JPS61248438A - 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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JPS61248438A
JPS61248438A JP9036285A JP9036285A JPS61248438A JP S61248438 A JPS61248438 A JP S61248438A JP 9036285 A JP9036285 A JP 9036285A JP 9036285 A JP9036285 A JP 9036285A JP S61248438 A JPS61248438 A JP S61248438A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
silicon film
film
manufacturing
gas
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Pending
Application number
JP9036285A
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English (en)
Inventor
Fumitake Mieno
文健 三重野
Yuji Furumura
雄二 古村
Kikuo Ito
伊藤 喜久雄
Masayuki Takeda
正行 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)

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】 [概要] 多結晶シリコン膜をシリコン基板に選択成長する製造方
法であって、その際、添加する多結晶化ガス(メタンガ
スなど)の添加量を加減して、多結晶シリコン膜の粗密
度を調節する。即ち、添加量を増加すれば、粗い多結晶
シリコン膜が得られ、添加量を減少すれば、密度の高い
多結晶シリコン膜が得られる。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に、多結晶シ
リコン膜の選択成長に関する。
ICなどの半導体装置の製造方法では、多結晶シリコン
膜が広(使用されているが、それは多結晶シリコン膜が
シリコン基板と同材質であって、酸化して絶縁膜にした
り、導電性を与えて配線に用いたりして、好都合に利用
できるからである。
従って、このような多結晶シリコン膜を簡便に形成する
こと、換言すれば、その形成工程を簡易化することは製
造コストを低下させるだけでなく、ICの高品質化、高
性能化の面からも、非常に望ましいことである。
[従来の技術] 従来、半導体装置の製造方法においては、多結晶シリコ
ン膜を化学気相成長(CVD)法によって被着し、これ
をフォトプロセスを用いてパターンニングする方法が採
られており、第4図(a)〜(C)はその一実施例を示
している。
即ち、第4図(a)に示すように、シリコン基板1上の
二酸化シリコン(SiO2)膜2に設けられたコンタク
トホール3に多結晶シリコン膜4を被着する場合、図の
ように、全面に導電性の多結晶シリコン膜4を被着する
。次いで、同図(blに示すように、コンタクトホール
3のみを被覆するレジスト膜パターン5を形成する。次
いで、同図(C)に示すように、そのレジスト膜パター
ン5をマスクにして、5i02膜2上の多結晶シリコン
膜をエツチング除去し、コンタクトホール3にのみ多結
晶シリコン膜を残存させ、最後にレジスト膜パターン5
を除去する。
これは、コンタクトホール3にアルミニウム電極を接続
する工程で、シリコン基板に直接アルミニウムを被着す
ると、アルミニウムの中に基板からシリコンが溶は出し
て、色々と弊害を起こすから、それを防ぐための多結晶
シリコン膜の形成方法である。
また、第5図(a)〜(C)は半導体装置の製造方法の
うち、I OP (Isolation of 0xi
de and Po1ysilicon)と称する素子
分離帯の形成方法の工程順断面図である。同図(alの
ように、シリコン基板1にU溝6を作成し、その内面に
5i02膜7を形成した後、多結晶シリコン膜8を被着
する。次いで、同図(b)に示すように、上面の多結晶
シリコンwA8を窒化シリコン(Si3 N4 )膜9
面まで研磨除去する0次いで、同図(C)に示すように
、U溝6上を酸化して、5i02膜7“を形成し、素子
分離帯を完成する。
尚、多結晶シリコン膜を被着させるには、例えば、シリ
コン基板1を数100℃に加熱し、減圧CVD法によっ
てモノシラン(SiF2)などの反応ガスを分解して被
