ’のN2ガス雰囲気中
にて0.51t m厚の多結晶81層15を形成する。
つづいて第3図(e)の1一工程にて、その多結晶8皿
層15に、エネルギ密度2.5 J’ / an’のQ
−スイッチパルスビーレーザを照射する。この照射へ に、Lつて表面から約()にμmまでのSi層75稀!
1;解され、その後降温しで液相成長さぜると、不純物
を含まない単結晶成長層16をイ4することができる。
層15に、エネルギ密度2.5 J’ / an’のQ
−スイッチパルスビーレーザを照射する。この照射へ に、Lつて表面から約()にμmまでのSi層75稀!
1;解され、その後降温しで液相成長さぜると、不純物
を含まない単結晶成長層16をイ4することができる。
つまり、()、2μm厚の被4″J(膜があるために
N +の狸込層13と被覆膜の一部が#lll+ I1
1’(されず、融)lITl′されなかった低濃度の被
覆膜をMin結晶として、高品質の単結晶成長層16が
形成されるのである。
N +の狸込層13と被覆膜の一部が#lll+ I1
1’(されず、融)lITl′されなかった低濃度の被
覆膜をMin結晶として、高品質の単結晶成長層16が
形成されるのである。
なお、同工程中N+の埋込層16が高温になることがあ
るが、その時間は数10 Q II 8と極めて短く、
シかも同相の状態であることから、不純物の拡散は殆ん
ど無視することができる。
るが、その時間は数10 Q II 8と極めて短く、
シかも同相の状態であることから、不純物の拡散は殆ん
ど無視することができる。
第4図(a)〜(b)に本発明の第3実施例の各工程が
示されている。
示されている。
本第3実施例にて製造される半嗜体基体は、MO8形L
Siに好適々ものの例である。近年、MO8形LSIの
微細化が進むにつれ、α線による誤動作や、CM OS
(Complemen tarY MOS )のラッ
チアップ等の問題が発生している。その解決策として、
高不純物dL度の半導体基板上に、エピタキシャル成長
された低不純物濃度の、単結晶成長層を有する半導体基
体を用いることが提案されている。
Siに好適々ものの例である。近年、MO8形LSIの
微細化が進むにつれ、α線による誤動作や、CM OS
(Complemen tarY MOS )のラッ
チアップ等の問題が発生している。その解決策として、
高不純物dL度の半導体基板上に、エピタキシャル成長
された低不純物濃度の、単結晶成長層を有する半導体基
体を用いることが提案されている。
第4図(al〜(d)に示されたように、本第3実施例
はGaが添加されだsi基板上に、高純度のBi成長層
を形成させる方法である。まず、第4図(a)において
、濃度10 ” cm−3のQaが添加されだSi基板
21をドライo2、温度1250 tl?の雰囲気中で
、4時間熱処理する。この工程によ!l1表面附近のQ
aは気相中に離脱され、Si基板21表面から0.5
It +n程度の5IWt22は10 ” cm−”
8度の不純物一度のtl′l、結晶層となる。次に、第
4図(1))の工程にお・いて、]二工程に形成された
5i02膜23を、フッ化水素酸液で除去した徒、65
0′Cで多結晶S1層24を約0.5μlli形成する
。つづいて、第4図(C)において、7と気中址たtよ
不活性ガス雰囲気中で、エネルギWE 度2.5 J
/ on2のQ−スイッチパルスルビーレーザを照射す
る。これによって、多結晶S’層24は、表面から約0
.6μロ1まで溶融され、低不糾1物濃11J[の)1
つ結晶81層22を種結晶として単結晶化される。この
Aへ結晶化された81層25の不紳物汐i!i度をC−
V測定により測定し/Cところ、約10 ” on−”
であり、高不純物一度層からの(3aの拡散はほとんど
牛じていないことが4′IC認きれた。
はGaが添加されだsi基板上に、高純度のBi成長層
を形成させる方法である。まず、第4図(a)において
、濃度10 ” cm−3のQaが添加されだSi基板
21をドライo2、温度1250 tl?の雰囲気中で
、4時間熱処理する。この工程によ!l1表面附近のQ
aは気相中に離脱され、Si基板21表面から0.5
It +n程度の5IWt22は10 ” cm−”
8度の不純物一度のtl′l、結晶層となる。次に、第
4図(1))の工程にお・いて、]二工程に形成された
5i02膜23を、フッ化水素酸液で除去した徒、65
0′Cで多結晶S1層24を約0.5μlli形成する
。つづいて、第4図(C)において、7と気中址たtよ
不活性ガス雰囲気中で、エネルギWE 度2.5 J
/ on2のQ−スイッチパルスルビーレーザを照射す
る。これによって、多結晶S’層24は、表面から約0
.6μロ1まで溶融され、低不糾1物濃11J[の)1
つ結晶81層22を種結晶として単結晶化される。この
Aへ結晶化された81層25の不紳物汐i!i度をC−
V測定により測定し/Cところ、約10 ” on−”
であり、高不純物一度層からの(3aの拡散はほとんど
牛じていないことが4′IC認きれた。
以−ヒ、本発明の実hl!i例に基づいて陵、明しでき
たが、本究明は気相・液相のエピタキシャル成長に限ら
れるものでンよなく、固相エピタキシャル成長あるいは
他の成長法にも適用可能である。また、半導体にあって
も8i に限られるものではなく、G e 、 (li
aA S 、 (j ;11’ 、 (3a S 1
1又は他の半導体すべてに適用可能である。さらに、前
述した多結晶Si層の融解に用いだQ−スイッチパルス
レーザは、CWレーザ等の他のレーザや、電子ビーム、
ランプ父は輻射熱であってもよい。
たが、本究明は気相・液相のエピタキシャル成長に限ら
れるものでンよなく、固相エピタキシャル成長あるいは
他の成長法にも適用可能である。また、半導体にあって
も8i に限られるものではなく、G e 、 (li
aA S 、 (j ;11’ 、 (3a S 1
1又は他の半導体すべてに適用可能である。さらに、前
述した多結晶Si層の融解に用いだQ−スイッチパルス
レーザは、CWレーザ等の他のレーザや、電子ビーム、
ランプ父は輻射熱であってもよい。
以上説明したように、本発明によれば、高濃度層を有す
る半埼体基板上に低濃度層を形成するにあたって、不純
物のオートドーピングを阻止させることができ、高品質
の単結晶低濃度層を簡単に形成させることができるとい
う効果がある。
る半埼体基板上に低濃度層を形成するにあたって、不純
物のオートドーピングを阻止させることができ、高品質
の単結晶低濃度層を簡単に形成させることができるとい
う効果がある。
第1図は本発明法に係る半導体基体の断面構成図、第2
図はオートドーピング現象の説明図、第3図(a )−
(b )−(C)は本発明の第1実施例二同図(a )
−(b )−(d )−(e )は本発明の第2実施例
の各工程図、第4図(a)〜(d)は本発明の第3実施
例の各工程図である。 l・・・半導体基体、2.13・・・埋込層、3・・・
半導体基板、4・・・不純物、5,14,16.25・
・・成長層、11.21・・・シリコン基板、15.2
4・・・多結晶S1層。 茅 1 図 第2 図 IP3 目 (琵) 2 第4 目
図はオートドーピング現象の説明図、第3図(a )−
(b )−(C)は本発明の第1実施例二同図(a )
−(b )−(d )−(e )は本発明の第2実施例
の各工程図、第4図(a)〜(d)は本発明の第3実施
例の各工程図である。 l・・・半導体基体、2.13・・・埋込層、3・・・
半導体基板、4・・・不純物、5,14,16.25・
・・成長層、11.21・・・シリコン基板、15.2
4・・・多結晶S1層。 茅 1 図 第2 図 IP3 目 (琵) 2 第4 目
Claims (1)
- 1、低不純物濃度の単結晶層を露出表面層とし、該単結
晶層の下層に高不純物濃度の埋め込み層を具えた構造の
半導体基体の製法において、不純物打ち込み深度を制御
して低不純物濃度の半導体基板の上表面に低不純物濃度
の被僚膜を有する高不純物濃度層を形成した後、成長法
により前記半導体基板上に低不純物濃度の単結晶成長層
を形成することを特徴とする半導体基体の製法っ2、低
不純物濃度の単結晶層をβに出表面層とし、該単結晶層
の下層に高不純物濃度の埋め込み層を具えだ構造の半導
体基体の製法において、露出して形成された高不純物濃
度層を有する低不純物濃度の半導体基板上表面を高温で
熱処理した後、成長法により前記半導体基板上に低不純
物濃度の単結晶成長層を形成することを特徴とする半導
体基体の製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13626282A JPS5927521A (ja) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | 半導体基体の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13626282A JPS5927521A (ja) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | 半導体基体の製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5927521A true JPS5927521A (ja) | 1984-02-14 |
JPH0361335B2 JPH0361335B2 (ja) | 1991-09-19 |
Family
ID=15171069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13626282A Granted JPS5927521A (ja) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | 半導体基体の製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5927521A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4968636A (en) * | 1988-09-14 | 1990-11-06 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Embedded isolation region and process for forming the same on silicon substrate |
JPH04328846A (ja) * | 1991-04-27 | 1992-11-17 | Rohm Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US6884701B2 (en) * | 1991-04-27 | 2005-04-26 | Hidemi Takasu | Process for fabricating semiconductor device |
JP2006210934A (ja) * | 2006-02-16 | 2006-08-10 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53135571A (en) * | 1977-05-02 | 1978-11-27 | Hitachi Ltd | Vapor phase growth method for semiconductor |
JPS5583227A (en) * | 1978-12-20 | 1980-06-23 | Matsushita Electronics Corp | Epitaxial growing |
JPS57115822A (en) * | 1981-01-08 | 1982-07-19 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1982
- 1982-08-06 JP JP13626282A patent/JPS5927521A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH04328846A (ja) * | 1991-04-27 | 1992-11-17 | Rohm Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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JP2006210934A (ja) * | 2006-02-16 | 2006-08-10 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0361335B2 (ja) | 1991-09-19 |
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