KR960002765B1 - 절연체 위에 단결정 반도체 제조방법 - Google Patents

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Abstract

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Description

절연체 위에 단결정 반도체 제조방법
제1도는 종래의 절연체 위에 단결정 반도체 제조방법을 설명하기 위한 반도체 일부의 단면도.
제2도는 종래의 절연체 위에 단결정 반도체 제조방법을 설명하기 위한 반도체 일부의 단면도.
본 발명은 절연체 위에 단결정 반도체 제조방법에 관한 것으로, 특히 고속, 고품위 특성을 요하는 반도체 소자 제조에 적합하도록 한 소자와 소자와의 격리 공정중 SOI(Silicon on insulator) 기술을 이용한 절연체 위에서 각각 절연된 단결정 반도체의 활성영역을 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래의 절연체 위에 단결정 반도체 제조방법 또는 절연체 위에 반도체 소자 제조방법, 간단히 줄여서 부르는 SOI(Silicon On Insulator) 기술로는, SOS(Silicon On Sapphire), SIMOX(Separation by Implanted Oxygen), FIPOS(Full Insolation by Porous Oxided Silicon) 등의 방법이 있다. 본 발명과 유사한 SOI 기술로 FIPOS 기술을 들 수 있는데, 이 FIPOS 기술의 일예가 제1도에 도시한 바와 같은 순서로 이루어져 있다.
P형 실리콘 기판(10)에 P+ 도핑을 위한 보론이온주입을 실시하고, 확산시켜 P+ 영역(12)를 형성하고(제1도의 a), N-활성 영역(14)을 CVD 방식으로 에피택셜 성장(epitaxial growing)시킨 후(제1도의 b), 활성 영역(14a)을 패터닝한다.
이어서 양극 반응(Anodization)을 실시하여 P+ 영역(12)을 부식(corrosion)시켜서 다공성(porous)의 실리콘영역(12a)으로 만든다(제1도의 c).
그후, 다공성 실리콘영역이 작은구멍(pore)을 통하여 산화제(옥시던트 : Oxidant)가 유입되는 성질을 이용하여 산화(oxidation)시켜서 산화막절연층(14b)으로 만들고, 활성영역(14a)을 보호하며 충분히 활성역역이 산화막절연층(12b)으로 격리되고 절연되게 한다(제1도의 d).이때 활성영역(14a)도 표면 일부가 산화되어 절연층(14b)으로 둘러쌓이게 된다.
이와 같은 종래의 기술에서 많은 공정 단계들과 다공성 실리콘 형성이 일반적인 반도체 제조공정이 아닌 양극반응공정을 사용하므로 웨이퍼오염 및 다공성 실리콘 제조의 조절이 매우 어렵다.
본 발명은 보다 간단한 방법으로 절연체 위에 단결정 반도체의 활성영역을 형성하려는 것이다.
본 발명은 제2도의 (a)에 도시된 것처럼, 일반적인 실리콘기판(20)위에 산화공정을 실시하여 산화막(22)를 형성하고, 후에 비정질(Amorphous) 실리콘으로부터 단결정을 형성시키기위한 에피텍셜 성장의 씨(seed)가 될 부분의 단결정기판위의 산화막을 제거하여 윈도우(24)를 연다. 나머지 산화막부분은 후에 필드(Field)산화공정시 옥시던트가 확산되어 산화되는 통로가 된다.
이어서, 제2도의 (b)에 도시된 것처럼, 비정질시리콘(26)을 CVD(Chemical Vapor Deposition)한다. 이어 일반적인 방식으로 제2도의 (c)에 도시된 것처럼, 일반적인 비정질(Amorphous)실리콘이 실리콘기판의 열린 윈도우로부터 단결정(20)으로 성장되게 한다.
다음으로, 제2도의 (d)에 도시된 것처럼, 실리콘 질화막(28)을 데포지션(deposition)하고, 제2도의 (e)에 도시된 것처럼, 소자들이 형성될 활성영역(30)을 사진식각 공정으로 패터닝한다. 패턴닝할 때 매몰된 산화막(22)가 노출될 때까지 식각한다.
제2도의 (f)에 도시된 것처럼, 2차로 실리콘 질화막을 데포지션하고 에치백하여 활성영역의 측벽에 실리콘 질화막의 스페이스(32)를 만들고, 제2도의 (g)에 도시된 것처럼, 필드산화를 실시한다. 필드산화(Field oxidation)시 초기에 형성하였던 산화막(22)을 통하여 옥시던트(oxidant)가 확산(diffusion)되어 실리콘기판(20)과 활성영역(30)을 연결하는 부분의 실리콘(32)이 산화되어 단절되도록 하여 3차원 SOI 구조의 격리가 완성된다.
그 이후, 필요에 따라 제2도의 (h)에 도시된 것처럼, 실리콘 질화막을 식각하여 절연체위에 인접한 활성영역과는 완전히 격리되고 또한 절연된 활성영역을 형성하여 SOI 구조를 완성한다.
본 발명에서는 쉽게 이해할 수 있도록 설명하기 위하여 P나 N형의 반도체 타입을 예로 들었으나, 반대되는 타입의 반도체를 사용하여도 된다는 것은 물론이고, 산화막이나 질화막 대신 비슷한 성질의 절연막이나 식각 선택성이 있는 재질의 막을 사용하여도 된다.
이러한 본 발명의 방법을 이용하면, 기존의 반도체 제조 공정들을 이용하여 쉽게 SOI 타입의 3차원 격리구조를 실현할 수 있다.

Claims (2)

  1. 절연체 위에 단결정 반도체의 활성영역을 형성하기위한 방법에 있어서, (1) 일반적인 실리콘기판(20)위에 산화공정을 실시하여 절연막(22)를 형성하고, 비정질실리콘으로부터 단결정을 형성시키기위한 에피텍셜성장의 씨가 될 부분의 단결정기판위의 절연막을 제거하여 윈도우(24)를 열고, (2) 비정질실리콘(26)을 화학기상증착하고, 비정질실리콘의 실리콘기판의 열린 윈도우로부터 단결정(20)으로 성장되게 하고, (3) 실리콘 질화막(28)을 데포지션하고, 소자들이 형성될 활성영역(30)을 사진식각 공정으로 패터닝하고, (4) 2차로 실리콘 질화막을 데포지션하고 에치백하여 활성영역의 측벽에 실리콘 질화막의 스페이스(32)을 만들고, (5) 필드산화공정을 실시하여 초기에 형성하였던 산화막(22)을 통하여 옥시던트가 확산되어 실리콘기판(20)과 활성영역(30)을 연결하는 부분의 실리콘(32)이 산화되어 단절되도록 하는 단계들을 포함하여 이루어지는 절연체 위에 단결정 반도체 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제(1)단계의 절연막(22)은 실리콘 산화막인 것이 특징인 절연체 위에 단결정 반도체 제조방법.
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