JPS6219046B2 - - Google Patents

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JPS6219046B2
JPS6219046B2 JP56086670A JP8667081A JPS6219046B2 JP S6219046 B2 JPS6219046 B2 JP S6219046B2 JP 56086670 A JP56086670 A JP 56086670A JP 8667081 A JP8667081 A JP 8667081A JP S6219046 B2 JPS6219046 B2 JP S6219046B2
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JP
Japan
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silicon layer
layer
insulating film
silicon
polycrystalline silicon
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Tadashi Nishimura
Shigeo Nagao
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は絶縁膜上に単結晶シリコン層を形成
する半導体装置の製造方法に関するものである。
通常、集積回路を製造するにあたつてはその中
に含まれる構成素子、例えばトランジスタ、ダイ
オード、抵抗などを何らかの手段で電気的に絶縁
分離する必要がある。そして、一般的に、シリコ
ン半導体素子製造に供されるシリコンエピタキシ
ヤル成長技術にはサフアイアなどの絶縁基板上に
適用する場合およびシリコン単結晶基板に適用す
る場合の２つの方法がある。前者の方法は予め絶
縁基板上にシリコン単結晶層を形成するため、単
に、このシリコン単結晶層を島状に物理的に切り
離し、その後、分離した島内に公知の技術で、各
素子を形成するものであるが、サフアイア基板が
高価であるうえ、機械的強度の脆さから破損し易
いため、製造歩留りが低下する。一方、後者の方
法は基板が比較的低廉であり、しかも機械的にも
強靭であるが、構成素子を絶縁分離するには繁雑
な製造方法例えば接合分離などを用いなければな
らない。そこで、従来、前記の２つの方法の長所
だけを取り入れ、高性能、低価格な集積回路の製
造を可能にする一手段として、シリコン基板に被
着した絶縁膜上にシリコン単結晶を形成すること
が提案されている。しかし、シリコン基板上に被
着可能な絶縁膜、例えばシリコン酸化膜、あるい
はシリコン窒化膜などは非晶質であり、単に公知
のエピタキシヤル成長技術を駆使しても、絶縁膜
上には全くシリコン層が形成されない。また、た
とえエピタキシヤル成長条件（例えば成長温度、
成長速度）を変化させたとしても、巨大な粒径の
シリコン単結晶粒がピラミツト状に点在付着する
だけで、実用に供するような均一な単結晶層とは
ならない。そこで、最近、レーザアニール法が注
目されている。このレーザアニール法はまず、絶
縁膜上に、比較的低温（例えば600℃前後）で多
結晶シリコン層を形成し、この多結晶シリコン面
にレーザビームを走査しながら、あるいは断続的
に照射することにより、単結晶を得ようとするも
のである。
しかしレーザアニールを用いても、絶縁膜上の
多結晶層では結晶成長の核となる種結晶が多す
ぎ、大きな粒径の単結晶領域を得ることは困難で
あつた。この困難さを解決するために“bridged
epi”と称する第１図ａに示すようなシリコン単
結晶領域１１からのはい上がりのエピタキシヤル
成長法が提案されているが、これも単結晶領域１
１を溶融させるようなレーザー１４のパワーでは
第１図ｂに示すように絶縁基板１３上の多結晶層
１２が蒸発してしまうことが多く、マージンの非
常に少ない製造方法と言わざるを得ない。
そこで本発明はこのような従来の方法の欠点を
除去し、大きく均一な単結晶シリコン層を絶縁膜
上に安定に形成しようとするものであり、その特
徴とするところは、シリコン基板の一主面の一部
に絶縁膜を被着し、上記絶縁膜上に多結晶シリコ
ン層を形成し、多結晶シリコン層及びシリコン露
出部上にシリコンエピタキシヤル成長層を形成
し、然る後シリコンエピタキシヤル成長層をアニ
ールして単結晶シリコン層を得るものである。
以下、実施例について詳細に説明する。
まず、シリコン基板２２上の一部をシリコン窒
化膜等の酸素を通さないち密な薄膜でおおい、こ
れを熱酸化すると、この膜におおわれていないシ
リコン基板２２の表面が酸化され、酸化膜２３が
生成される。これをふつ酸の希釈液で適当にエツ
チングした後、シリコン窒化膜を除去すると第２
図ａのようにシリコン基板２２の露出部と酸化膜
２３の表面がほぼ同一平面となるように酸化膜２
３がシリコン基板２２に埋設して形成される。次
に比較的低温、例えば600℃前後で公知の化学的
気相成長法で多結晶シリコン層を成長させこれに
写真製版を行つて、第２図ｂのごとく、酸化膜２
３上の多結晶シリコン層２１のみ残す。この多結
晶シリコン層２１は後記する第２の多結晶シリコ
ン層形成時の下敷となる。さらに、これを既知の
シリコン気相エピタキシヤル成長技術を使い、水
素ふいん気中で高温、例えば950℃−1200℃に加
熱した反応器中に配置し、シリコンソース材料と
して例えばモノシラン（SiH4）、ジクロルシラン
（SiH2Cl2）などを導入すれば、第２図ｃに示すよ
うに前記多結晶シリコン層２１上には非常に大き
な粒径の単結晶を含む多結晶シリコン層が成長
し、基板シリコン２２上にはこれと同一方向の結
晶軸をもつた単結晶シリコン層が成長して第２の
シリコン層２４となる。これを連続発振のレーザ
ーで走査しながら照射し、このとき酸化膜２３上
の第１多結晶層２１、第２多結晶層２４の両方が
完全に溶融するレーザパワーに設定すれば、第(2)
図ｄに示すようにシリコン基板２２上に成長した
単結晶が核となり、第１、第２の多結晶層２１，
２４が単結晶化されて均一な単結晶層２５とな
る。
以上の実施例では、熱酸化法により絶縁膜を形
成する場合について説明したが、この方法に限定
せず、例えば化学的気相成長法、あるいはプラズ
マ成長法により堆積したシリコン酸化膜またはシ
リコン窒化膜でもよく、その膜質および製造方法
は何れでもよいことはもちろんである。また、膜
厚については必要な絶縁耐圧を確保すればよく、
絶対値を問わないことはもちろんである。
以上、詳細に説明したように、この発明に係る
半導体装置の製造方法によればシリコン基板に被
着した絶縁膜上に大きな均一な単結晶シリコン層
を安定に形成することができ、高性能で、低価格
な集積回路を製造することができるなどの効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の絶縁膜上での単結晶成長方法を
示す断面図、第２図は本発明の製造方法の一実施
例を示す断面図である。 図中、２１は第１の多結晶シリコン層、２２は
シリコン基板、２３は絶縁膜、２４は第２の多結
晶シリコン層、２５は単結晶シリコン層を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ シリコン基板の一主面の一部に絶縁膜を形成
    し上記一主面の他の部分にシリコン露出部を形成
    する工程、比較的低温で上記絶縁膜上のみにエピ
    タキシヤル成長時の下敷になる第１の多結晶シリ
    コン層を形成する工程、比較的高温で化学的気相
    成長法によるエピタキシヤル成長により上記第１
    の多結晶シリコン層上に第２の多結晶シリコン層
    を、上記露出部上に単結晶シリコン層を形成する
    工程、上記第２の多結晶シリコン層及び上記単結
    晶シリコン層上にレーザまたは電子線等のエネル
    ギー線を照射して上記第２の多結晶シリコン層を
    単結晶化する工程を含む半導体装置の製造方法。 ２ 絶縁膜がシリコン酸化膜であることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製
    造方法。 ３ 絶縁膜がシリコン窒化膜であることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製
    造方法。 ４ 絶縁膜をシリコン基板に埋設したことを特徴
    とする特許請求の範囲第１〜３項の何れかに記載
    の半導体装置の製造方法。
JP56086670A 1981-06-04 1981-06-04 Manufacture of semiconductor device Granted JPS57201015A (en)

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