JPS6284509A

JPS6284509A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPS6284509A
Application number: JP22272485A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Arimoto; 由弘有本; Shigeo Kodama; 児玉　茂夫
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1987-04-18
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPH0773096B2

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〕Ｓｏ１作成のためにシリコンの帯域溶融法を一採用し、
シリコンの再結晶化の品質を向上させるために、シリコ
ン基板の一部を露出する際にメカノケミカル研摩法を用
いる。

〔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、帯域溶融
法によりＳＯＩ　（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｏｎ
　Ｉｎ５ｕ−１ａｔｏｒ）素子を凹凸を形成した基板上
に多数形成する方法に関する。

〔従来の技術〕

帯域溶融法を用いたＳＯＩ素子の形成方法を説明すると
、先ず、シリコン基板表面に方形の凹所を格子状に形成
する。次いで、こうして形成されたシリコン基板の凹凸
表面を酸化してＳｉＯ□膜を形成する。ＳｉＯ□膜上に
ＣＤｖ法でシリコンを堆積した後、その上にＳｉＯ□／
５ｉＪｎ膜などにより堆積したシリコンノ溶融時におけ
る変形の防止および、各種汚染の防止等の目的でキャッ
プ層を形成する。そして、ランプ、カーボンヒーター等
でＳｉｎ、膜上のシリコンを帯状に溶融し、再結晶化す
る。その後、シリコン基板あるいはその上のＳｉＯ□膜
の凸部の頂面が露出する高さまで、キャップ層および再
結晶化シリコン層を除去すると、シリコン基板の凹部内
に再結晶化シリコン領域が５ｉ０２膜によって分離され
て形成される。この分離された再結晶化シリコン領域を
活性領域としてＳｏｌ素子を形成することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記帯域溶融法によるシリコンの溶融再結晶化法では、
Ｓｉｎｇ膜上にＣＶＤ法で形成されるシリコンがどうし
ても多結晶質であり、単結晶が形成されないために、溶
融・再結晶化した場合に再結晶層の品質が劣るという問
題がある。

そこで、シリコン基板の凹部表面は素子分離のために５
ｉ０２が必要なので、シリコン基板の凸部表面のＳｉ０
ｇ膜を選択的に除去して、露出したシリコン基板凸部上
にシリコンをエピタキシャル成長させ、このエピタキシ
ャル成長シリコン領域を再結晶化の核として利用するこ
とにより、再結晶化シリコンの品質を高めることが考え
られる。しかし、シリコン基板の凸部上のＳｉ０ｇ膜を
選択的に除去するために、レジストを用いたフォトリソ
グラフ法を採用したところ問題を生じた。すなわち、基
板の凹部が深いとレジストが均一に塗布されず、また凹
凸の肩部でのレジストの密着性がよくないので、基板の
凸部上のＳｉｎ、をエツチングするときに、基板の凹部
の底あるいは側面のＳｉ０ｇ膜までが除去されてピンホ
ールが発生することが多々見られた。

また、基板の凸部上においても、ＳｉＯ□がエツチング
されたその境界領域にＳｉ０ｇ膜による段差が発生する
ため、溶融・再結晶化の際にこの段差の部分に結晶欠陥
が生ずることがあった。同様に、基板の凸部上の５ｉ（
ｈの肩部がなめらかでないために、この部分でも溶融・
再結晶化の際に結晶欠陥が発生するという問題があった
。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
上記問題点を解決するために、シリコン基板の凸部上の
ＳｉＯ□膜、一般的には、絶縁膜を選択的に除去するた
めに、凸部上の絶縁膜のメカノケミカル研摩を行なう。

このメカノケミカル研摩によればレジストのむらという
問題は本質的に存在せず、しかも、基板の凸部上の研摩
跡も本質的に平坦であって、露出されたシリコン基板と
研摩されずに残る絶縁膜の境界部に段差が発生すること
もない。さらに、メカノケミカル研摩によれば、基板の
凸部上の絶縁膜の肩部も角がとれて丸味をおび、滑らか
になる。こうして、メカノケミカル研摩によれば、基板
の凹部の底や側面にピンホールが発生すること、あるい
は溶融・再結晶化シリコン中に結晶欠陥が発生すること
が防止され、高品質の再結晶化シリコンが得られる。

ここにメカノケミカル研摩法は、粒径数１０人のシリカ
のアルカリ溶液を用いて毛足の長い柔軟質刷毛（パフ）
で行なう研摩法であり、シリコンに欠陥を発生させない
研摩法としてよぐ知られた技術である。また、この刷毛
のかわりに比較的柔軟な合成樹脂板を用いても良い。本
発明は、このメカノケミカル研摩法の研摩ゆえの特質と
毛足−の長い柔軟な刷毛による凹凸面への作用を利用す
るものである。

〔実施例〕

絶縁膜としてＳｉＯ□膜を用いる例について説明する。

第１図を参照すると、シリコン基板１　（面方位：（１
００））を熱酸化し、表面に厚さ３０００人程度のＳｉ
ｎ、膜２を形成する。

第２図を参照すると、フォトリソグラフ法により５ｉ０
２膜２に方形の開ロバターン３を格子状に配して形成す
る。方形パターン３の各辺はシリコン基板１の＜　１１
０＞方向に直角または平行とし、１辺の大きさは例えば
、５００μｍとする。

第３図を参照すると、格子状に残されたＳｉ０ｇ膜２を
マスクとして８０℃のＫＯ１１溶液によりシリコン基板
１を選択的にエツチングし、深さ３０〜４０μｍ程度の
凹部４を形成する。

第４図を参照すると、Ｓｉｎｇ膜２除去後、前面に熱酸
化により厚さ１〜２μｍのＳｉｎ、膜５を形成する。こ
のとき、必要に応じて、さらにＣＶＤ法により５ｔ（ｈ
　、　Ｓｉ３Ｎ４などをその上に堆積して絶縁耐圧を向
上させることができる。

第５図を参照すると、メカノケミカル研摩によりシリコ
ン基板１の凸部上の５ｉＯ１膜５を選択的に除去する。

このメカノケミカル研摩を実施するに当っては、例えば
、従来、シリコンウェーハの鏡面研磨に用いられている
装置においてＴＩＺＯＸ　１３００〔研摩剤；の商品名
〕を用いて行なう、このメカノケミカル研摩によればＳ
ｉｎｇ膜５の肩部がダして丸味をおび、かつＳｉｎｇ膜
５の除去部とシリコン基板１の露出部との境界の段差は
発生しない。しかも、凹部内のＳｉＯ□膜５にピンホー
ルが発生することもない。

第６図を参照すると、ＣＶＤ法で全面にシリコン層６を
厚さ３〜２０ＩＩｍ程度堆積し、表面を酸化後ＣＶＤ法
でＳｉ３Ｎ４を堆積して厚さ２ｕｍ程度のＳｉｎ。

／５ｉＪ４からなるキャップ層７を形成する。このとき
、シリコン基板１の凸部上はＳｉＯ□膜５が存在しない
ので、シリコン層６はシリコン基板ｌに関してエピタキ
シャル成長し、単結晶領域８を形成する。

キャップ層７を形成後、ランプ、カーボンヒータ、タン
グステンヒータ等の棒状加熱源でシリコン層６を帯状に
溶融し、再結晶させる。するとシリコン基板１の凸部上
の単結晶シリコン領域８が存在するために、そこから再
結晶が進行し、再結晶化シリコンは全体の品質が向上す
る。また、シリコン基板１の凸部の研摩跡は平坦であり
、かつ肩部のＳｉｎｇ膜５はなだらかな丸味をおびてい
るので、これらの箇所が原因となって再結晶化シリコン
に結晶欠陥が発生することもない。

次に、深いシリコン領域が必要な場合にはキャップ層７
を除去した後、ＣＶＤ法によりシリコンをエピタキシャ
ル成長させ、凹部をうめる。

第７図を参照すると、シリコン基板ｌの凸部の頂面より
上方の部分をメカノケミカル研磨により除去すると、シ
リコン基板１の凹部内にＳｉＯ□膜５で分離された再結
晶化シリコン領域（島状領域）９が形成され、ここを活
性領域として半導体装置を作成することが可能である。

上記実施例では、シリコン基板の凹所内に単一の再結晶
、シリコン領域を形成したが、例えば、第６図で、堆積
するシリコンにｎ４形ドーパントをドーピングし、かつ
堆積するｎ゛形シリコン層の厚さを凹所の深さに関して
薄く形成し、その後、溶融・再結晶化し、キャップ層を
除去してから、露出したｎ゛形再結晶シリコン層上にｎ
−形シリコン層をエピタキシャル成長し、次いでシリコ
ン基板の５所の高さまで頂面を平坦化することにより、
シリコン基板の凹所内にｎ゛形埋込層とｎ−形エピタキ
シャル成長層を形成することも可能である。このｎ′″
形埋込層は単にｎ”形層下に埋め込まれているだけでな
く、その端部が表面まで延在しているのが外部電極との
接合が容易であるという利点を有している。

〔発明の効果〕

本発明によれば、シリコン基板の凹部内に絶縁膜を介し
てシリコンの溶融・再結晶化領域を形成するに当って、
シリコン基板の凸部上にエピタキシャル成長したシリコ
ン領域を再結晶化の核とすることにより再結晶化シリコ
ンの品質を向上し、かつシリコン基板の凸部上の絶縁膜
除去による段差の発生をなくし、シリコン基板の凸部の
肩部の絶縁膜をなめらかにすることにより、再結晶化シ
リコンに結晶欠陥が発生するこ、とを防止すると共に、
絶縁膜にピンホールが発生して絶縁耐圧が劣化すること
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の方法を実施する１連の工程を
説明する断面図である。 ■・・・シリコン基板、　　２・・・ＳｉＯ□膜、３・
・・開口部、　　　　　４・・・凹部、５・・・５ｔｏ
Ｊｉ、　　　　　　６・・・シリコン層、７・・・キャ
ップ層、８・・・エピタキシャル成長シリコン領域、９・・・再
結晶シリコン領域。

Claims

【特許請求の範囲】１、シリコン基板上に複数の凹部を穿設し、こうして形
成された該シリコン基板上の凹凸面上に絶縁膜を形成し
、該絶縁膜上にシリコン層を堆積し、該シリコン堆積上
にキャップ層を形成した後、加熱して該シリコン堆積層
のシリコンを溶融し再結晶化する工程を含む半導体装置
の製造方法において、上記シリコン層の堆積工程に先立って、上記シリコン基
板の上記凸部上の上記絶縁膜をメカノケミカル研摩によ
り選択的に除去し、よって、該シリコン基板の該凸部の
頂面を露出させ、かつ露出した該シリコン基板と除去さ
れずに残る該絶縁膜との境界境域を平坦にすると共に、
該シリコン基板の上記凹凸に対応して存在する該絶縁膜
の肩部に丸味を与えることを特徴とする方法。