JPH0612757B2 - Soi膜の製造方法 - Google Patents
Soi膜の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は単結晶Si基板上に形成されるSOI膜の製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
(従来技術とその問題点) 従来SOIを形成するためのシードの形成方法として、
特開昭58-6121号公報,特開昭58-53821号公報、特開昭5
8-93220号公報に次のような方法が記載されている。単
結晶Si基板上に絶縁パターンを形成し、その後Siの
選択エピタキシャルを行なって基板が露出している部分
にSi膜をうめこんで平坦にし、この部分をシードとし
てSOIを形成する。
特開昭58-6121号公報,特開昭58-53821号公報、特開昭5
8-93220号公報に次のような方法が記載されている。単
結晶Si基板上に絶縁パターンを形成し、その後Siの
選択エピタキシャルを行なって基板が露出している部分
にSi膜をうめこんで平坦にし、この部分をシードとし
てSOIを形成する。
Si基板は(100)面のものを用いることが多いが、基
板のオリエンテーションフラットは通常〈110〉方向に
設けられている。トランジスタ等のパターンはこれに平
行あるいは直角になるように形成される。つまり絶縁膜
パターンの各辺は〈110〉方向を向くわけである。する
と選択エピタキシャル成長において、絶縁膜と成長させ
るSi膜の界面に、成長速度の遅い傾斜面(ファセット
と呼ばれる)が現われ平坦性が失なわれてしまう。つま
り絶縁膜とシード部の界面という最も平坦性の要求され
る部分に段差が生じてしまうわけであり、ビームアニー
ルには非常に不都合である。前記3つの公報には絶縁膜
パターンの向きは何ら記載されておらず、このような記
載のみでは表面が平坦なシード構造を得ることはできな
い。
板のオリエンテーションフラットは通常〈110〉方向に
設けられている。トランジスタ等のパターンはこれに平
行あるいは直角になるように形成される。つまり絶縁膜
パターンの各辺は〈110〉方向を向くわけである。する
と選択エピタキシャル成長において、絶縁膜と成長させ
るSi膜の界面に、成長速度の遅い傾斜面(ファセット
と呼ばれる)が現われ平坦性が失なわれてしまう。つま
り絶縁膜とシード部の界面という最も平坦性の要求され
る部分に段差が生じてしまうわけであり、ビームアニー
ルには非常に不都合である。前記3つの公報には絶縁膜
パターンの向きは何ら記載されておらず、このような記
載のみでは表面が平坦なシード構造を得ることはできな
い。
また特開昭58-93215号公報には次のように記載されてい
る。Si基板の一部をエッチングし、その部分を熱酸化
して表面を平坦にする。そのあと多結晶Si膜を堆積
し、Siイオン注入を施してこれを非晶質Si膜とす
る。その後600℃程度で熱処理すると固相エピタキシ
ャルによってSiO2膜上へ単結晶Si部分が延びる。この
部分をシードとしてビームアニールする。この公報では
表面が平坦になると記載されているが、実際にこの方法
で表面を平坦化することは困難である。Si基板を均一
にエッチングすることは実際には非常に困難である。エ
ッチング量にばらつきが生じるため熱酸化後の表面も必
ずしも全面が平坦にはならず、凹凸が残ってしまう。ビ
ームアニール条件はこのようなばらつきに非常に敏感で
あり、最適条件が非常に狭くなってしまうことになる。
る。Si基板の一部をエッチングし、その部分を熱酸化
して表面を平坦にする。そのあと多結晶Si膜を堆積
し、Siイオン注入を施してこれを非晶質Si膜とす
る。その後600℃程度で熱処理すると固相エピタキシ
ャルによってSiO2膜上へ単結晶Si部分が延びる。この
部分をシードとしてビームアニールする。この公報では
表面が平坦になると記載されているが、実際にこの方法
で表面を平坦化することは困難である。Si基板を均一
にエッチングすることは実際には非常に困難である。エ
ッチング量にばらつきが生じるため熱酸化後の表面も必
ずしも全面が平坦にはならず、凹凸が残ってしまう。ビ
ームアニール条件はこのようなばらつきに非常に敏感で
あり、最適条件が非常に狭くなってしまうことになる。
(発明の目的) 本発明の従来技術の欠点を除去し、絶縁膜上へシードが
延びた構造において、表面を平坦にすることができるS
OI膜の製造方法を提供することを目的とする。
延びた構造において、表面を平坦にすることができるS
OI膜の製造方法を提供することを目的とする。
(発明の構成) 本発明によれば、(100)Si単結晶基板上に形成される
SOI(Silicon on Insulator)膜の製造方法において、
前記基板上に絶縁膜を形成し、次いでこの絶縁膜に基板
にほぼ垂直でかつ基板面と平行な〈100〉方向を向いた
側壁を有する開口部を形成し、次に露出しているSi基
板上に選択的にSiを前記絶縁膜とほぼ同一膜厚だけ気
相エピタキシャル成長させ、次に全面に非晶質Si膜を
堆積し、次に熱処理を施して前記エピタキシャルSi上
およびその近傍の絶縁膜上の非晶質Si膜を単結晶化し、
その絶縁膜上の単結晶化Si膜をシードとしてビームアニ
ールを行うことを特徴とするSOI膜の製造方法が得られ
る。
SOI(Silicon on Insulator)膜の製造方法において、
