JPS6296392A - シリコン単結晶膜の製造方法 - Google Patents

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〕 この発明はＳＯＩ　（Ｓ１１ｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕ
ｌａｔｏｒ）の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ＳＯＩの製造方法の１つとして、ジャーナル・オ
ブーエレクトロケミカル・ンサイアティー（Ｊ、Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、１３０巻、１５７１頁、１
９８３年）に記載されているように、シリコン上の非晶
質絶縁膜に開口部を設け、選択的にシリコンのエピタキ
シャル成長を行ない、非晶質絶縁膜上での横方向成長を
利用する方法があり、これは横方向にエピタキシャル成
長するという意味で、ＥＬＯ（Ｅｐｌｔａ　−ｚｌａｌ
　Ｌａｔｅｒａｌ　Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）法と呼ばれ
ている。

この方法は、ＳＯ８（Ｓｌｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−８ａｐｐ
ｈｉｒｅ）など単結晶絶縁基板上のエピタキシャル成長
を用いる方法に較べると、結晶欠陥が少なく、どのよう
な面方位の単結晶膜も得られるという利点を有し、また
、非晶質絶縁基板上（あるいはシリコン上の非晶質絶縁
膜上）に多結晶シリコンなどを堆積した後、レーザーな
どでシリコン膜を溶解し単結晶化する方法に較べると、
時間が短い、ウニへ面内やウニへ間における再現性が高
いなどの利点を有しているという意味で、優れた方法で
あるとされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このＥＬＯ法では、成長時には基板とエピタ
キシャル膜はつながっているため、成長後に基板とエピ
タキシャル膜とを分離する必要がある。ＥＬＯ法では、
横方向の成長速度と縦方向との成長速度の比は、成長速
度の酊方位依存性でほぼ決するため、同じオーダーであ
る。絶縁膜上に分離されたデバイスを形成する為には、
少なくとも数μｍの厚さのエピタキシャル成長をする必
要があシ、従って、成長後に基板とエピタキシャル膜の
分離を行なうためには、もともとは開口部であった領域
のシリコンを数μｍ除去するなどの方法を用いる必要が
ある（部分酸化などで数μｍの厚さの分離をすることは
不可能である）。このような分離には当然ながら新たな
・母ターニングを必要とするため、プロセスの複雑化を
もたらし、また目合わせのための余裕を持たせる必要が
生ずるなどの欠点がある。一方成長機構に注目すると、
成長は開口部から横に広がっていくわけであるが、成長
の途中で格子欠陥が発生したとすると、その格子欠陥は
成長とともに成長方向に広がっていくため、その影響は
開口部から一定距離以上（その距離は格子欠陥が発生し
九距離）の領域だけに留り、その距離よシ内側には何等
の影響も及ぼさない。従って、開口部に近いほどシリコ
ン膜の結晶性は良いことが予想されるが、ＥＬＯ法に於
いては、その最も結晶性の良い領域をデバイスに使えな
いという本質的な欠点がある。

本発明の目的は、ＥＬＯ法の持っているこのような問題
点を解決した非晶質絶縁膜上のシリコン単結晶膜の製造
方法を提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明は、　ＥＬＯ法においてエピタキシャル成長の
種となる部分を横方向成長の前に、熱酸化によってシリ
コン基板と分離しておくことを特徴とする。即ち、シリ
コン基板上に凸部を設け、該シリコン凸部を熱酸化によ
って基板シリコンと分離した後、シリコン凸部にのみシ
リコンを選択的にエピタキシャル成長させることによっ
て、シリコン基板上の酸化膜の上にシリコン単結晶膜を
形成するものである。

〔作　用〕

横方向エピタキシャル成長の種となる部分はもともと基
板のシリコンであるため、欠陥もなく結晶性が良い。そ
のことば熱酸化によって基板と分離されたあとも変わら
ない。横方向に成長するほど結晶性は悪くなることが予
想されるが、その種領域を中心にデバイスを作れば、基
板と分離された酸化膜上に形成されるシリコン膜のうち
最も結晶性の良い領域をデバイスの活性領域とすること
ができる。

