JPS60160646A - Soi形半導体装置の製造方法 - Google Patents

Soi形半導体装置の製造方法

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JPS60160646A
JPS60160646A JP59015115A JP1511584A JPS60160646A JP S60160646 A JPS60160646 A JP S60160646A JP 59015115 A JP59015115 A JP 59015115A JP 1511584 A JP1511584 A JP 1511584A JP S60160646 A JPS60160646 A JP S60160646A
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JP
Japan
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film
layer
polysilicon
polysilicon layer
sio2
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JP59015115A
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English (en)
Inventor
Takashi Azuma
吾妻 孝
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate

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  • Engineering & Computer Science (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はSol (Silicon On In+5u
lator )ウェハを用いたMO8メモリ素子等の半
導体装置の製造方法に関するものである。
〔発明の背景〕
Sol形のMOSメモリ装置は、バルクシリコンウェハ
上に厚いsio、層を形成し、この上にシリコン単結晶
層を形成し、この単結晶層上にメモリ領域とト2ンス7
アMO8−FIT領域とを構成してiる。このようなメ
モリ装置はバルク上に絶縁層を介してメモリ素子が形成
されるため、放射線にさらされてもメモリ情報が破壊さ
れにくいという特徴をもっている。
このようなSOI形MOSメモリ装置における単結晶層
を作る方法として、厚いSIO,層上に薄いポリシリコ
ン層を形成した後、このポリシリコン層にレーザビーム
を照射してアニールし単結晶化させる方法が知られてい
る。
この場合、ポリシリコン層全面を照射して一度に単結晶
を作ると部分的に結晶組織にむらができ、半導体特性が
不均一になるという欠点がおる。
このため、ポリシリコン層を所定の範囲の領域に分割し
た状態でこの領域毎にレーザビームを照射してアニール
すると、特性のそろった良質の単結晶層を得ることがで
きる。ダイナミックRAM等のメモリ装置では1つのメ
モリ領域と1つのトランスファMO8−FETによって
1ビツトのメモリセルが構成されるが、上記領域中に多
数のビットが占められていると、もしこの領域に結晶欠
陥が存在する場合、欠陥位置にないビットも含めてこの
領域中の全ビットが一緒に不良になってしまうという問
題がある。
〔発明の目的〕
本発明性従来のこのような問題点を解消するためになさ
れたもので、その目的とするところは、ビット形成の経
済性がよく製造歩留シが向上し、しかも良好な特性が得
られるようなSOI形半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
〔発明の概要〕
本発明はこのような目的を達成するために、絶縁層上に
形成されたポリシリコン層を単位ビット毎の領域に分離
し、分離溝に熱絶縁物を充填し、分離領域毎にエネルギ
ー線照射を行なってポリシリコン層を単結晶化し、分離
溝には熱絶縁物を除去して電気絶縁物を充填して単結晶
層を単位ビット領域毎に絶縁分離し、単結晶層には必要
に応じてメモリ領域、トランスファMOB@FIT磐を
形成〔発明の実施例〕 以下、実施例にもとすいて本発明の詳細な説明する0 第1図(a)〜0)は本発明に係る半導体装置の製造方
法を適用した一実施例の各工程における断面図である。
先ず、高抵抗のシリコン基板1上に数μmの比較的厚い
厚さに絶縁層となるS i 02層2を形成し、さらに
この81C)2層2の上に1μm以下の比較的薄い厚さ
のP形のポリシリコン層3を形成し、これによって8O
I形のウェハを作る(第1図(a))。なお、ポリシリ
コン層3の厚さは要求されるMOS・FET(7)特性
等に応じて所定の値に設定される。
次に、ポリシリコン層3の上VcsooX程度の膜厚の
熱酸化膜であるS i o、 jlE 4を形成した後
、その上にCVD法により数100X程度の膜厚の5t
sN。
膜5 、0.1〜1μmの膜厚の5to2膜6を順次形
成する。とのStO,膜6は後記するように溝形成のマ
スクとして使用するため、エツチングマスクとして十分
な性能を出す範囲内で薄く形成する。次いで、2ビツト
で1単位を構成する領域を形成するため、幅aが1〜1
.5μm程度の溝を形晟すべく所定のパターンに810
2膜5,813N4膜5,5IO2膜4を選択的にホト
エツチングし、残ったこれらの膜をマスクにしてポリシ
リコン層3をS 102層2に達するまで方向性エツチ
ングする。このとき、S t O,膜6はエツチング作
用によってほぼ半分以下の厚さまで薄くなる。これによ
って、ポリシリコンN3は単位領域の島状に分離される
(第1図(b))。
次に、島状のポリシリコン層3の側壁に熱酸化膜のS 
t O,膜Tを形成し、次いで全面に厚膜数xooXの
513N4膜8と厚膜1μm程度のS i 02膜9を
CVDI順次形成する。5102膜9は溝を十分に埋め
るように厚く形成される。これによって、島状のポリシ
リコン層3を覆う熱絶縁性のキャップが形成される。し
かる後、レーザビーム等のエネルギー線を照射してアニ
ールを行ない、ポリシリコン層38−溶馳、耳鈷晶什才
りめイ里鈷凰のシリコン層30にする(第1図(C))
。シリコン層30は島状の領域毎に形成されるので、同
じ領域内では均一の特性が得られる。
次に、キャンプとして使用したs t o2膜9゜Si
3N4膜8、および8102膜6を酸処理によシ順次除
去する。この結果、シリコン層30はその上面は5is
N4膜5に覆われているが、溝内の側壁は露出した状態
となる。ここで、ウェハ基板を水蒸気を含む酸化雰囲気
中にさらすと、露出した側壁部分のみが選択的に酸化さ
れ、膜厚(深さ)数1000Xの5102膜10が形成
される(第1図(d))。
この8102膜10はLOCO8酸化膜となる。
この工程以降の工程は、ポリシリコンのアニール再結晶
化のために用いた溝内の熱絶縁物のかわシに、ビット単
位領域を電気的に絶縁する領域を形成するためのものと
なる。
次に、Si、N4膜5を酸処理によって除去する。
しかる後全面にCVD法により膜厚数1001の818
N4膜11を形成する(第1図(e))。
次に、CVD法によりポリシリコン膜12詮面に形成す
る(第1図(f))。この場合、ポリシリコン膜12は
溝を完全に埋めた上に十分に平面にも残るように数μm
程度の膜厚に形成する。これによって、ポリシリコン膜
12の溝上の凹みの影響が無視できる。次いで、CF4
等を用いてドライエツチングしてポリシリコン膜12を
全面エツチングする。このとき、513N4膜11の平
面部がエツチング終点となる。しかる後、燻処理を行な
って溝内に残ったポリシリコン12aKPを導入せしめ
る。次いで、Si3N4膜11をマスクにしてPがドー
プされた溝内のポリシリコン12aを熱酸化させ、上面
部に膜厚数1oooXの5102膜13を形成する。次
いで、酸処理によって8i3N4膜11を除去するが、
溝内には5t3N4膜11&が残る。そして、再び表面
に膜厚数100Xの5isN4膜を形成し、ホトエツチ
ング加工によって溝領域表面のみに5tSN4膜14を
残す(第1図(g))。これによって、島状のシリコン
層30の隣接するもの同志の間の表面(幅すは約2〜3
μm)はS i3 N4膜14によつズ覆われることに
なる。この結果、島状のシリコン層30は互いに十分に
電気的絶縁がなされて分離される。
なお、第1図(f)におけるポリシリコン膜12の代シ
にCVD法でs i o2膜を厚く形成すると、熱酸化
によって5ioz膜13を形成する工程が省略できる。
また、第1図(d)におけるS i 3N4膜5を酸処
理で除去することなせずに、この状態で直接CVD法で
厚いS i 02膜を形成し、これをドライエツチング
で平坦化する際にこの513N4膜5をエツチングスト
ッパとして使用することもできる。
第2図はこのように形成したSOI形半導体ウェハをM
OSダイナミックメモリに適用した例の断面図である。
P形の単結晶層30にはソース、ドレイン領域となるN
 領域20、メモリ領域となるN−領域21が形成され
ている。なお、22はゲートstow膜、23はポリシ
リコンのゲート電極、24はメ無すゲー)810g膜、
25はメモリゲートS 13 N4 膜、26はポリシ
リコンのメモリ電極、27は隣接する単結晶層領域に配
線するためのゲート電極、28は燐ガラス(PSG)膜
、29はアルミニウム配線である。単結晶層中のN領域
20およびゲートS i Q2膜22.ゲート電極23
によシトランスファMO8−FETが構成され、N−領
域21およびメモリゲート5102膜24.メモリゲー
ト813N4膜25.メモリ電極26によシメモリ領域
が構成される。Cは単位領域の中心線で、この中心線C
から図で左右に対称に同じ構造に形成されている。従っ
て1つの島状領域内に2ビツトのメモリ素子が構成され
ることになるこの実施例では2ビツトが単位領域になる
なお、第3図は第2図の概略平面図で4fi、31は第
1図(g)のS l 02膜10.Si3N4膜11a
、ポリシリ=ff712a、5loz膜13.Si3N
4膜14によって分離溝内に形成された電気絶縁領域で
ある。
〔発明の効果〕
このように本発明に係るSOI形半導体装置の製造方法
によると、単位島状領域毎に半導体領域が分離されてい
るので結晶欠陥が生じても他の領域に影響を与えないた
めに製造歩留シがよく生産性へ向上するとともに、半導
体特性もばらつきなく良好になる。また、領域を分離す
るために形成した溝は、単結晶層をエネルギー線アニー
ルによって形成する際は熱絶縁物を充填して熱を領域内
に閉じ込める機能をなし、単結晶層形成後は各領域を互
いに絶縁する電気絶縁物を充填する機能をなし、スペー
スを有効に利用して集積度を向上できる等数多くの効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(g)は本発明に係る半導体装置の製造
方法の一実施例における各工程の断面図、第2図は第1
図の実施例で製造したウエノ・を用いたMOSダイナミ
ックメモリの断面図、第3図はその概略平面図である。 2・書・・5102層、3・11+1・ポリシリコン層
、4,6.7,9.10.13 ・・・・S i 02
膜、5.8.11.11&、14 ・φ・・Si3N4
膜、12e・・嗜ホリシリコン膜、12a・・・・ポリ
シリコン、30・・・・単結晶層。 第1図・ 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁層上にポリシリコン膜を形成する工程と、このポリ
    シリコン膜に単位ビット毎の領域に分離するべく絶縁層
    に達するまで分離溝を形成する工程と、この分離溝内に
    熱絶縁物を形成する工程と、エネルギー線照射によって
    分離された領域毎にポリシリコン層を半結晶層に変化さ
    せる工程と、熱絶縁物を除去して分離溝内に電気絶縁領
    域を形成する工程とを有するSOI形半導体装置の製造
    方法。
JP59015115A 1984-02-01 1984-02-01 Soi形半導体装置の製造方法 Pending JPS60160646A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62181464A (ja) * 1986-02-05 1987-08-08 Sharp Corp 半導体集積回路素子
JPS63265464A (ja) * 1987-04-23 1988-11-01 Agency Of Ind Science & Technol 半導体装置の製造方法
JPH01125858A (ja) * 1987-11-10 1989-05-18 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法
JPH01264256A (ja) * 1988-04-15 1989-10-20 Agency Of Ind Science & Technol 半導体装置
WO1999003147A1 (en) * 1997-07-10 1999-01-21 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Thermally insulated integrated circuits

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