JPH04206932A - 半導体装置及びその製造方法 - 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〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特にシリ
コン基板を用いる半導体装置の製造方法において、出発
材料である舎シリコン基板の前処理方法及びシリコン基
板構造に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えば月刊Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｗｏ
ｒｌｄ　１９８７、１（ｐ、　８８）に示された従来の
半導体装置の製造の一工程を示す断面図であり、図にお
いて、１はシリコン基板、６はこのシリコン基板ｌの裏
面に堆積された多結晶シリコン膜である。

次に作用について説明する。

シリコン基板１の表面に半導体素子を形成する工程にお
いて、シリコン基板ｌの裏面に堆積された多結晶シリコ
ン膜６の粒界に発生する歪場や格子不整合による歪場か
ゲッタリング源となり、半導体装置の製造工程での汚染
で導入される重金属不純物やＮａ不純物をシリコン基板
１の表面に形成される素子活性領域から除去、ゲッタす
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の半導体装置は以上のように構成されているので、
ゲッタリング源がシリコン基板の裏面にあり、表面の活
性領域から距離があり、ゲッタリング効果が小さいとい
う問題点があった。さらに半導体装置の製造工程におい
て、裏面の多結晶シリコン膜が酸化とエツチングにより
しだいに薄くなり、ゲッタリング効果の持続性に問題が
あった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、素子の活性領域とゲッタリング源を近接させ
ることによりゲッタリング効果を向上させるとともに、
ゲッタリング源である多結晶シリコン膜の薄膜化を防ぎ
、ゲッタリング効果の持続力を高めることのできる半導
体装置とその製造方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る半導体装置は、同一シリコン基板表面上に
ゲッタリング源である多結晶シリコン層と、素子形成領
域となる単結晶シリコン層とを有するものである。

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、シリコン
基板表面に選択的にイオン注入を行い非晶質化する工程
と、該選択的にイオン注入された基板表面にシリコンを
ＣＶＤ法等により結晶成長させる工程とを含むものであ
る。

〔作用〕

この発明における半導体装置は、多結晶シリコン層と単
結晶シリコン層とを同一基板表面上に有し、多結晶シリ
コン層がゲッタリンク源となり、単結晶シリコン層が素
子形成領域となるため、ゲッタリンク源と素子形成領域
が近接してゲッタリング効果が向上し、また多結晶シリ
コン層の製造工程における薄膜化を防いでゲッタリング
効果の持続性か高められる。

また、この発明における半導体装置の製造方法は、シリ
コン基板上に選択的にイオン注入を行って非晶質層とし
、その後基板上に基板と同一のシリコンを結晶成長させ
たので、前記非晶質層」二にはゲッタリンク源となる多
結晶層、イオン注入を行っていない部分には単結晶層を
得られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す半導体装置の製造工程
を示す概略図である。図において、１はシリコン基板、
２はシリコン基板１」二のマスク、３はマスク２により
選択的に注入されるイオン、４は注入イオン３により非
晶質化された層、５は化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によ
り成長したシリコン単結晶（エピタキシャル層）、６は
ＣＶＤにより成長したシリコン多結晶層、７は非晶質層
４が結晶回復する際に残された結晶欠陥層、８は素子分
離の酸化膜、９はゲート電極、１０はソース／ドレイン
領域、１１は層間絶縁膜、１２は配線層である。

第１図（ａ）において、シリコン基板１にマスク２をパ
ターニングして選択的にＡｒ＋イオン３を１５０　ｋ　
ｅ　Ｖ、　　Ｉ　ｘ　１０　Ｉ６ａｔｏｍｓ／ｃｉ注入
する。注入された領域４は非晶質化される。次に第１図
（ｂ）に示すように、マスク２を除去した後、ＣＶＤ法
により、８５０’Ｃてシリコンを厚さ約５００ｎｍ成長
させる。イオン３か注入されていない領域では、シリコ
ンはエピタキシャル成長し単結晶Ｎ５となる。イオン３
が注入された領域では、非晶質層４の上にシリコンが堆
積されるため多結晶層６となる。非晶質層４はＣＶＤの
際、結晶回復するが、多結晶層６の下に深さ２５０ｎｍ
におよぶ高密度の結晶欠陥層７を発生させる。上記のよ
うに形成された半導体基板を用いて、第１図（Ｃ）に示
すように、単結晶領域５はその上に素子分離酸化膜８゜
ゲート電極９．ソース／ドレイン領域１０．層間絶縁膜
ＩＩ及び配線層１２などを形成し、半導体素子の活性領
域として使用する。多結晶領域６は単結晶半導体基板を
使用しない領域、例えばスクライブライン、ワイヤボン
ドのパッド及び広い素子分離領域などとして配置する。