前記基板上に絶縁膜を形成し、次いでこの絶縁膜に基板
にほぼ垂直でかつ基板面と平行な〈100〉方向を向いた
側壁を有する開口部を形成し、次に露出しているSi基
板上に選択的にSiを前記絶縁膜とほぼ同一膜厚だけ気
相エピタキシャル成長させ、次に全面に非晶質Si膜を
堆積し、次に熱処理を施して前記エピタキシャルSi上
およびその近傍の絶縁膜上の非晶質Si膜を単結晶化し、
その絶縁膜上の単結晶化Si膜をシードとしてビームアニ
ールを行うことを特徴とするSOI膜の製造方法が得られ
る。
(実施例) 本発明については、実施例を示す図面を参照して説明す
る。
る。
まず第1図(a)に示すように(100)単結晶Si基板1に層
間絶縁膜2として厚さ1μmのSiO2膜を熱酸化法で形成
し、その後CF4にH2を添加したガスを用いた異方性
エッチングでSiO2膜2を一部除去し、垂直な側壁を有す
る開口部5を設けた。開口部5のSiO2膜の各辺は基板と
平行な〈100〉方向と平行になるようにした。エッチン
グの条件としては13.56MHzの平行平板型装置を用い、C
F4100sccm,H220sccm,入力パワー200Wである。
間絶縁膜2として厚さ1μmのSiO2膜を熱酸化法で形成
し、その後CF4にH2を添加したガスを用いた異方性
エッチングでSiO2膜2を一部除去し、垂直な側壁を有す
る開口部5を設けた。開口部5のSiO2膜の各辺は基板と
平行な〈100〉方向と平行になるようにした。エッチン
グの条件としては13.56MHzの平行平板型装置を用い、C
F4100sccm,H220sccm,入力パワー200Wである。
その後、開口部5内のSi基板上のみに、Siを選択的
に気相エピタキシャル成長させ、第1図(b)に示すよう
に、開口部5を単結晶Si6によりほぼ埋めた。エピタキ
シャルの原料ガスとしては、SiH2Cl2/H2,温度950℃,
圧力50Torrである。
に気相エピタキシャル成長させ、第1図(b)に示すよう
に、開口部5を単結晶Si6によりほぼ埋めた。エピタキ
シャルの原料ガスとしては、SiH2Cl2/H2,温度950℃,
圧力50Torrである。
このように絶縁膜パターンを〈100〉方向に平行にする
と、絶縁膜とエピタキシャルSiが接する部分は開口部
の四隅を除けば平坦になる。四隅の部分は通常のリソグ
ラフィ技術を用いる限り絶縁膜が丸みをおび、ファセッ
トがわずかに現われる。しかしこれは微小であり実際に
は障害にはならない。
と、絶縁膜とエピタキシャルSiが接する部分は開口部
の四隅を除けば平坦になる。四隅の部分は通常のリソグ
ラフィ技術を用いる限り絶縁膜が丸みをおび、ファセッ
トがわずかに現われる。しかしこれは微小であり実際に
は障害にはならない。
さらに、第1図(c)に示すように、多結晶Si層7をL
PCVD法により堆積させた。厚さは0.5μmである。
この多結晶Si層7にSiイオン注入(100Ke,V,1×1016
cm-2および180KeV,1×1016cm-2の2重注入)を施すこと
により、多結晶Si層7は第1図(d)に示すように非晶
質Si層8に変化する。
PCVD法により堆積させた。厚さは0.5μmである。
この多結晶Si層7にSiイオン注入(100Ke,V,1×1016
cm-2および180KeV,1×1016cm-2の2重注入)を施すこと
により、多結晶Si層7は第1図(d)に示すように非晶
質Si層8に変化する。
つぎに電気炉中で600℃,2時間の熱処理を施すこと
により、単結晶Si6より固相エピタキシャルが生じ、第
1図(e)に示すように、単結晶Si6上および単結晶Si6に
近接した絶縁膜2上の非晶質Siは単結晶Si9へと結晶
性が向上する。単結晶Si部9の中で絶縁膜2上に形成
された単結晶Si部分10は絶縁膜2の端部から横方向
へ5μmていど伸びる。この部分をシードとして、Ar+
レーザを用いて、パワー3.25〜3.75W(最適範囲)ビー
ム走査速度100mm/sec,ビーム径10〜20μmでアニール
することにより、SiO2膜2上の残りの非晶質Si層8は
第1図(f)に示すようにすべて単結晶Si層9となる。
により、単結晶Si6より固相エピタキシャルが生じ、第
1図(e)に示すように、単結晶Si6上および単結晶Si6に
近接した絶縁膜2上の非晶質Siは単結晶Si9へと結晶
性が向上する。単結晶Si部9の中で絶縁膜2上に形成
された単結晶Si部分10は絶縁膜2の端部から横方向
へ5μmていど伸びる。この部分をシードとして、Ar+
レーザを用いて、パワー3.25〜3.75W(最適範囲)ビー
ム走査速度100mm/sec,ビーム径10〜20μmでアニール
することにより、SiO2膜2上の残りの非晶質Si層8は
第1図(f)に示すようにすべて単結晶Si層9となる。
(発明の効果) 本発明の方法を用いればシード部分が極めて平坦になる
ので、従来の方法に比べてビームアニールの際の光学系
やビーム出力の変動に対するマージンが広くなりSOI
形成の再現性が向上する。具体的にArレーザアニールの
場合で前記特開昭58-93215号公報記載の従来方法と比較
すると、他の条件を同じにした場合、Arレーザ出力の最
適範囲はこの従来方法では、3.40〜3.60Wと考えられる
が、前記実施例では3.25〜3.75Wもあり、本発明の方が
マージンが広くなることがわかる。
ので、従来の方法に比べてビームアニールの際の光学系
やビーム出力の変動に対するマージンが広くなりSOI
形成の再現性が向上する。具体的にArレーザアニールの
場合で前記特開昭58-93215号公報記載の従来方法と比較
すると、他の条件を同じにした場合、Arレーザ出力の最
適範囲はこの従来方法では、3.40〜3.60Wと考えられる
が、前記実施例では3.25〜3.75Wもあり、本発明の方が
マージンが広くなることがわかる。
第1図(a)〜(f)は本発明の実施例を説明するための断面
図。 図において、 1……単結晶Si基板、2……絶縁膜、7……多結晶S
i、5……開口部、6,9……単結晶Si、8……非晶
質Si、10……絶縁膜上の単結晶Si
図。 図において、 1……単結晶Si基板、2……絶縁膜、7……多結晶S
i、5……開口部、6,9……単結晶Si、8……非晶
質Si、10……絶縁膜上の単結晶Si
Claims (1)
- 【請求項1】(100)Si単結晶基板上に形成されるSOI(Sil
icon on Insulator)膜の製造方法において、前記基板上
に絶縁膜を形成し、次いでこの絶縁膜に基板にほぼ垂直
でかつ基板面と平行な〈100〉方向を向いた側壁を有す
る開口部を形成し、次に露出しているSi基板上に選択的
にSiを前記絶縁膜とほぼ同一膜厚だけ気相エピタキシャ
ル成長させ、次に全面に非晶質Si膜を堆積し、次に熱処
理を施して前記エピタキシャルSiおよびその近傍の絶縁
膜上の非晶質Si膜を単結晶化し、その絶縁膜上の単結晶
化Si膜をシードとしてビームアニールを行なうことを特
徴とするSOI膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59183726A JPH0612757B2 (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | Soi膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59183726A JPH0612757B2 (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | Soi膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6163015A JPS6163015A (ja) | 1986-04-01 |
JPH0612757B2 true JPH0612757B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=16140885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59183726A Expired - Lifetime JPH0612757B2 (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | Soi膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0612757B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6336515A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-17 | Sony Corp | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
JPS6489512A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-04 | Sharp Kk | Manufacture of single crystal silicon film |
JPH0282575A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-23 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2755214B2 (ja) * | 1995-06-12 | 1998-05-20 | ソニー株式会社 | 半導体薄膜の形成方法 |
FR2897982B1 (fr) * | 2006-02-27 | 2008-07-11 | Tracit Technologies Sa | Procede de fabrication des structures de type partiellement soi, comportant des zones reliant une couche superficielle et un substrat |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58180019A (ja) * | 1982-04-15 | 1983-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体基体およびその製造方法 |
-
1984
- 1984-09-04 JP JP59183726A patent/JPH0612757B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6163015A (ja) | 1986-04-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |