JPS60119742A - 半導体装置ならびにその製造方法 - Google Patents

半導体装置ならびにその製造方法

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JPS60119742A
JPS60119742A JP22680883A JP22680883A JPS60119742A JP S60119742 A JPS60119742 A JP S60119742A JP 22680883 A JP22680883 A JP 22680883A JP 22680883 A JP22680883 A JP 22680883A JP S60119742 A JPS60119742 A JP S60119742A
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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】 [技術分野] 本発明は、低浮遊容量、高集積化等を達成しうる完全に
絶縁分離された半導体素子を有する半導体装置ならびに
その製造方法に関する。
[背景技術] 半導体素子を絶縁分離するために、アイソプレーナ法あ
るいはロコス法による選択酸化層の形成が一般に広く用
いられている。しかし、この方法によると、選択酸化層
の端にバーズヘラ1〜あるいはバーズビークができ、素
子形成11、rの配線断線の原因となるとともに、素子
の高ニ1s積化の障害ともなっていた。さらに、この方
法によって形成さAしる半導体素子は他の素子に刻して
完全に分離されているものではなく、浮遊容量の低減が
望まれていた。
このため、たとえば、以下に示すような半心体装置が提
案されているが、いずれも完全に満足するものではない
第1の例としては、特公昭第51−45436号公報に
開示されているモス(MOS)型半導体装置がある。
第1図に示す断面構造を参照してこの種MO3型半導体
装置の製造方法を説明する。比較的高い比抵抗の第1導
電型の基板IJ−の表面に比較的厚い(1〜3 μm)
S i02膜12を設け、MO8型半導体装置を形成す
べき位置の5i02膜を除去した後、この部分に第1導
電型の選択エピタキシャル層1.3をその上面が5i0
2膜12の上面とほぼ一致する高さに形成し、上記エピ
タキシャル層13の中にMO3型半導体装置を形成して
いる。
図中符号14ならびに15は、第1導電型の選択エピタ
キシャル層13の中に拡散によって設けられた。各々第
2導電型のソースならびにドレインを示す。符号16は
ゲート酸化膜、符号17,18ならびに19は、各々、
ソース電極、グー1〜電極ならびにトレイン電極を示す
。図中点線で示された上部の5i02膜12は、ゲート
絶縁膜16を形成する際に新たに形成されたSiO2膜
である。この種半導体装置においては、平坦化の点では
改善されているが、ソースならびにトレインの基板間容
量が存在し高速化の妨げとなっている。
また、第2の例としては、ロ経エレク1〜ロニクスNα
217.P、110.1979年に発表されている5O
S(Silicon on 5apphire)を利用
したMO3型半導体装置がある。第2図に示す断面構造
を参照してこの種MO3型半導体装置の製造方法を説明
すれば、サファイア基板21上にシリコンのエピタキシ
ャル層23を設け、この上にMO8型半導体装置を形成
して基板間容量を低減している。図中符号22はエピタ
キシャル層の一部をエツチングして残ったシリコンを酸
化して形成した5i02膜である。符号24ならびに2
5は、第1導電型のエピタキシャル層23の中に拡散に
よって設けられた、各々、第2導電型のソースならびに
トレインを示す。符号26はグー1−酸化膜、符号27
゜28ならびに29は、各々、ソース電極、グー1〜電
極、ならびにドレイン電極を示す。この種MO8型半導
体装Wへこおいてはサファイアとシ菖ノコンの格子定数
が異なるため、基板間の容量番よ無視できるが、エピタ
キシャル層の結晶性が悪く、ノ(イボーラ型半導体装置
には不適である。
[発明の目め] 本発明の目的は、完全に他の半導体素子力1ら絶縁分離
された半導体素子を可能とした半導体装置ならびにその
製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかのl」的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添伺図面からあきらかになるで
牟ろう。
[発明の概要] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、半導体基板」−に形成した溝の底部に絶縁層
を形成し、側壁部を種結晶として溝内に単結晶を成長さ
せ、側壁部周囲に底部と連らなる分離用絶縁層を形成す
ることによって、溝内の単結晶中に形成される半導体素
子の活性領域を他の半導体素子から完全に分離すること
をJ能としてし)る。
以下本発明の半導体装置ならびにその製造方(i(の実
施例を第3図から第14図を参照して説明1−る。
[実施例1] 第3図から第6図は本発明による半導体装置ならびにそ
の製造方法の一実施例を示す図である。
第3図中符号31はP−型S i JJ板を示し、その
(100)面上に高温酸化法または化学蒸着(CV 1
つ)法によりS i O2膜(Si3N4膜あるいはS
iO2とSi3N4膜の複合膜でもよしX)32を形−
成する。この膜32にフオi−エツチングにより窓をあ
け、反応性イオンエツチング等によりS i JI(板
31に溝33を形成する。この’r:+¥ :3 :、
Sに化学魚着法もしくは高温酸化法により5iOzll
臭(Si:+N4膜あるいは5i02と5i3Nnとの
複合11体でもよい)を被着し、反応性イオンエツチン
グ等により溝33の底部にのみ絶縁膜34を形成する。
なお、異方性のプラズマスパッタリングを用し)て底部
にのみ絶縁膜34を形成することも可能である。
第4図において符号41は、溝33内に、溝の側壁部を
種結晶として成長させた選択エピタキシャル層を示す。
半導体素子の活性領域となるこの層は、化学蒸着法によ
り多結晶シリコンを溝:33内に蒸着し、ビームアニー
ル等により単結晶化した層を用いてもよい。
第5図において符号51は、第4図の全表面に化学蒸着
法により形成したS i O7膜(さらにこの上にSi
3N4膜を波箔してもよい)を爪牙。
この膜は高温酸化法によりエピタキシャル層4Jの表面
にのみ形成してもよい。次に、表面の絶縁膜51−でエ
ピタキシャル層411以外に窓を開け、反応性イAンエ
ッチング等により基板31−をエツチングする。この時
、エツチングの深さは、好ましくは、エピタキシャル層
41ならびに1底部の絶縁膜34よりも深くする。
第6図において符号61は、素子分離のために化学蒸着
法により形成した分離用絶縁層(5102zSi3N4
あるいは5i02と5ilN4との複合層)を示す。分
離用絶縁層61形成後、エピタキシャル層41上の絶縁
N51にフォ1−エツチングにより窓あけを行ない、不
純物拡散をし、ソース62ならびにドレイン63を形成
する。絶縁層51−のうち残った部分はグー1−酸化膜
64を形成する。最後に、AQを全面に蒸着し、フカ1
〜エツチングにより上記AQをソース電極65、グー1
〜電極66、ドレイン電極67とする。
以上はNチャネルMO3型半導体装置に本発明を適用し
た実施例について説明したが、導電型を逆にすればPチ
ャネルMO3型半導体装置にも適用できる。
本発明のMO3型半導体装置を従来の装置と比較すると
次のような利点がある。
(1)表面がほとんど平坦であるため、配線の断線が生
じない。
(2)配線が厚い分離用絶縁膜上を走るので、寄生MO
3効果が少なく、配線容量が小さく、絶縁耐圧が向上す
る。従来の5i02膜は高温酸化法によって形成される
からその厚さには限度があり、高々2μin程度である
。これに反し、本発明の分離用絶縁膜としての5i02
膜を化学蒸着法によって形成することができ、また、そ
のJqさに対応するエピタキシャル層を得ることは容易
であるから、S i O2膜の厚さを任意に大きくする
ことができる。
(3)エピタキシャル層の抵抗率を任意に設定でき、か
つ、ソースならびにドレインの側面と底面が各々分離用
絶縁膜ならびに底部の絶縁膜によ−。
で囲まれているため基板間容量を小さくできる。
(4)グー1−酸化膜をつける」二程がエピタキシャル
層」二の酸化膜形成によってなされているので、二に程
の簡素化を行うことができる。
(5)エピタキシャル層の底面は溝底部の絶縁層と接し
ているため、結晶欠陥のゲッタリング作用が働き、エピ
タキシャル層には結晶欠陥ができにくい。
[実施例2] 第7図から第10図は本発明による半導体装首ならびに
その製造方法の他の実施例を示す図である。
第7図中性号71は、第3図において説明した方法と同
様にして基板70に溝を設け、その中に化学蒸着法によ
り形成したSi’02膜(Si3N4膜あるいは5i0
2とSi3N4との複合膜でもよい)を示す。
第8図において符号81ならびに82は、上記溝内に形
成した絶縁層71を反応性イオンエツチング等により一
部除去して形成された溝を示す。
これら溝81ならびに82は中間の絶縁層8:〜によっ
て分離されるとともに、底部は絶縁層84ならびに85
によって覆われている。
第9図において符号91.≦〕2はiI′4’の側1j
、を部を種結晶として成長させた選択エピタキシャル層
である。半導体素子の活性領域を形成するこの層は、化
学蒸着法により多結晶シリコンをR’+’ 8 ] 、
 82内に蒸着し、ビームアニール等により+11.結
晶化した層でもよい。つぎに、これらの層のノ1方にイ
オンJ′J込みなどにより不純物を拡散し、導電型の異
なる層を形成する。
第10図において符号101は、エピタキシャル層91
.92上以外を反応性イオンエツチング等により基板表
面をエツチングし、素子分離のために化学蒸着法により
形成した分離用絶縁膜(SiC2+ 313 N4ある
いはS i 02 トS i 3 N4との複合層)を
示す。分離用絶縁層101−形成後、エピタキシャル層
91,921の絶縁1模(第9図においてエピタキシャ
ル層形成後被着された絶縁膜である)をフォトエツチン
グにより窓あけし、不純物拡散してソース102ならび
にトレインJ−03を形成する。最後に、AQを全面に
蒸着し、フォトエツチングにより」ユ記ΔQをソース電
極105、グー1−電極106、ドレイン電極107と
する。このようにして、NチャネルならびにI〕チャネ
ルMO3型半導体装置を同一・基板上に作ることができ
、CM OS型半導体装置を実現できる。
この実施例の利点は第1実施例のそれと同様である。
[実施例3コ 第11図から第14図は本発明による半導体装置ならび
にその製造方法のさらに池の実施例を小す図である。
第11図において符号11− :i、は、第:3図で説
明した方法と同様にして形成された基板11O内の溝を
示す。符号11−2は溝1−11の底部の絶M 、)f
41を示す。
第12図において符号121は、溝111の側壁部を種
結晶として溝内に形成した崖導体素r−の活性領域であ
る。この活性領域121−のうち点線より下側の領域は
、低い抵抗の領域(埋込み層領域)であって、化学蒸着
法により形成した多ム’i lI、シリコンをビームア
ニール等によりlli結晶化した層とすることができる
。そして、この層の上側には他の実施例と同様にエピタ
キシャル層を形成することができる。この後、エピタキ
シャルに1周囲の半導体基板11−0を第5図で説明し
たのど同(4r(の方法でエツチング除去して第t、 
J図に示す構造とする。
第14図において符号141−は、素r・分子tllc
のために化学蒸着法により形成した分離用絶縁層(Si
O2+ S !3 N4あるいはS i O2とSi3
N4との複合層)を示す。分離用絶縁層141形成後。
エピタキシャル層121−上の絶縁WJ131.(第5
図に説明した方法と同様にして形成された絶縁+1!′
j )にフォトエツチングにより窓あけし、不純物拡散
してエミッタ142、ベース143、コレクタ144を
形成する。最後に、AQを全面に蒸着して、フォトエツ
チングにより上記AQをエミッタ電極145、ベース電
極146、コレクタ電極1−47としバイポーラ型半導
体装置を形成する。
本実施例の利点として第1実施例において記した利点(
1)、(2)、(5)等が挙げられるが、11月底部の
絶縁層によって低抵抗層が分離されていることが本実施
例にとって特徴的である。
な才j、第1ならびに第2実施例において、MO8特性
の安定化のためにゲー1へ酸化膜のリン処理ならびに熱
処理を行う等の従来技術は簡単のために説明を省略して
いる。同様に、たとえば、グー1〜酸化膜に5i02膜
とΔQ2o:Jとを重ねて用いてもよいことは当然であ
る。
[効果] 以上説明したように、底部ならびに側壁部を絶縁膜で分
離した溝内に半導体素子を形成しているので、半導体素
子間が完全に分子’ll[され、素r・間ならびに素子
と基板間の容量が低減され高速化を図れるという効果が
得られる。
また、分離が完全なために、素子間耐圧の向1−が図れ
るという効果が得られる。 。
さらに、側壁部の分離用絶縁膜を高湿酸化法以外の方法
で形成できるので、配線と基板間容l111の低減、バ
ーズヘッドならびにバーズヘッドのない素子の平坦化の
容易性、配線の断線の減少等種々の相乗効果が得られる
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は!・記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまてもない。たとえば、゛1′−
導体)、(板どし−C1(’、’ 14 k用いてもよ
くあるいはG aΔSなとの化【ン物゛1′〕弓C体イ
r使用しても同様によく本発明を実施できるのは明白で
ある。
[利用分野] 本発明は、高速化高集積化が要求される低浮遊容量の半
導体素子を有したバイポーラならびにMO8集積回路に
広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1−図ならびに第2図は、従来のM OS型半導体装
置を示す断面図、 第3図から第6図は本発明の半導体装置ならびにその製
造方法の第1実施例を示す断面図、°第7図から第1−
0図、ならびに第11図から第14図は、同様に、各々
、第2ならびに第3実施例を示す断面図である。 31.70,110・・・半導体基板、33,81゜8
2.111・・・溝、34 、84 、85 、 ]、
 1.2・・・溝底部の絶縁層、61,101,141
−・・・溝側壁部の分離用絶縁層、41,9.1−.9
2,121−・・・エビ第 1 図 第 2 図 第 3 図 第 6 図 第 7 図 り/ 第 9 図 第10図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 J、絶縁層によって覆われた底部と、この底部に連らな
    って半導体基板表面に現れる分離用絶縁層とによって囲
    まれた溝内に半導体素子の活性領域を形成したことを特
    徴とする半導体装置。 2、半導体基板内に、底部ならびに側壁部によって囲ま
    れた溝を形成し、前記底部に絶縁層を形成し、前記側壁
    部を種結晶として溝内に半導体素子の活性領域を形成し
    、つぎに、活性領域の周囲の゛1′−導体暴板を前記底
    部の深さ以上にエツチング除去し、このエツチング除去
    した場所に分離用絶縁層を形成することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。 =3.前記半導体素子の活性領域が、溝内に堆積された
    多結晶シリコンの側壁部を種結晶として単結晶化した領
    域であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
    半導体装1道の製造方法。 4、nif記半導体素子の活性領j或が、側壁部を種結
    晶とした選択エピタキシャル成長層であることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載の半導体装置の製造方法
JP22680883A 1983-12-02 1983-12-02 半導体装置ならびにその製造方法 Pending JPS60119742A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008205358A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Shin Etsu Handotai Co Ltd Soiウエーハの製造方法
CN102129966A (zh) * 2009-12-15 2011-07-20 英特赛尔美国股份有限公司 在半导体结构中形成导热区的方法以及由此获得的结构

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