JPS63302515A - Ｓｏｉ基板の形成方法 - Google Patents
Ｓｏｉ基板の形成方法Info
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- JPS63302515A JPS63302515A JP13851287A JP13851287A JPS63302515A JP S63302515 A JPS63302515 A JP S63302515A JP 13851287 A JP13851287 A JP 13851287A JP 13851287 A JP13851287 A JP 13851287A JP S63302515 A JPS63302515 A JP S63302515A
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Landscapes
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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。
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
本発明はイオン注入による５ＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ０
ｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の形成方法に関する。
ｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の形成方法に関する。
従来の技術
第３図に示すように、単純Ｋ Ｓ・ｉ基板２に酸素イオ
ン４を注入して埋め込み酸化膜層６を形成して、１１５
０℃で熱処理を行うと、表面Ｓｔ層層中中数多くの析出
物１１と転位１２が残留する。
ン４を注入して埋め込み酸化膜層６を形成して、１１５
０℃で熱処理を行うと、表面Ｓｔ層層中中数多くの析出
物１１と転位１２が残留する。
第３図において２８は（１０ｏ）表面、６は埋込みＳｉ
Ｏ３層である。これらの欠陥を低減するために、２つの
方法が示されている。
Ｏ３層である。これらの欠陥を低減するために、２つの
方法が示されている。
（ハ）１６０＋ビームを１５０ ＫｅＶ ノ加速エネル
ギーで２．２５ Ｘｌ ０ ｔｏｎｓ／ｃｉ 注入し
窒素雰囲１２５０℃以上の熱処理を施す事によって表面
側のシリコン単結晶層中の不純物酸素が殆んど無くなり
、急峻な界面を得る事が、（ＢＹ Ｍａｏ ｅｔ ａｌ
。
ギーで２．２５ Ｘｌ ０ ｔｏｎｓ／ｃｉ 注入し
窒素雰囲１２５０℃以上の熱処理を施す事によって表面
側のシリコン単結晶層中の不純物酸素が殆んど無くなり
、急峻な界面を得る事が、（ＢＹ Ｍａｏ ｅｔ ａｌ
。
アプライド フィジックス レター（Ａｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、）４８（１２）、２４Ｍａｒｃｈ
（１９８６）７９４〕に示されている。
（１９８６）７９４〕に示されている。
この例の場合、転位が１０７α−２程度残っている。
（Ｂ） １６０１ビームを１８０ＫｅＶの加速エネル
ギーで２．５ Ｘ １０” ｔｏｎｓ／ｃＪ注入し、更
に１Ｈ＋イオンビームを加速エネルギー１２ＫｅＶ で
１．２Ｘ１０ ｔｏｎｓ／ｃｄｔ注入した後窒素雰囲
気中１１５０′Ｃで熱処理を施す事により表面側のシリ
コン単結晶層中の不純物酸素が殆んどど無くなる事が特
願昭６１−１７００２３号に示されている。この場合、
ＩＣ＞１ｆｆｉ 程度の転位が残っている。
ギーで２．５ Ｘ １０” ｔｏｎｓ／ｃＪ注入し、更
に１Ｈ＋イオンビームを加速エネルギー１２ＫｅＶ で
１．２Ｘ１０ ｔｏｎｓ／ｃｄｔ注入した後窒素雰囲
気中１１５０′Ｃで熱処理を施す事により表面側のシリ
コン単結晶層中の不純物酸素が殆んどど無くなる事が特
願昭６１−１７００２３号に示されている。この場合、
ＩＣ＞１ｆｆｉ 程度の転位が残っている。
発明が解決しようとする問題点
従来の方法によれば如何なる方法をとっても表面シリコ
ン層中の転位を１ｏｃＩｒＬ 以下にする事は困難で
ある。半導体素子の活性領域に残された転位は、不純物
を捕獲し、キャリアを散乱し、＋７ ＋り電流の経路に
なる等の悪影響を与える。
ン層中の転位を１ｏｃＩｒＬ 以下にする事は困難で
ある。半導体素子の活性領域に残された転位は、不純物
を捕獲し、キャリアを散乱し、＋７ ＋り電流の経路に
なる等の悪影響を与える。
問題点を解決するだめの手段
本発明の方法は、イオン注入と熱処理を用いてＳＯＩ基
板を形成する際に、熱処理工程に入る前にあらかじめ半
導体素子形成に必要な部位のみを島状に成形しておくと
いうものである。
板を形成する際に、熱処理工程に入る前にあらかじめ半
導体素子形成に必要な部位のみを島状に成形しておくと
いうものである。
作 用
固定単結晶中の欠陥（本発明の場合は主に転位）は、固
体の体積に対する表面積の比率が高い程、表面に向かっ
て移動し易くなり、固体内の欠陥は低減される。本発明
の様にＳＯＩ形成時の熱処理前にあらかじめ島状にして
おく事により、側壁が形成される事により表面が約６倍
となり、前記効果が現れる。
体の体積に対する表面積の比率が高い程、表面に向かっ
て移動し易くなり、固体内の欠陥は低減される。本発明
の様にＳＯＩ形成時の熱処理前にあらかじめ島状にして
おく事により、側壁が形成される事により表面が約６倍
となり、前記効果が現れる。
実施例
１窮１図を用いて、イオンとしては酸素イオン。
半導体としてはＳｔ を用い、熱処理の前に島を形成
した２本発明の一実施例について説明する。第１図（ａ
）のように、シリコン基板２の例えば（１００）表面２
ａに、酸素イオンを例えば１８０ＫｅＶの加速エネルギ
ーで、例えばドーズ量２．５Ｘ１０１８ｏｘｑｅｒｘ／
ｄｉ注入するとＳｔ 基板内部に、３１０２層６が埋め
込まれる。イオン注入に伴う、揺らぎにより表面Ｓｔ
層８の中には大量の酸素１ｏが残留し、８１０２層６の
形成時の応力等で転位１２が発生する。その後、第１図
Φ）の様に少なくとも後に半導体素子を形成するに必要
な領域１４を残して余分な部分をエツチングして除去す
る。除去されるべき部位は表面Ｓｉ 層８．埋め込み５
１ｏ２層６を通り抜け、基板２に達する深さに相当する
部分である。基の後、熱処理を行う際にはＳｔ 表面２
ａに発生するエッチビットを避ける為にＡｒにｏ２を例
えば１体積チ混入した雰囲気を用いる。又、純Ｎ２中等
でアニールする場合は、表面Ｓｔ層２ａのエッチピント
を避ける為に第２図（ｃ）の様にＣＶＤ５ ｉ０２１６
等で、キャッピングをする。ただし、キャッピングをす
ると、５１０２１６を除去する際に埋め込み８１０２６
もエツチングされる危険があるので、Ｎ２中のアニール
は成るべく避けた方が望ましい。基の後、例えばファー
ネス電気炉で１２６０℃ で３時間熱処理を行う。この
様にして作られたＳＯＩのＳｉ 島は、第２図（ｄ）の
様に酸素の残留がなく、転位密度も殆んどゼロに近づく
。
した２本発明の一実施例について説明する。第１図（ａ
）のように、シリコン基板２の例えば（１００）表面２
ａに、酸素イオンを例えば１８０ＫｅＶの加速エネルギ
ーで、例えばドーズ量２．５Ｘ１０１８ｏｘｑｅｒｘ／
ｄｉ注入するとＳｔ 基板内部に、３１０２層６が埋め
込まれる。イオン注入に伴う、揺らぎにより表面Ｓｔ
層８の中には大量の酸素１ｏが残留し、８１０２層６の
形成時の応力等で転位１２が発生する。その後、第１図
Φ）の様に少なくとも後に半導体素子を形成するに必要
な領域１４を残して余分な部分をエツチングして除去す
る。除去されるべき部位は表面Ｓｉ 層８．埋め込み５
１ｏ２層６を通り抜け、基板２に達する深さに相当する
部分である。基の後、熱処理を行う際にはＳｔ 表面２
ａに発生するエッチビットを避ける為にＡｒにｏ２を例
えば１体積チ混入した雰囲気を用いる。又、純Ｎ２中等
でアニールする場合は、表面Ｓｔ層２ａのエッチピント
を避ける為に第２図（ｃ）の様にＣＶＤ５ ｉ０２１６
等で、キャッピングをする。ただし、キャッピングをす
ると、５１０２１６を除去する際に埋め込み８１０２６
もエツチングされる危険があるので、Ｎ２中のアニール
は成るべく避けた方が望ましい。基の後、例えばファー
ネス電気炉で１２６０℃ で３時間熱処理を行う。この
様にして作られたＳＯＩのＳｉ 島は、第２図（ｄ）の
様に酸素の残留がなく、転位密度も殆んどゼロに近づく
。
尚、イオンとして窒素、炭素、酸素を含むイオンを用い
Ｓｉ 島形成の時期をイオン注入の前に設定しても同様
の効果が得られる。
Ｓｉ 島形成の時期をイオン注入の前に設定しても同様
の効果が得られる。
又、形成する島の形状は第１図（、）の様に細長い形状
であってもかまわない。つまり、例えば半導体素子形成
領域を長方形にするならば、半導体素子形成に必要な最
小寸法を辺ａとし、辺すは任意であってもかまわない。
であってもかまわない。つまり、例えば半導体素子形成
領域を長方形にするならば、半導体素子形成に必要な最
小寸法を辺ａとし、辺すは任意であってもかまわない。
欠陥の移動は、辺ａの方向に生じるので、先に述べた欠
陥低減効果が同様に生じる。
陥低減効果が同様に生じる。
第２図を用いて、イオンとして、酸素イオンと水素イオ
ンを用い、半導体としてはＳＬを用い、熱処理の前に島
を形成した、本発明の他の実施例について説明する。シ
リコン基板２の例えば（１ｏｏ）表面２ａに、酸素イオ
ンを例えば１８０ＫｅＶ の加速エネルギーで、例えば
ドーズ量２．５ Ｘ １０” ０Ｘ７ｑｅｎ／ｃｙＡ注
入するとＳｉ 基板内部に、３１０２層６が埋め込まれ
る。イオン注入に伴う、揺らぎにより表面Ｓｔ 層８の
中には大量の酸素１０が残留し、３１０２層６の形成時
の応力等で転位１２が発生する。残留する酸素１ｏを除
去する為に水素イオン６を例えば１０ＫｅＶで例えば１
．５Ｘ１０ ｘｏｎｓ／ｄ注入する。
ンを用い、半導体としてはＳＬを用い、熱処理の前に島
を形成した、本発明の他の実施例について説明する。シ
リコン基板２の例えば（１ｏｏ）表面２ａに、酸素イオ
ンを例えば１８０ＫｅＶ の加速エネルギーで、例えば
ドーズ量２．５ Ｘ １０” ０Ｘ７ｑｅｎ／ｃｙＡ注
入するとＳｉ 基板内部に、３１０２層６が埋め込まれ
る。イオン注入に伴う、揺らぎにより表面Ｓｔ 層８の
中には大量の酸素１０が残留し、３１０２層６の形成時
の応力等で転位１２が発生する。残留する酸素１ｏを除
去する為に水素イオン６を例えば１０ＫｅＶで例えば１
．５Ｘ１０ ｘｏｎｓ／ｄ注入する。
その後第２図中）の様に後に半導体素子を形成するに必
要な領域１４のみを残して余分な部分をエツチングして
除去する。除去されるべき部位は表面Ｓｔ層８．埋め込
み５層０２層６を通り抜け、基板２に達する深さに相当
する部分である。基の後、熱処理を行う際にはＳｉ表面
２ａに発生するエッチピットを避ける為にＡ ｒ Ｋ
Ｏ２を例えば１体積係混入した雰囲気を用いる。父、純
Ｎ２中等でアニールする場合は、表面Ｓｔ層２ａのエッ
チピットを避ける為に第２図（ｃ）の様にＣＶＤ ３１
０２１６等で、キャッピングする。ただし、キャッピン
グすると３１０２１６を除去する際に埋め込み５１０２
６もエツチングされる危険があるので、Ｎ２中のアニー
ルは成るべく避けた方が望ましい。基の後、例えば７ア
ーネス電気炉で１１５０℃で２時間熱処理を行う。この
様にして作られたＳＯＩのＳｉ島は、第２図（ｄ）の様
に酸素の残留がなく、転位密度も殆ん・どゼロに近づく
。尚Ｓｔ 島形状の時期をイオン注入の前に設定しても
同様の効果が得られる。又、形成する島の形状は第１図
（、）のように細長い形状であってもかまわない。これ
は先の実施例と同様である。
要な領域１４のみを残して余分な部分をエツチングして
除去する。除去されるべき部位は表面Ｓｔ層８．埋め込
み５層０２層６を通り抜け、基板２に達する深さに相当
する部分である。基の後、熱処理を行う際にはＳｉ表面
２ａに発生するエッチピットを避ける為にＡ ｒ Ｋ
Ｏ２を例えば１体積係混入した雰囲気を用いる。父、純
Ｎ２中等でアニールする場合は、表面Ｓｔ層２ａのエッ
チピットを避ける為に第２図（ｃ）の様にＣＶＤ ３１
０２１６等で、キャッピングする。ただし、キャッピン
グすると３１０２１６を除去する際に埋め込み５１０２
６もエツチングされる危険があるので、Ｎ２中のアニー
ルは成るべく避けた方が望ましい。基の後、例えば７ア
ーネス電気炉で１１５０℃で２時間熱処理を行う。この
様にして作られたＳＯＩのＳｉ島は、第２図（ｄ）の様
に酸素の残留がなく、転位密度も殆ん・どゼロに近づく
。尚Ｓｔ 島形状の時期をイオン注入の前に設定しても
同様の効果が得られる。又、形成する島の形状は第１図
（、）のように細長い形状であってもかまわない。これ
は先の実施例と同様である。
発明の効果
以上のように本発明によれば、熱処理前にＳＯＩのＳｉ
部を島状に成型しておく事により体積に対する表面積
の割合が数倍に増加し、Ｓｔ島内部の転位に代表される
格子欠陥は表面に移動し、はぼ無転位のＳｔ層をもった
ＳＯＩ 基板を得る事が出来る。転位が無くなる事によ
り、表面Ｓｔはノ（ルクｓｉとほぼ同等の結晶性を有し
、半導体素子形成時の不純物捕獲、キャリア散乱リーク
経路といった問題が解消される。
部を島状に成型しておく事により体積に対する表面積
の割合が数倍に増加し、Ｓｔ島内部の転位に代表される
格子欠陥は表面に移動し、はぼ無転位のＳｔ層をもった
ＳＯＩ 基板を得る事が出来る。転位が無くなる事によ
り、表面Ｓｔはノ（ルクｓｉとほぼ同等の結晶性を有し
、半導体素子形成時の不純物捕獲、キャリア散乱リーク
経路といった問題が解消される。
第１図は本発明の一実施例方法を説明するための工程図
、第２図は他の実施例を説明するだめの工程図、第３図
は従来方法を説明するための断面図である。 ２・・・・・・シリコン基板、２ａ・・・・・・（１０
０）表面、３・・・・・・無転位Ｓｔ 層、４・・・・
・・酸素イオンビーム、６・・・・・・水素イオンビー
ム、６・・・・・・埋め込み８１０２層、８・・・・・
・表面ＳＬ 層、１０・・・・・・残留酸素、１１・・
・・・・析出物、１２・・・・・・転位、１４・・・・
・・ＳＬ 高部、１６・・・・・・ＣｖＤＳ１０２膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 （ｅ）
、第２図は他の実施例を説明するだめの工程図、第３図
は従来方法を説明するための断面図である。 ２・・・・・・シリコン基板、２ａ・・・・・・（１０
０）表面、３・・・・・・無転位Ｓｔ 層、４・・・・
・・酸素イオンビーム、６・・・・・・水素イオンビー
ム、６・・・・・・埋め込み８１０２層、８・・・・・
・表面ＳＬ 層、１０・・・・・・残留酸素、１１・・
・・・・析出物、１２・・・・・・転位、１４・・・・
・・ＳＬ 高部、１６・・・・・・ＣｖＤＳ１０２膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 （ｅ）
Claims (8)
- （１）イオン注入とイオン注入の後に行う熱処理を用い
て半導体基板内に埋め込み型の絶縁物層を形成するに際
し、前記熱処理の前にあらかじめ少くとも半導体素子形
成領域を選択的に島状に成型しておくようにしたＳＯＩ
基板の形成方法。 - （２）島形成をイオン注入前にあらかじめ行う特許請求
の範囲第１項記載のＳＯＩ基板の形成方法。 - （３）島形成をイオン注入と熱処理の間に行う特許請求
の範囲第１項記載のＳＯＩ基板の形成方法。 - （４）注入するイオンとして、酸素、窒素もしくは炭素
を含むイオンを用い、半導体として単結晶シリコンを用
いる特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載のＳ
ＯＩ基板の形成方法。 - （５）注入するイオンとして、第１に酸素を含むイオン
を用い第２に水素を含むイオンを用い、半導体として単
結晶シリコンを用いる特許請求の範囲第１項、第２項又
は第３項記載のＳＯＩ基板の形成方法。 - （６）注入するイオンとして、第１に水素を含むイオン
を用い、第２に酸素を含むイオンを用い、半導体として
単結晶シリコンを用いる特許請求の範囲第１項、第２項
又は第３項記載のＳＯＩ基板の形成方法。 - （７）イオン注入後の熱処理温度として１２００℃から
１４００℃の範囲を用いる特許請求の範囲第１項、第２
項、第３項又は第４項記載のＳＯＩ基板の形成方法。 - （８）イオン注入後の熱処理を１１８５℃以下の温度で
行う特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第５項、
又は第６項記載のＳＯＩ基板の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138512A JPH0724280B2 (ja) | 1987-06-02 | 1987-06-02 | Ｓｏｉ基板の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138512A JPH0724280B2 (ja) | 1987-06-02 | 1987-06-02 | Ｓｏｉ基板の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63302515A true JPS63302515A (ja) | 1988-12-09 |
| JPH0724280B2 JPH0724280B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=15223878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62138512A Expired - Fee Related JPH0724280B2 (ja) | 1987-06-02 | 1987-06-02 | Ｓｏｉ基板の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0724280B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7504314B2 (en) | 2005-04-06 | 2009-03-17 | International Business Machines Corporation | Method for fabricating oxygen-implanted silicon on insulation type semiconductor and semiconductor formed therefrom |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5331983A (en) * | 1976-09-06 | 1978-03-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Production of semiconductor substrates |
| JPS58173845A (ja) * | 1982-04-06 | 1983-10-12 | Citizen Watch Co Ltd | 半導体装置 |
-
1987
- 1987-06-02 JP JP62138512A patent/JPH0724280B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5331983A (en) * | 1976-09-06 | 1978-03-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Production of semiconductor substrates |
| JPS58173845A (ja) * | 1982-04-06 | 1983-10-12 | Citizen Watch Co Ltd | 半導体装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7504314B2 (en) | 2005-04-06 | 2009-03-17 | International Business Machines Corporation | Method for fabricating oxygen-implanted silicon on insulation type semiconductor and semiconductor formed therefrom |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0724280B2 (ja) | 1995-03-15 |
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Legal Events
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |