JPS63107161A - 半導体素子製造方法 - Google Patents

半導体素子製造方法

Info

Publication number
JPS63107161A
JPS63107161A JP61254306A JP25430686A JPS63107161A JP S63107161 A JPS63107161 A JP S63107161A JP 61254306 A JP61254306 A JP 61254306A JP 25430686 A JP25430686 A JP 25430686A JP S63107161 A JPS63107161 A JP S63107161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon substrate
type silicon
silicon
substrate
silicon dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61254306A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakazu Kimura
正和 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP61254306A priority Critical patent/JPS63107161A/ja
Publication of JPS63107161A publication Critical patent/JPS63107161A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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〕 本発明は半導体素子の製造方法に関するもので特に高速
かつ低消費電力の半導体素子の製造法に関する。
〔従来の技術〕
バイポーラ素子と相補型電界効果素子(0MO8素子)
を同一チップ上に形成してこれら2つの素子の特徴を生
かすことによって高速かつ低消費電力を実現することが
できる。このような素子(以下Bi−CMOS)を実現
する場合、通常は計理め込み層を有するp型シリコン基
板上にn型のエピタキシャルシリコン膜を形成し、エピ
タキシャルシリコン膜に所望のnpn+g造のバイポー
ラトランジスタとCM OS素子を製造する。ラッチア
ップ耐性、高速性をより増大せしめるためには、このよ
うな素子を絶縁体上に形成することは極めて有効となる
。単結晶シリコン膜を絶縁体上に形成するいわゆるS 
OI (Silicon on In5ulator)
技術として例えば絶縁体上に多結晶シリコン膜を堆積し
ておき、レーザもしくは電子ビームで多結晶シリコン膜
を溶威して再結晶化する手法が従来より知られている。
そしてこのような手法で形成された単結晶シリコン膜に
所望の素子が製造される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の製造法では、次のような問題点が生ずる
。絶縁体上の多結晶シリコン膜を再結晶化する場合に、
レーザーや電子ビームを用いた再結晶化法では局所的に
は殆んど無欠陥といえる高品質の単結晶シリコン形成で
きる。然しなから、ビーム形状が直径数十ミクロンのス
ポットビームあるいはせいぜい数百ミクロンの長さの線
状ビームであるため、ウェーハ全面を再結晶化するには
ビームの往復走査を多数回施さねばならない。このため
、走査系、ビーム強度のゆらぎあるいは基板構造の不均
一性のためにウェーハ全面にわたシ均一な状態で再結晶
化することは困難となる。このため、絶縁体上に高品質
の単結晶シリコン領域をウェーハ全面にわたって均一に
形成できかつBi−CMO8素子構造に適合した製造法
が必要とされる。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明の製造方法は、第一の半導体基板の一主面に、こ
の一主面を複数の部分に区画する溝を形成する工程と、
この一主面の表面と冑の少なくとも表面部分を誘電体に
より被覆する工程と、この誘電体により被覆された第一
の半導体基板の一主面と誘を体により被覆された第二の
半導体基板の一主面を接着する工程と、第一の半導体基
板の一主面の反対主面側から研摩により溝と第一の半導
体基板を露出させる工程を含んでいる。
第一の半導体基板の一主面に、この一主面を複数の部分
に区画する溝を形成し、この一主面の表面と溝の少なく
とも表面部分を誘電体により被覆することによ5.SO
Iの下地絶@層と、誘電体による素子分離領域を容易に
形成できる。この溝の深さは素子分離に必要な深さ以上
に形成する。
また、誘電体により被覆する方法は、半導体基板を酸化
することにより形成してもよく、気相成長法により誘電
体を堆積してもよく、また最初に酸化を行ない、次に堆
積させてもよい。
またこの誘電体層は二酸化シリコンであることが望筐し
い。表面に二酸化シリコン層が形成された半導体基板ど
うしを接合するには、例えばアプライド・フィジックス
・レターズ、1986年、48巻、78ページ(App
lied Physics Letters、Vol。
48、P、78(1986’):]に報告されているよ
うに、シラノール接合を用いることができる。