〔実施例〕

以下に、図示した実施例により、本発明を具体的に説明
する。

第１図（、）〜（ｄ）は本発明の工程を示すものである
。

（ａ）はシリコン基板１の上にシリコン凸部２を設けた
状態を示している。この工程には異方性ドライエツチン
グや化学エツチングを用いることができる。凸部２の上
は酸化シリコン膜３と窒化シリコン膜４でコートされて
いる。（ｂ）は（、）の工程の後、全面に窒化シリコン
５を堆積し、異方性ドライエツチングで側壁部以外の窒
化シリコン膜４を除去した状態を示す。（ｃ）は（ｂ）
の工程において露出していたシリコン部６を熱酸化し、
酸化シリコン膜７を形成した後、窒化シリコン膜を全面
除去し、凸部２の上の酸化シリコン膜３を除去した状態
を示す。熱酸化は酸化シリコン膜７が凸部２とシリコン
基板１が分離されるまで行なうことが重要である。この
ようにしてシリコン基板１上の酸化シリコン膜７の上に
エピタキシャル成長の種８′を形成することができる。

（ｄ）は選択的にシリコンのエピタキシャル成長を行な
った後の状態を示す。成長後のエピタキシャル膜を８に
て示している。選択的なシリコンのエピタキシャル成長
は、原料ガス５ＩＨ２Ｃｔ２にＫＣｌを加えることによ
って行なった。

この結果、１０−２０μｍ程度の大きさのデバイスを想
定するのであれば、格子欠陥がなく、表面形状の良いＳ
ＯＩ膜を得ることができる。

第１図においては、１つの種に関する部分しか示さなか
ったが、隣り合うｆ１９の距離をエピタキシャル膜厚に
較べて小さくすれば、第２図に示したように、基板１の
全面に平坦にエピタキシャル膜１０全得ることができる
。ただし、隣り合う行からエピタキシャルしてきたシリ
コンがぶつかった領域１１では必ずといっていいほど欠
陥が発生する。

この領域１１はデバイスの活性領域にすることば望まし
くないが、全体として平坦な表面を望む場合にはこのよ
うな方法を用いることになる。このぶつかった領域１１
は元のパターンから容易に予想することができるので、
デバイスを作るにあたって問題となることはない。これ
に対し第１図のような場合には、（ｄ）の状態でデバイ
ス間の分離が既に出来上がっているという特徴がある。

エピタキシャル成長前に第３図のような状態（第１図の
（ｃ）に対応する図）、即ち、種１２の片側だけが露出
しているような状態であれば、１方向に優先的に横方向
成長をさせることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、欠陥がなく表面形
状も良いｓｏｒを再現性良く得ることができる。本発明
方法をＥＬＯ法と比較すると、（１）素子間の分離が非
常に容易にできるように改善されており、分離に関する
グロセスが自己整合的になっているため、高密度化に対
応できる。

（２）結晶性が最も良い領域をデ・ぐイスの活性領域と
して使うことができる。

（３）　　実施例で示したように、最終的な形状として
既に素子間の分離ができた状態か表面が平坦な状態かな
どをノ々ターンによって選ぶことができる。

などの特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（＆）〜（ｄ）は本発明の１実施例の詳細な工程
を工程順に示す断面図、第２図と第３図は、本発明によ
る別の実施例を示す断面図である。 図において、１はシリコン基板、２は凸部、３は酸化シ
リコン膜、４は窒化シリコン膜、５は窒化シリコン、６
は露出していたシリコン部、７は酸化シリコン膜、８′
はエピタキシャル成長の種、８は成長エピタキシャル膜
、９はエピタキシャル成長の種車、１０はエピタキシャ
ル膜、１１はシリコンがぶつかった領域、１２はエピタ
キシャル成長の種をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコン基板上に凸部を設け、該シリコン凸部を
   熱酸化によつて基板シリコンと分離した後、シリコン凸
   部にのみシリコンを選択的にエピタキシャル成長させる
   ことを特徴とするシリコン単結晶膜の製造方法。