JPS63306620A - 半導体装置の製造方法 - 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】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ０発明の概要 Ｃ１従来技術［第２図、第３図］ Ｄ１発明が解決しようとする問題点 Ｅ１問題点を解決するための手段 Ｆ１作用 Ｇ、実施例［第１図］ Ｈ７発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造方法、特に半導体基板上の絶
縁層上に半導体結晶薄膜を形成する半導体装置の製造方
法に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、 半導体基板の上の絶縁層上に半導体結晶薄膜を広く且つ
低工数で形成するため、 半導体基板の露出部を種として固相成長により半導体結
晶薄膜を絶縁層上に形成した後、該主導体結晶薄膜を種
結晶として選択エピタキシャル成長を行うものである。

（Ｃ，従来技術）　［第２図、第３図］シリコン半導体
基板上の５ｉ０２等からなる絶縁層表面にシリコンから
なる単結晶の半導体層を形成する技術、即ち、ＳＯＩ結
晶形成技術の一つとして固相成長法がある。これは第２
図に示すように、シリコン半導体基板ａ上に絶縁層すを
選択的に形成した後アモルファスのシリコン層Ｃを成長
させ、そして、そのアモルファスのシリコン層Ｃを半導
体基板ａの露出部ｄを種として結晶化するというもので
ある。ｅは結晶化された部分を示し、矢印は学結晶化の
進行する方向を示す。

又、Ｓｏｌ結晶形成技術として選択エピタキシャル成長
法もある。これは第３図に示すように単にジクロールシ
ラン５ｉＨ２Ｃ１２、あるいはそれに塩化水素ＨＣＩを
加えたガスを炉内に供給して半導体基板ａの露出部ｄを
種としてそこからエビタキャル層ｅを徐々に成長させる
方法である。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところで、ト記
の固相成長法は、普通の拡散炉を使って同時に大量に処
理することができ、スループットが大きいという利点を
有するが、しかし、結晶領域を１〜２μｍ程度の広さに
しかできないという欠点を有している。そして、結晶領
域として５〜６μｍ以上の広さが必要となる場合が多く
、その場合にはその欠点は致命的となる。

それに対して選択エピタキシャル成長法は結晶領域の広
さを６μｍにも７μｍにも広くすることができるので、
広い結晶領域を得ることができるという点で固相成長法
に比較して優れているといえる。従ワて、１〜２μｍよ
りも広い単結晶の半導体層を得る場合には従来選択エビ
タキャル成長法を行っていた。しかし、選択エピタキシ
ャル成長法はエピタキシャル成長条件が厳しいので普通
の拡散炉での処理は不可能であり、普通枚葉式のエピタ
キシャル成長装置で処理する必要がある。

この枚葉式エピタキシャル成長装置による処理は拡散炉
による処理に比較して大量処理が難しく工数が大きくな
る。そして、エピタキシャルの半導体層は等友釣に成長
し、横ガ向にのみ成長させることができないので、結晶
半導体層を広くしようとすると必然的に半導体層の厚さ
が厚くなり過ぎ、半導体層を薄くして基板表面を平坦化
する工程が特別に必要になるという問題も有している。

また、単結晶の半導体層を延ばす速度は０．０３μｍ／
分と非常に遅く、例えば６μｍの広い結晶半導体層をつ
くるのに２００分程度のエピタキシャル成長時間を必要
としてしまう。従って、この点でもスループットが悪い
という問題があった。

そこで、本発明は、拡がりの大きな半導体結晶薄膜を低
工数で得るようにすることを目的とする。

（Ｅ、間届点を解決するための手段） 本発明半導体装置の製造方法はＬ記問題点を解決するた
め、半導体基板の露出部を種として固相成長により半導
体結晶薄膜を絶縁層上に形成した後、該半導体結晶薄膜
を種結晶として選択エピタキシャル成長を行うことを特
徴とする。

（Ｆ、作用） 本発明半導体装置の製造方法によれば、固相成長によっ
である程度の大きさの半導体結晶薄膜を形成するとその
後はそれを種として選択気相エピタキシーにより横方向
に結晶領域を拡げることができ、従って、工数を多くす
ることなく拡がりの大きな半導体結晶薄膜をつくること
ができる。

（Ｇ、実施例）［第１図］ 以下、本発明半導体装置の製造方法を図示実施例に従っ
て詳細に説明する。

第１図（Ａ）乃至（Ｅ）は本発明半導体装置の製造方法
の一つの実施例を工程順に示す断面図であり、この図に
従って本製造方法を説明する。

（Ａ）第１図（Ａ）に示すようにシリコン半導体基板１
の表面部を選択的に酸化することにより５ｉｎ２からな
る絶縁層２を形成する。３は半導体基板１の酸化されな
かった露出部である。

（Ｂ）次に、第１図（Ｂ）に示すように半導体基板１の
露出部３上を含め絶縁層２上に非晶質のシリコン半導体
層４を成長させる。該半導体層４は後の工程で申−結晶
性の良い半導体結晶薄膜を得るうえで２０００Å以下の
膜厚にすることが好ましい。しかし、例えば５０Å以下
というように薄くし過ぎると、後の半導体層４単結晶化
後これを種結晶として単結晶半導体層を得る工程で拡が
りの大きな半導体結晶薄膜を得ることが困難となり、好
ましくない。

（Ｃ）次に第１図（Ｃ）に示すように半導体基板１の露
出部３を種結晶として半導体層４内にエピタキシーを固
相成長させる。５は半導体層４を゛固相成長によって単
結晶化した半導体結晶薄膜である。

この固相成長は単結晶化が半導体基板１の露出部３上か
ら絶縁層２上に及んだら絶縁層２上で１μｍ横方向に延
びるまでに停止する。

（Ｄ）その後、硝フッ酸をエツチング液として第１図（
Ｄ）に示すようにアモルファスの状態の半導体層４をエ
ツチングし、半導体基板１の露出部３を含む絶縁層２上
には半導体結晶薄膜５のみが存在するようにする。

（Ｅ）その後、半導体結晶薄膜５を種結晶として第１図
（Ｅ）に示すように選択エピタキシャル成長を行うこと
により５〜６μｍあるいはそれ以上の大きな拡がりのあ
る半導体基板上＠６を得る。このエピタキシャル成長条
件は温度が９３０℃、気圧が１００Ｔｏｒｒ以下、供給
ガスがジクロールシラン５ｉＨ２Ｃ１２＋塩化水素ＭＣ
Ｉである。

この第１図（Ａ）乃至（Ｅ）に示した製造方法において
、半導体結晶薄膜６が横方向にスムーズにしかも結晶性
良く延びるようにするには、選択エピタキシャル成長の
前の段階において、種結晶となる半導体結晶薄膜５の特
に周縁部における上面５ａ、そして半導体結晶薄膜５の
下地となっている絶縁層２の特に半導体結晶薄膜５近傍
における表面５ｂがより平坦な面になっていることが好
ましい。

このように、本半導体装置の製造方法によれば、拡がり
が１〜２μｍの半導体結晶薄膜５を固相成長によって効
率的に形成し、そして、その効率的に形成した半導体結
晶ＶＩＩ摸５を種結晶として選択エピタキシャル成長を
行うことにより幅の広い半導体結晶薄膜６を得ることが
できる。即ち、固相成長は拡散炉を用いて大川に処理で
きるので半導体結晶薄膜５の形成に要するコストを非常
に低くできる。しかし、固相成長だと半導体結晶薄膜５
の幅を１〜２μｍよりも大きくできないので、その半導
体結晶薄膜５を種結晶として選択エピタキシャル成長を
行って５〜６μｍあるいはそれ以上の拡がりの大きな半
導体結晶薄膜６を得るのである。このようにすれば、徒
らに工数を大きくすることなく拡がりの大きな半導体結
晶薄膜６をつくることができる。

（Ｈ，発明の効果） 以上に述べたように、本発明半導体装置の製造方法は、
半導体基板上の絶縁層上に半導体結晶薄膜を形成する半
導体装置の製造方法において、上記半導体基板の露出部
を含む上記絶縁層上に半導体層を形成して上記半導体基
板の露出部を種結晶としてその半導体層を固相成長によ
って結晶化し、その後、その結晶化によって形成された
半導体結晶薄膜を種結晶としてエピタキシャル成長を行
うことを特徴とするものである。

本発明半導体装置の製造方法によれば、拡がりの大きな
単結晶半導体層を得ることができるけれども量産性に乏
しく成長速度の遅い選択エピタキシャル成長によっての
み半導体結晶薄膜を得るのではなく、１〜２μｍ程度の
単結晶しか得られないけれどもその程度の大きさだと効
率良く単結晶を形成することができる固相成長によって
先ず半導体結晶薄膜をつくっておき、その単導体結晶薄
膜を種結晶として選択エピタキシャル成長を行うので、
拡がりの大きな半導体結晶薄膜を従来よりも効率的につ
くることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）乃至（Ｅ）は本発明半導体装置の製造方法
の一つの実施例を工程順に示す断面図、第２図は一つの
従来例を示す断面図、第３図は別の従来例を示す断面図
である。 符号の説明 ｌ・・・半導体基板、２・・・絶縁層、３・・・露出部
、５・・・半導体結晶薄膜、６・・・半導体結晶薄膜。 実施例乞工程廂に示す断面図 ？４３１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上の絶縁層上に半導体結晶薄膜を形成
   する半導体装置の製造方法において、上記半導体基板の
   露出部を含む上記絶縁層上に半導体層を形成して上記半
   導体基板の露出部を種結晶としてその半導体層を固相成
   長によって結晶化し、 その後、上記結晶化によって形成された半導体結晶薄膜
   を種結晶としてエピタキシャル成長を行う ことを特徴とする半導体装置の製造方法