さらにこのような製造方法を採ることにより、バイポー
ラトランジスタのコレクター抵抗を下げるため等の高濃
度埋め込み層は、第一の半導体基板の一主面の表面にあ
らかじめ作成しておくことにより容易に形成できる。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図、第2図はそれぞれ本発明の第1.第2の各実施
例における製造工程を示す縦断面図でろる。
〔第1の実施例〕 第1図(a)に示すように比抵抗が10・儂のn 54
シリコン基板1の表面に、最終的にバイポーラトランジ
スタが形成される位1jffiPこ対応した部分に1×
1019個/cm 3の砒素(As)がドープされり厚
す0.5ミクロンのn埋め込み層2を形成する。次に第
1図(b)に示すようにp−MOS 、 n−MOS 
、バイポーラ素子を互いに分離するための素子分離領域
となる部分に素子分離に必要な深さ以上の深さの溝3を
形成する。分服領域の鴨および6長さとして例えば1ミ
クロンおよび1,5ミクロンが用いられる。
次に第1図(C)に示すように≠3を埋めかつn型シリ
コン基板1の表面を被覆するように二酸化シリコン膜4
を堆積させる。この時、まずn型シリコン基板1を熱酸
化による薄い二酸化シリコンで覆い、その後二酸化シリ
コン膜を堆積させてもいい。
この場合はn型シリコン基板1と二酸化シリコン膜との
界面が欠陥の少ない高品質なものとなる。
溝3を除外した領域での二酸化シリコン膜4の厚さとし
て例えば1ミクロンが用いられる。次に、第1図(d)
に示すように二酸化シリコン膜4の表面凹凸をボリシン
グにより平坦にする。ボリシングでは、研摩液として例
えば200オングストロ一ム程度のシリカ(Sin、)
を混入させたアンモニア液が用いられ、磯城・fヒ学的
に研摩される。次に、第1図(e)に示すよりに表面を
3000オングストロ一ム程度熱改化したn型シリコン
基板5を用意し、両基板の二酸化シリコン@4の表面ど
うしを密着したのち、熱処理を施すことによ)両基板の
二酸化シリコン膜表面が接合されることを利用して両シ
リコン基板を接着する。熱処理としては例えば1000
°c、Nt8囲気が用いられる。次に、第1図(f)に
示すようにn型シリコン基板1の裏面からのラッピング
によりn型シリコン基板1f:lOミクロン程度に薄く
したのち更に、ボリシングにより該n型シリコン基板1
を1.5ミクロン程度に薄くする。ポリシングでは例え
ば粒径50Aのシリカ微粒子とアンモニア水との混合液
を用いることによりシリコンを選択的に研摩除去するこ
とができ、薄層化されたn型シリコン基板1の表面位置
を第1図(f)に示すように二酸化シリコン膜4からな
る素子分離領域表面と同じにすることができる。このよ
うにして、所望の素子構造と蟹合のとれた誘電体により
谷素子領域が分離されたSOI構造が得られる。次に、
第1図(g)に示すようにnpnバイポーラのコレクタ
層およびnMO8トランジスタのpウェル形成に必要な
pt!1Ni6を形成する。p型層6の形成では、通常
の不純物拡散の手法が用いられる。然るのちは第1図(
h)に示すように通渚のクト領域用のpJ曽7 、 n
−MO8トランジスタのソース、ドレイン、 npnバ
イポーラトランジスタのコレクタコンタクト、エミ、り
領域用のn 層8ヲ形成する。Cのような手法で形成さ
れた80Iの欠陥密度シリコン基板1そのものを用いて
いるためウェーハ内いたる所で1ケ/crIL2以下と
良好であり、この二酸化シリコンで素子間分離されたS
O工構造°を用いて形成されたBi−MO8において、
アノ 遅延時間0.5層秒(nsec) 、 電力・遅延時間
積02pJという高速φ低消費電力が実現できた。
〔第2の実施例〕 第2図(a)〜(g)は本発明の第2の実施例における
製造工程の一部を示す縦断面図である。
本実施例では、素子分離領域が二酸化シリコンと多結晶
シリコンの2層からなる例を示す。まず第2図(a)に
示すよりに比抵抗1Ω・σのn型シリコン基板1の表面
に、最終的に形成されるバイポーラトランジスタの位置
に対応する部分にlXl0”ケ/c7rL3のAsがド
ープされた厚さ0.5ミクロンのn+埋め込み1−2を
形成する。仄に、第2図(b)に示すようにp−MOS
 、 n−MOS 、バイポーラ素子領域を互いに分離
するための素子分離領域に相当する部分に素子分離に必
要な深さ以上の深さの溝3を形成する。分離領域の幅、
深さとして例えば1ミクロン、1.5ミクロンが用いら
れ溝3の深さは15ミクロン以上の深さとされる。次に
、第2図(C)に示すように厚さ0.2ミクロンの二酸
化シリコン膜4でn型シリコン基板1の表面を被覆する
この時、二酸化シリコン膜4は熱酸化により形成しても
よい。この場合は、n型シリコン基板1と二酸化シリコ
ン膜4との界面が欠陥の少ない高品質なものとなる。ま
た二酸化シリコンを堆積させてもいい。次に、第2図(
d)に示すように溝3が完全に埋まるように多結晶シリ
コン膜9を約2ミクロン堆積する。このように、溝3を
薄い二酸化シリコン膜4で覆うことにより、素子間の分
離が行なえると共に、残りの部分を基板と同じ材質であ
る多結晶シリコン9で埋めることにより、熱膨張係数の
違いによる機械的歪やクラックの発生を防ぐことができ
る。次に第2図(e)に示すようにこの多結晶シリコン
膜9を、ボリシングにより、基板の表面が平坦になるよ
うに溝3にのみ多結晶シリコン膜9を残存せしめる。こ
のボリシングでは、例えば粒径50オングストロームの
シリカ微粒子とアンモニア水との混合液を用いることに
より、多結晶シリコンのみを選択的に研摩除去すること
ができ、第2図(e)のよりに溝3以外の所では二酸化
シリコン膜4カニ表面に残りかつ溝3の内部が多結晶シ
リコンで埋ホるようにすることができる。
次に、第2図(f)に示すように表面を3000オング
ストロ一ム程度熱酸化したn型シリコン基板5を用意し
、p型シリコン基板表面と第2図(elの構造をMする
n型シリコン基板10に面とを密着したのち、熱処理を
施すことにより両基板の二酸化シリコン膜が接合される
ことを利用して、両シリコン塾板を接着する。熱処理と
して例えば1000°C0N、雰囲気が用いられる。次
にvJ2図(g)に示すように、n型シリコン基板1の
裏面よりラッピングによりn型シリコン基板1を10ミ
クロン程度に薄くしたのち更にボリシングによpn型シ
リコン基板1を薄くする。ポリシングでは例えば多結晶
シリコン膜9を除去したあと同じ手法を用いることによ
りn型シリコン1の表面が素子分離領域を形成している
二酸化シリコン膜40表面と同じ高さになるようにでき
る。然るのちは第1の実施例の第1図(g)〜(hlで
示したのと同様なプロセスを用いて所望の素子が形成さ
れる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明では絶縁体上に形成される
シリコン層(SOI)としてバルクシリコンそのものを
使用しているため、従来の再結晶化法で形成されたシリ
コン層とは異な沙、本発明で得られる80Iの結晶性は
極めて高品質であり、しかもウェーハ内での品質の均一
性も極めて優れている。また、素子間分離領域も、SO
I用の絶縁層と同時に形成できるため、簡単な製造工程
で、素子分離と80I構造が形成でさる。°まだ高濃度
埋め込み層も、基板の表面に形成するのみで容易に形成
できる。このように、バイポーラ、 p−MO8。
n −MOS各トランジスタの素子領域がSOf構造を
とり、しかもバルクシリコンそのものの品質を持ったシ
リコン層に形成され、また、各素子領域が誘電体で分離
されており、高濃匠埋め込み層も谷素子領域に必要に応
じて形成されるため、寄生容量を低減でき、C−MO8
のラッチアップを防止できる。このため、高速性と低消
費電力を両立されたBi−0MO8素子をウェーハ内均
−に形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(h)は、本発明の第1の実施例におけ
る製造工程を示す縦断面図である。 第2図(a)〜(g)は、本発明の第2の実施例におけ
る製造工程を示す縦断面図である。 1・・、・・・・n型シリコン基板、2・・・・・・n
埋め込み層、3・・・・・・溝、4・・・・・・二酸化
シリコン躾、5・・・・・・p型/リコン基板、6・・
・・・・p型層、7・・・・・・p+層、8・・・・・
・n II、g・・・・・・多結晶シリコン膜。 代理人 弁理士  内 原   晋1−フ゛″ぺ゛と、
4゜ ¥i1 図 箔10 i2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第一の半導体基板の一主面に該一主面を複数の部分に区
    画する溝を形成する工程と、該一主面の表面と該溝の少
    なくとも表面部分を誘電体により被覆する工程と、前記
    誘電体により被覆された前記半導体基板の前記一主面と
    誘電体により被覆された第2の半導体基板の一主面を接
    着する工程と前記第一の半導体基板の前記一主面の反対
    主面側から研摩により前記溝及び前記第一の半導体基板
    を露出させる工程とを含むことを特徴とする半導体素子
    の製造方法。
JP61254306A 1986-10-24 1986-10-24 半導体素子製造方法 Pending JPS63107161A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61254306A JPS63107161A (ja) 1986-10-24 1986-10-24 半導体素子製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61254306A JPS63107161A (ja) 1986-10-24 1986-10-24 半導体素子製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63107161A true JPS63107161A (ja) 1988-05-12

Family

ID=17263156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61254306A Pending JPS63107161A (ja) 1986-10-24 1986-10-24 半導体素子製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63107161A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0443326A2 (en) * 1990-01-19 1991-08-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Device having a charge transfer device, MOSFETs, and bipolar transistors -- all formed in a single semiconductor substrate
JPH04106932A (ja) * 1990-08-27 1992-04-08 Fujitsu Ltd バイポーラトランジスタの製造方法
JP2007294693A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Denso Corp 半導体装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60262438A (ja) * 1984-06-08 1985-12-25 Matsushita Electronics Corp 半導体装置の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60262438A (ja) * 1984-06-08 1985-12-25 Matsushita Electronics Corp 半導体装置の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0443326A2 (en) * 1990-01-19 1991-08-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Device having a charge transfer device, MOSFETs, and bipolar transistors -- all formed in a single semiconductor substrate
US5220190A (en) * 1990-01-19 1993-06-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Device having a charge transfer device, MOSFETs, and bipolar transistors--al
JPH04106932A (ja) * 1990-08-27 1992-04-08 Fujitsu Ltd バイポーラトランジスタの製造方法
JP2007294693A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Denso Corp 半導体装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2685819B2 (ja) 誘電体分離半導体基板とその製造方法
JPH02168646A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH04106932A (ja) バイポーラトランジスタの製造方法
JPH0671043B2 (ja) シリコン結晶体構造の製造方法
JPH01179342A (ja) 複合半導体結晶体
US7285825B2 (en) Element formation substrate for forming semiconductor device
JPH04180648A (ja) 誘電体分離基板の製造方法
JPH0312775B2 (ja)
JPH08505009A (ja) ダイヤモンド上シリコンの回路構造物及びその製造方法
JPH0883837A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH0682753B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS63107161A (ja) 半導体素子製造方法
JPS60149146A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6358817A (ja) 複合半導体結晶体構造
JPS63246841A (ja) シリコン結晶体の誘電体分離法
JPH0719837B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04199632A (ja) Soiウエハ及びその製造方法
JPH01259546A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS61133641A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06163677A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS62203364A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6116543A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2629313B2 (ja) 半導体集積回路及びその製造方法
JPH084126B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH05129424A (ja) 半導体装置とその製造方法