着させる方法が用いられる。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、このように多結晶シリコン膜を全面に被着し
たり、あるいは、厚く被着して研磨したりする形成方法
は、非常に工数のかかる形成方法である。
従って、これを簡易化するために、発明者たちはシリコ
ン基板上にのみ多結晶シリコン膜を選択的に被着させる
方法を提案した(出願番号:特59−253576参照
)。
その提案によれば、フォトプロセスが不要になるなど、
大変に工程が筒素化される。しかし、更に、このような
多結晶シリコン膜の粗密度(多孔度)をコントロールす
れば、処理工数が一層少な(なって、且つ、ICを高品
質化することが明白である。
本発明は、この点に着目し、選択的に形成する多結晶シ
リコン膜の粗密度が調整できる半導体装置の製造方法を
提案するものである。
[問題点を解決するための手段] その目的は、塩素系化合物を含む反応ガスに、メタンガ
ス、アンモニアガス、酸素ガス、トリクロルエチレン、
その他の多結晶化ガスの一種、又は、その複数種を添加
して、シリコン基板に多結晶シリコン膜゛を選択的に気
相成長し、前記多結晶化ガスの添加量を加減して、前記
多結晶シリコン膜の粗密度を調整するようにした半導体
装置の製造方法によって達成される。
[作用] 即ち、本発明は多結晶化ガスの添加ガス量を加減して、
選択成長する多結晶シリコン膜の粗密度を調節する製造
方法で、そうすれば、粗い多結晶シリコン膜を選択成長
し、その酸化速度を早くして、処理工数を減少させたり
、また、逆に高密度な多結晶シリコン膜からなる電極を
選択形成することができる。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図+8)、 (b))は本発明にかかる製造方法の
形成工程順断面図を示している。同図(alに示すよう
に、予めシリコン基板11上に選択的にSi3N4膜1
2が形成されているとする。
このようなシリコン基板をCVD装置に挿入して、キャ
リアガスと共に反応ガスを送入する。送入ガスは下記の
ような成分にして、シリコン基板を約900℃に加熱す
る。
水素(H2)(キャリアガス):60f/分トリクロル
シラン(SiHCl2)  : 1 g/分1%メタン
(CH4) /H2: 500cc/分そうすると、第
1図中)に示すように、Si3N4膜12の上には被着
せずに、シリコン基板11の上にのみ多結晶シリコン膜
13が被着する。その際、1%メタン(CH4)/H2
のガス流量を、100cc/分ないし1000cc/分
に変化させると、多結晶シリコン膜の粒度がガス流量の
増加と共に大きくなる。逆に云えば、多結晶シリコン膜
内の間隙が、そのガス流量の増加と共に増える0例えば
、100cc/分では間隙は殆ど零に等しいが、100
0cc/分では直径500人程度の空孔ができて、多孔
質化が進む。
このメタン(OH4)ガスを多結晶化ガスと呼び、メタ
ンの他、アンモニア(NH3)、酸素(02)、−酸化
窒素(No)、笑気ガス(N2.0)、)ジクロルエチ
レンなどが、同様にシリコン膜を多結晶化させるガスで
ある。従って、メタンの代わりにそれらのガスを使用し
ても、同様の状態か得られる。一方、これらの多結晶化
ガスを添加しなければ、単結晶シリコンが形成される。
コノヨウにして、多結晶化ガスの量をコントロールする
と、成長する多結晶シリコン膜の粗密度が制御される。
尚、反応ガスにはトリクロルシラン(SiHCl2)の
代わりにジクロルシラン(SiH2C12)と塩酸(H
CI)との混合ガスを用いても、同様の選択成長が得ら
れ、且つ、同様に、その粗密度が調整できる。
また、多結晶シリコン膜はシリコン以外の部分には被着
せず、上記のSi3N4膜12の代わりに、5i02膜
や他の膜を形成しておいても良い。
次に、本発明を適用する工程例について説明する。第2
図Tal〜(C)は本発明を適用するIOP素子分離帯
の形成方法の工程順断面図である。
まず、第2図(alに示すように、シリコン基板11に
U溝16を形成し、その内面を酸化して、5i02膜1
7を形成した後、方向性ドライエッチを利用して、U溝
底面の5i02膜を除去して、シリコン基板11を露出
させる。尚、19はSi3N4膜マスクである。
次いで、同図(′b)に示すように、本発明にかかる選
択成長法によって、粗い(ポーラスな)多結晶シリコン
膜18を被着する。そうすると、図のように、U溝16
の中にのみ多結晶シリコン膜が成長して、U溝が埋没さ
れる。且つ、Si3N4膜19の上には成長しない。次
いで、同図(C1に示すように、U溝16上の多結晶シ
リコン膜18を酸化して、5i02膜17°を形成し、
Si3N4膜19を除去して、素子分離帯に仕上げる。