このように本実施例においては、シリコン基板表面を選
択的にイオン注入により非晶質層とし、該シリコン基板
上にシリコンを結晶成長させることにより、非晶質層部
分には多結晶層を、そうでない部分には単結晶層を形成
したので、同一シリコン基板表面上に多結晶層と単結晶
層の両方を得られる。また、その同一基板表面上の多結
晶層と単結晶層とを各々ゲッタリング源、素子活性領域
として用いるので、ゲッタリング源と素子活性領域か近
接しゲッタリング効果を上げることができるとともに、
製造工程での多結晶シリコン膜の薄膜化を防いでゲッタ
リング効果の持続性を高めることかできる。

なお、」−記実施例ではＡｒ”イオン３について示した
か、半導体装置の性能の面で問題を与えないイオンであ
ればいかなるイオン種でもよい。またイオン注入条件お
よびシリコン成長条件についても、単結晶領域５と多結
晶領域６とを同一基板ｌ上に形成されるものであればい
かなる条件でもよい。

また、イオン３はなんらかの薄膜を通して注入してもよ
い。これにより多結晶領域６の状態や結晶欠陥層７の状
態を変えることができる。

上記実施例ではマスク２を用いたイオン注入により選択
的に非晶質層４を形成したか、イオンビームの走査によ
り非晶質層４を形成してもよい。

また電子、中性粒子、電磁波（光）、及び固体粒子など
を用いて単結晶領域５と多結晶領域６を形成してもよい
。

上記実施例ではシリコン基板１について説明したが、Ｇ
ｅなと他の単体半導体基板及びＧａＡｓなと化合物半導
体基板に適用してもよい。

また上記実施例を従来のゲッタリング手法と併用すれば
、より強いゲッタリング効果を期待することができる。

〔発明の効果〕

以」二のように本発明によれば、従来の半導体装置にお
けるゲッタリング源が半導体基板の裏面、または基板の
深い内部にあったのに対して、ゲッタリング源である多
結晶層と結晶欠陥層を基板表面に形成し、素子形成領域
に隣接させたことにより、ゲッタリング効果が向上し、
素子が形成される単結晶層において、素子の電気特性に
悪影響を与える不純物と結晶欠陥が低減され、素子の電
気特性が極めて良好になる。従って、電気特性を著しく
向上させることかできるとともに、素子の歩留まりを飛
躍的に向上させることができる効果がある。

また、本発明によれば、シリコン基板表面上に選択的に
イオン注入した後、シリコンを結晶成長させるようにし
たので、素子形成領域となる単結晶層と、ゲッタリング
源となる多結晶層とを同一基板表面上に形成できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の製造工
程を示す断面の概略図、第２図は従来の半導体装置の製
造の一工程を示す断面の概略図である。 図において、１はシリコン基板、２はマスク、３は注入
イオン、４は非晶質層、５は単結晶層（エピタキシャル
層）、６は多結晶層、７は結晶欠陥層、８は素子分離酸
化膜、９はゲート電極、ＩＯはソース／ドレイン領域、
１１は層間絶縁膜、１２は配線層である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体装置において、 同一半導体基板表面に、半導体素子形成領域となる単結
   晶領域と、ゲッタリング源となる多結晶領域とを有する
   ことを特徴とする半導体装置。（２）半導体装置の製造
   方法において、 半導体基板上の表面層を選択的に非晶質化する工程と、 前記半導体基板と同一材料の半導体層を基板全面に結晶
   成長させる工程とを備えたことを特徴とする半導体装置
   の製造方法。