JPS6028387B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6028387B2
JPS6028387B2 JP8887179A JP8887179A JPS6028387B2 JP S6028387 B2 JPS6028387 B2 JP S6028387B2 JP 8887179 A JP8887179 A JP 8887179A JP 8887179 A JP8887179 A JP 8887179A JP S6028387 B2 JPS6028387 B2 JP S6028387B2
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etching
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豊樹 竹本
博 分部
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01L21/76264SOI together with lateral isolation, e.g. using local oxidation of silicon, or dielectric or polycristalline material refilled trench or air gap isolation regions, e.g. completely isolated semiconductor islands
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、バィポーラ・ト
ランジスター、FET各種メモリー素子、パワー素子等
の半導体装置特性向上を目的とし、アクティブ領域を全
て電気的に絶縁させその電気的特性を箸じるしく向上さ
せることを目的としている。
アクティブ領域の分離は、バィボーラ素子あるいはメモ
リー素子についてはP−N接合分離を使用している。
側面分離については1部酸化膜分離あるいは多結晶分離
を行なっているが、下面を絶縁膜分離したものは、後に
のべる特殊な例外を除いては存在しない。一方下面絶縁
分離を実施する利益として多くのことがあげられる。そ
の1つは基板ーェピタキシヤル層間の容量の減少に伴な
う利点で、バィボーラトランジスターについては、fT
の増加、スイッチング速度が早くなり、またMOSIC
については、SOS(Smcono中Saphise)
基板を用いたICの例でもわかる通りスイッチング速度
の改善と、低消費電力‘性がある。
また接合形FETデバイスにおいて、その低雑音化をは
かるため相互コンダクタンスgmを増加させると、それ
に伴なし、容量が増加し理想的な低雑音性はなかなか実
現出来ない。このgmとCの強い相関関係を絶縁分離す
ることにより箸じるしく改善できる。しかしながら従釆
この理想的な構造である、下面絶縁分離を試みた例を図
に従って示す。
第1図aで1はサフアィ等の単結晶基板であり、シリコ
ンとのミスフィットが非常に少ない絶縁基板である。
2は1なる基板上に堆積されたエビタキシャルシリコン
膜である。
この上に第1図bに示すごとく酸化膜分離3、ベース拡
散4、ェミッター拡散5をほどこすことにより、バィポ
ーラトランジスターが出来あがる。しかしながら、この
構造には重大な欠陥がある。
すなわち、ェピタキシャル成長膜の結晶膜に関してであ
る。ェピタキシャル成長膜はサファイア基板1を使用し
ているため、結晶成長時にAIが中に混入しやすく、そ
れがキラーとして働き、バィポーラデバィス等のマィノ
リティキャリアを使用するデバイスのhfe等の特性を
著じるしく劣化せしめる。またMOS等のデバイスでは
その影響はいちじるし〈はないが、AIの影響や表面リ
ークの関係で、サブスレッンホールド電流が流れやすく
又、クリープ等が起こりやすい。第2図は多孔質分離に
より下面絶縁分離を行う従来の方法を示す。
第2図aはn形シリコン基板11にp型健込み拡散12
を実施し、n形ェピタキシヤル13を再度実施し、その
後p形拡散14を施す。
この工程でn形領域15がp形の埋込領域12及び拡散
領域14により囲まれた構造となっている。この素子を
HF溶液中で電界を印加し多孔質処理を施すと、p形領
域12,14は多孔質化する。この状態で酸化処理を施
すと、第2図bに示すごとく、多孔質領域が酸化され、
酸化膜16が生成され、n形領域15は島状となり酸化
膜で底部あるいは側部が覆われた構造となる。しかしな
がらこの構造も大きな欠点が生じる。この1つはn形島
状領域15の側面の多孔費部が酸化の際、表面に凸、凹
部を作りデバイスを製作の際、その段差部で配線切れ等
を発生しやすいことであり、今1つの欠点は底部の酸化
膜の密度が十分でなく、島部15の基板11間のりーク
を生じることである。
他の1つの欠点は多孔質化の際に使用する沸酸が多孔質
膜中に入りこみ、長期信頼性に若干の危県があることで
ある。また多孔質層とその酸化条件と島状領域15の関
係により、ウェハーにクラツクが生じやすいことである
。以上述べたように従釆法の底面絶縁分離は色々と問題
があり、それが現在広く用いられていない大きな理由で
もある。
本発明は以上の欠点をなくし、非常に簡便な方法で底面
絶縁をはかるものである。
本発明を実施例に従って逐次説明する。
第3図aにおいて21はシリコン基板、22は選択的に
開孔されたSiが4膜を示す。
ここで、Si3Nぷ葵22の厚さはたとえば0.2山m
とする。bにおいて、Si3N4膜22をマスクとして
シリコン基板21を関孔し開孔部23をたとえば中を3
ムm、深さを1仏mに形成する。この際通常のケミカル
エッチでは開孔側面がゆるやかになるため、本実施例で
はプラズマエッチ、スパッターヱツチなどの手段でシリ
コンを開孔した。当然イオンミーリング法で行なっても
同様にシャープな開孔面が得られる。尚、関孔部23の
深さは、必要な素子領域の深さに応じてその寸法が定め
られる。この急峻な閥孔面に対し、cにおいてSiが4
膜24を減圧CVD法によってたとえば厚さ0.2仏m
に付着させる。減圧CVD法を選んだ理由は主に付着粒
子の移動度が通常のCVD法に比し大きいため、側面付
着が容易であることを最大の理由としている。もちろん
通常のCVD法あるいはPVD法を用いても程度の差は
あれ、側面に付着はする。第3図dにおいて、矢印のご
とくスパッタエッチ法により、Si3N4勝24を除去
する。
スパッターェッチ法は、エッチングの直線性が優れてい
るため、側面のSi3N4膜24はエッチングされず、
図dのごとく上面及び凹部シリコン上面のみがエッチン
グされる。すなわち側面Sj3N4膜24が残ることと
なる。その後eに示すように、シリコン基板21のエッ
チングを行なう。たとえばこのエッチングはケミカル・
エッチにより0.5仏mなされる。このエッチングを終
了後、酸化を実施すると、露出したシリコン面に酸素分
子が拡散し、酸化工程が進む。
ある時間の酸化工程を行ない酸化物領域27を形成する
と、fに示すように25なる単結晶シリコン島領域下面
が両側から酸化によりつながり、また酸化シリコンを表
面迄膨張させると平面の平坦化が可能となる。酸化条件
は、たとえば6.5気圧の高圧で1050q0220分
である。尚、26はSi3N4が酸化されたシリコン酸
化膜を示す。その後シリコン表面のSi3N4膜22を
除去すると、gに示すように、単結晶シリコン25の下
面、側面が酸化物領域27により園こまれた構造となる
。第3図hは該構造にバィポーラトランジスターを製作
した例を示し、hで28は埋込領域、29はコレクター
コンタクト部、30はベースコンタクト部、31はヱミ
ッター部をあらわしている。
本発明の第2の実施例を第4図に示す。第4図a,bは
前述の実施例と同一であるが、cにおいて、AI40を
電子ビーム蒸着法等の直線性の優れた方法により蒸着を
行なう。通常の真空蒸着法では、関孔部の側面にはAI
は付着しない。dにおいてはこの上から減圧℃VD法あ
るいはPlasma付着法により、Si3N4膜41を
付着させる。減圧CVD法はステップカヴアレツジが優
れた方法であり、関孔部側面にもSi3N441が付着
される。その後AI40の全面エッチを行なうと、AI
上のSi3N4膜はピンホ−ルが多く、ここからエッチ
ング液又はエッチング気体が浸透し、AI膜上のみのS
i3N4膜41がリフトオフされる。リフトオフされた
、該素子の断面構造をeに示す。この第4図eの構造は
、第3図dの構造と同一であり、その後は第3図e以降
に示した工程を実施することにより、本発明の構造のご
とく側面並びに下面が酸化膜により分離された構造とな
る。以上述べた2つの実施例に限らず、本発明はSi3
N4生成、AI生成等の特質と各膜のエッチング特性が
、関孔部の側面及び底面部で異なってし、ことを利用す
る方法であればいずれの方法も採用することが可能であ
る。
以上のように、本発明の効果は単結晶部と基板間の容量
、あるいは単結晶部と基板間に存在するりーク電流を少
なくすることを第1の目的としているが、その他の大き
な特長は耐酸化性膜であるSiぶ4膜が単結晶都側面に
存在することである。通常このような酸化膜分離が他の
手段で仮りに可能となった場合でも、酸化膜分離を実施
した素子はその後の多くの工程で長時間の酸化処理が行
なわれる。この場合、Si3N4膜がないとその酸化工
程により、側面がますます酸化され、有効単結晶部の大
きさが工程のたびごとに徐々に小さくなり、素子形成部
分が4・さくなる不都合が生じる。Si3N4膜が該構
造の側面に存在する本発明においては、そのようなこと
が生ぜず、酸化処理の前後で素子形成部のパターン中は
変化しない。更に、本発明素子はあらかじめ、関孔都側
面に耐酸化性膜をもうけ、その部分が酸化膜によりちよ
うど満たされる所で酸化工程を中止すれば、普通のSi
3N4膜を用いた酸化膜側面分離法で横方向に酸化が進
むことにより生じる、バードピーク、バードヘッド等の
凸部が、原理的に生じにくく、そのため平坦性にきわめ
て優れた特性を有することとなる。
すなわち、本発明に係る半導体装置では、開口部に耐酸
化性膜が形成されているので酸化膜によるバードヘッド
、バードピークがなく、素子の良好な平坦化が実現され
る。以上のごとく、本発明に依れば、素子形成の表面パ
ターンを大きくすることなく絶縁分離領域を形成出来、
しかも表面と平坦に出来、高密度な半導体装置の製造に
大なる工業的価値を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図a,b、第2図a,bはそれぞれ従来の分離法の
工程図、第3図a〜hは本発明の第1の実施例の分離法
の工程図、第4図a〜eは本発明の第2の実施例にかか
る分離法の工程図である。 21…・・・シリコン基板、22,24・・・・・・S
j3N4膜、23・・・・・・開孔部、25・・・・・
・単結晶シリコン島領域、26・・・・・・シリコン酸
化膜、27・・・・・・酸化物領域。 第1図 第2図 第3図 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体層表面に第1の耐酸化性膜パターンを形成す
    る工程と、上記耐酸化性膜パターンをマスクに上記半導
    体層を所定量エツチングし複数個の開口部を形成する工
    程と、上記開口部側面に第2の耐酸化性膜を形成する工
    程と、上記第1、第2の耐酸化性膜をマスクとして上記
    半導体層の露出部分の酸化処理を行ない、上記半導体層
    から成る複数の島領域の底面部に上記半導体層を酸化し
    てなる絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
JP8887179A 1979-07-12 1979-07-12 半導体装置の製造方法 Expired JPS6028387B2 (ja)

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