このような方法は、従来例(第5図参照)のようにSi
3N4膜上に被着した多結晶シリコン膜を研磨除去する
工程が不要になり、且つ、粗い多結晶シリコン膜面を酸
化して、5i02膜17′を形成するために、酸化速度
が早くなって、工数が低減できる。なお、この形成方法
によれば、底面でシリコン基板と多結晶シリコン膜とが
直接接触しているが、純粋な多結晶シリコン膜は絶縁性
であり、また、シリコン基板の接触面には、通常、チャ
ネルストッパ層20(第2図(C1に図示している)が
形成されているから、問題にはならない。
次に、第3図(al〜(d)は絶縁膜素子分離法として
著名なLOCO3法に、本発明を適用する具体的実施例
である。まず、同図(a)に示すように、シリコン基板
21の上にSi3N4膜22を選択的に形成する。その
Si3N4膜部分が素子形成領域である。
次いで、同図(b)に示すように、本発明を適用して、
シリコン基板面に粗い多結晶シリコン膜23を被着する
。次いで、同図tc+に示すように、その多結晶シリコ
ン膜23を酸化して、5i02膜23’とした後、Si
3N4膜22を除去する。この時、粗い多結晶シリコン
膜23の酸化速度は早く、処理工数が低減される。
次いで、Si3N4膜が除去された露出シリコン基板2
1に単結晶シリコン膜24を選択的にエピタキシャル成
長する。選択的エピタキシャル成゛長は既に良く知られ
ている方法である。
かくして、この単結晶シリコン膜24に半導体素子を形
成する。このような形成方法によれば、5i02膜は熱
酸化膜であるから、絶縁耐圧が良くて、高品質なICが
形成される。且つ、この形成方法によれば、従来のLO
CO3法の最大の問題点であったバーズビークの発生が
ない。バーズビークはICの微細化を阻害するもので、
その点からICを高品質化させる意義は大きい。
その他、本発明を通用する実施例として、多結晶シリコ
ン配線層を形成する場合があり、その場合は、導電性を
良くするために、高密度な多結晶シリコン膜を選択成長
する方法を用いる。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、多結
晶シリコン膜が選択成長できて、その多結晶シリコン膜
の粗密度が調節されるため、製造工数が減少して、製造
コストの低減に役立ち、且つ、ICなど半導体装置の品
質・性能の向上にも寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(al、 (blは本発明にかかる製造方法の工
程順断面図、 第2図(al〜(Q)は本発明を適用するIOPの形成
方法の工程順断面図、 第3図(a)〜(d)は本発明を適用する他側の製造方
法の工程順断面図、 第4図(a)〜(0)は従来の多結晶シリコン膜を形成
する製造方法の工程順断面図、 第5図(M)〜(0)は従来のIOPの形成方法の工程
順断面図である。 図において、 1、11.21はシリコン基板、 2、 7. 7 ’、 17.17”、 23”は5i
02膜、4、 8.13.18.23は多結晶シリコン
膜、9、12.19はSi3N4膜 を示している。 +衿gA肖υが壜方5乏 第1図 漆発申IOP硝忍状形賎°か± 第 2 図 不戚シ日月りイむ例の」1才尺戊表方遜とa!3  図 B→几鼾リすニの性成方法 ta 4 閃 従訃LOPのyfA/八゛方へ 第 5 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコン基板に多結晶シリコン膜を選択的に気相
    成長する製造方法であつて、塩素系化合物を含む反応ガ
    スに、多結晶化ガスの一種、または、複数種を添加し、
    該多結晶化ガスの添加量を加減して、前記多結晶シリコ
    ン膜の粗密度を調整するようにしたことを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. (2)前記多結晶シリコン膜を、U溝内の底面に露出し
    たシリコン基板に選択的に気相成長して、該U溝を埋没
    させるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記多結晶シリコン膜を、シリコン基板上に選択
    的に気相成長し、該多結晶シリコン膜を酸化して素子間
    絶縁膜とするようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
JP9036285A 1985-04-25 1985-04-25 半導体装置の製造方法 Pending JPS61248438A (ja)

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