JPS6124246A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPS6124246A
JPS6124246A JP14417084A JP14417084A JPS6124246A JP S6124246 A JPS6124246 A JP S6124246A JP 14417084 A JP14417084 A JP 14417084A JP 14417084 A JP14417084 A JP 14417084A JP S6124246 A JPS6124246 A JP S6124246A
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JP
Japan
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oxidation
silicon
resistant material
film
silicon substrate
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JP14417084A
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Kohei Ebara
江原 孝平
Hideyuki Unno
秀之 海野
Susumu Muramoto
村本 進
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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】 (産業上の利用分野) 不発明は微細化に好適な素子間分離構造を有する半導体
装置およびその製造方法に関するものである。
(従来技術) 従来、半導体集積囲路における素子分離法としてMOS
 LSI の場合LOCO8法、バイポーラLSIの場
合pn接合分離あるいはアイソブレーナ法等が用いられ
てきた。しかし、LSIの寄生容量の低減、寄生トラン
ジスタの防止等のためには素子間′t−誘電体で完全に
分離することが理想的である。誘電体を用いた完全分離
法としてはこれまでにCEPIC技術、SO8技術、S
IMOX技術、FIPO8技術等がある。
(発8Aが解決しようとする問題点ン CEPIC技術は厚い多結晶シリコン層全形成し、研磨
やエツチングでSi面會加工するが、加工精度の点から
高密度大規模なLSIの素子間分離には適さない。SO
8技術はエピタキシャル成長され7IcSt*膜の結晶
性が不完全でかつ基板価格の点で難′点がある。SIM
OX技術は基板ahのスループットをあげるための高電
流イオン注入装置の開発が待たれている。又、基板内部
に埋め込まれ′fc酸化膜の膜厚増加が望まれる。
FIPO8技術は上記の各方法が有する問題点、例えば
高密度大規模化、結晶性、基板価格、製作スルーグツト
、埋め込まれた酸化膜厚等の点で優れた特徴をもつ技術
であるが、従来の製造方法では多孔質シリコンの熱酸化
の際、プロトン注入されたn形Si薄膜は横方向にも酸
化されるためパタン変換差−が生じ、それが素子間の分
離幅低減の障害となっていた。
(問題点を解決するための手段) 不発り」はFIPO8技術の上記問題点を除去するため
、多孔質シリコンの熱酸化の際、分離されるべき 単結
晶領域の側面と上面を耐酸化性材料で僚う工うにしたも
ので、その目的はLSIの素子間分離構造の微細化にあ
る。
上dCの目的全達成するため、不発明は多孔質シリコン
酸化膜によってシリコン単結晶領域がシリコン基板と完
全に分離された半導体装置において、該シリコン単結晶
領域の周囲の側壁が絶縁膜から成り、かつ該シリコン単
結晶の底面が多孔質シリコン酸化膜から成ること’t”
特徴とする半導体装置を発明の要旨とするものである。
さらに本発明はパタン形成された第1の耐酸化性材料に
覆われていないシリコン基板表面を異方性エツチングす
ることによってシリコン基板表面に段差を形成する工程
と、その段差部分において第1の耐酸化性材料の側壁と
シリコン基板の段差側壁に第2の耐酸化性材料を形成す
る工程と、このシリコン基板を陽極化成すること罠よっ
て第1の耐酸化性材料で被憶されかつ第2の耐酸化性材
料で周辺を囲まれたシリコン領域の下方のシリコンを多
孔質化する工程と、熱酸化によって多孔質シリコン領域
金熱酸化映にする工程金倉むことを特徴とする半導体装
置の製造方法を発明の要旨とするものである。
さらに本発明はパタン形成された第1の耐酸化性材料の
パタンの縁のシリコン基板表面に異方性エツチングに1
って7字溝を形成する工程と、8141の耐酸化性材料
゛の側壁上と、該7字溝において第lの耐酸化性材料が
存在する側の7字溝側壁上の両方に第2の耐酸化性材料
を形成する工程と、このシリコン基板を陽極化成するこ
とによって第1の耐酸化性材料で被覆され、〃・つ第2
の耐酸化性材料で周辺を囲まれ、たシリコン領域の同辺
と下方のシリコンを多孔質化する工程と、熱酸化によっ
て多孔質シリコン領域を熱酸化膜にする工程とを′含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を発明の要旨と
するものである。
次に本発明の詳細な説明する。なお実施例は一つの例示
であって、本発明の精神全逸脱しない範囲で、種々の変
更おるいは改良を行いうろことは19までもない。
第1図は垂直なシリコン段差の上部と側壁に耐酸化性材
料を設けた不発明の第1の実施例を示す。
第1図囚に示すようにp形シリ、コン基板lの上に熱酸
化11M2!e−形成し、その上に耐酸化性材料として
CVD 5i3Na膜3を、さらにその上にCVD 5
ift膜4を堆積した後、レジストパターン5を形成す
る。熱酸化膜2の膜厚は500λ、CVD ’S13N
m膜3 CD膜厚H1200^、CV D 5j02膜
4の膜厚は1200^、レジスト5の膜厚は1.5μm
とする。レジスト5t−マスクにして% 5ijN4膜
4からシリコン基板1まで反応性イオンエツチング(以
下RIEとかく)に工って順次エツチングして第1図(
B) 、 (C)を得る。第1図(C)に示すシリコン
基板1のエツチングされた深さhは約0.5μmとする
。レジスト5を除去した後、CVD5 t、N、膜6を
1000λ堆積して第1図0を得る。
CF、十ルを用いたRI’EICjうて第1図面を得る
5iaNa@3 、6をマスクにして陽極化成法によっ
てシリコン基板1に多孔質シリコン7全形成し第1図面
を得る。化成条件としては濃度が20〜50%の弗酸’
i用い、10−100 mA/m (D電流を通常使用
する。この時、SiO*膜4は短時間にエツチングされ
て消滅する。化成全史に進めて第1zG)を得る。多孔
質シリコン8によって底面を完全に覆わ゛れた単結晶シ
リコンの島aが得られる。これを熱酸化して第1図0を
得る。上記の島aはその底面が多孔質シリコン酸化膜9
で完全に徨われでいる。このように本発明は、プロトン
のイオン注入あるいは他の不純物拡散法を用いてSi基
板表面fn形化することなく、完全分離されたシリコン
島全形成できるという製造法の特徴を有する。
第2図は、テーパのついたシリコン段差の上部とテーパ
側壁に耐酸化性材料を設けた本発明の第2の実施例を示
す。
第1図囚及び(6)の工程を行って、第1図(6)の構
造をえた後、レジストを除去し、KOH系の溶液でシリ
コン基板をエツチングして第21囚を得る。、図中lO
はp型シリコン基板、11は熱酸化膜、12 B CV
D 5isN4膜、13 u CV D S io2膜
を示す。14はKOH系溶液による異方性エツチングに
よってシリコン基板lOに形成されたテーパで、テーパ
角θは5’4.7°である。この上にさらK CVD 
5IJN4膜15’11000λ堆積シ、B+イオンを
イオン注入して熱処理し、第2図03)t−得る。
16ホイオン注入されたB+の不純物拡散層である。
この領域16の深さHは0.3μm程度とし、不純物濃
度は10 ” cm ’ @ Piとする。この上にC
vDsiO217’i堆積し、CF4 +)hノRI 
E Ic L ツテCV D 5iftをエツチングし
第2図(C)K示す様に、段差側壁K CVD Sin
、17 f残丁。17 t 7 XりIc [、テSi
3N4膜15をCF4+H,のRIEによってエツチン
グし、シリコン基板lOの表面を露出させ、これを陽極
化成し、酸化して第2図(2)を得る。16’の領域の
シリコン酸化膜は熱酸化膜と同程度の耐エツチング性を
有する酸化膜となる。
第3図は、7字溝のついたシリコン段差の上部と7字溝
側壁に耐酸化性材料を設けた本発明の第3の実施例を示
す。
第31囚はシリコン基板19、熱酸化膜加、CVD S
i劇番膜21の上に方向性を有する映堆積法、例えばE
CR型プラズマ堆積法によってSjmNJ22を堆積し
た構造である。加の膜厚は例えば1σOo^、21の膜
厚は1200 A、22の膜厚は1500Aとする。 
20 、21の側壁に堆積したnの膜質は脆弱なため弗
酸系溶液によって容易に除去され、第3図03)が得ら
れる。弗酸系浴液によるエツチングを更に通行させて酸
化膜20をサイドエツチングし、第3図C)t−得る。
加のサイドエツチングの幅Wは0.5μm程度とする。
その後、KOH系溶液でシリコン基板19ヲエツテング
し第3図0を得る。シリコン基板19が(100)面の
時、bに示す様なり字溝が得られる。S 1 sNi 
@、22をCF4+LK:、m、6RIET除去し、C
VD si、N、膜23ヲ堆積し、RI Eで再度Si
3N4膜をエツチングし第3図@を得る。これを化成・
酸化してCVD SiO*換25全25ヲ堆積上にレジ
スト26を塗布して第3図面を得る。レジスト26とs
tow膜25全25のエツチング速度に保ってRIEで
エツチングし第3図面)t−得る。この構造によれば7
字溝すにSiO[R25が埋め込まれ表面が平坦になっ
ている。
ま7’ccは完全に分離されたシリコン島である。
この構成によれば。
(イ)シリコン率結晶領域の周囲の側壁が絶縁膜から成
っているため、周囲から完全分離されているため、周囲
の素子の影響を受けにくいこと (ロ)半導体装置の上面が平坦であるため、その後の加
工が容易であり、又配線の断線などが生ずるおそれが少
いこと (ハ)シリコン単結晶の周囲は7字溝に5f02が堆積
されてお9、従来のように熱酸化によって絶縁層を形成
していないので、熱処理による周囲への悪影響がないこ
と などの効果を有するものである。
なお、第3図C)から(2)の工程へ進む時、上述のK
OH溶液によるエツチングを行なう前に、リン酸系エツ
チング液でSi〜、換21 、22 i数10゜Aエツ
チングしてSi、N、膜21の庇全後退させ、酸化膜2
0. Si、N4膜21 、 Si基板19によってつ
くられた隙間KKOH溶液を容、易に進入させることも
シリコン基板内における均一な7字溝の形成には効果的
である。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば完全分離された8
1薄膜領域を得る製造方法について、熱酸化前後のその
Si薄膜領域のパタン変換差がないため分離間隔の小さ
な菓子分離構造を得ることが−Cきる。従って本発明に
よる素子間分離法はLSIの冒密度化、高速度化、大規
模化に大きな効果をもつ。
また第3図(G)に示″j構造によれば、島は周囲の素
子から完全に分離され、かつ上面が平坦であるので、後
の作業を行うのが容易である効果tl−有するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1IAは不発明の一実施例、第2図及び第3図は本発
明の他の実施例を示す。 1.10.19・p型Si基板 2.11.20・・・熱酸化膜 3.12.21・・・CV D S 1aN4膜4.1
3.17− CVD 5ift編5.26・・・・・・
レジスト 22・・・・・・・−・・−・プラズマ堆積法によるS
’aNJGk6 、15 、23− CV D 51s
N、a膜7.8・・・・・・多孔質シリコン膜 9.18.24・・・多孔質シリコン酸化膜14・・・
・・・・・・・・・シリコン基板表面のテーバ16・・
・・・・・・・・・・B+不純物拡散層25・・・・・
・・・・・・・cvp sio、膜特許出願人  日本
電信電話公社 第1図 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多孔質シリコン酸化膜によつてシリコン単結晶領
    域がシリコン基板と完全に分離された半導体装置におい
    て、該シリコン単結晶領域の周囲の側壁が絶縁膜から成
    り、かつ該シリコン単結晶の底面が多孔質シリコン酸化
    膜から成ることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)パタン形成された第1の耐酸化材料に覆われてい
    ないシリコン基板表面を異方性エツチングすることによ
    つてシリコン基板表面に段差を形成する工程と、その段
    差部分において第1の耐酸化性材料の側壁とシリコン基
    板の段差側壁に第2の耐酸化性材料を形成する工程と、
    このシリコン基板を陽極化成することによつて第1の耐
    酸化性材料で被覆されかつ第2の耐酸化性材料で周辺を
    囲まれたシリコン領域の下方のシリコンを多孔質化する
    工程と、熱酸化によつて多孔質シリコン領域を熱酸化膜
    にする工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  3. (3)パタン形成された第1の耐酸化性材料のパタンの
    縁のシリコン基板表面に異方性エッチングによつてV字
    溝を形成する工程と、第1の耐酸化性材料の側壁上と、
    該V字溝において第1の耐酸化性材料が存在する側のV
    字溝側壁上の両方に第2の耐酸化性材料を形成する工程
    と、このシリコン基板を陽極化成することによつて第1
    の耐酸化性材料で被覆され、かつ第2の耐酸化性材料で
    周辺を囲まれたシリコン領域の周辺と下方のシリコンを
    多孔質化する工程と、熱酸化によつて多孔質シリコン領
    域を熱酸化膜に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。
  4. (4)特許請求の範囲第3項記載の製造方法における熱
    酸化工程の後、更に該V字溝を堆積膜で埋め込み表面を
    平坦にする工程を行うことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
JP14417084A 1984-07-13 1984-07-13 半導体装置とその製造方法 Pending JPS6124246A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686343A (en) * 1992-12-22 1997-11-11 Goldstar Electron Co. Ltd. Process for isolating a semiconductor layer on an insulator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686343A (en) * 1992-12-22 1997-11-11 Goldstar Electron Co. Ltd. Process for isolating a semiconductor layer on an insulator

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