JPH05234901A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPH05234901A JPH05234901A JP3225692A JP3225692A JPH05234901A JP H05234901 A JPH05234901 A JP H05234901A JP 3225692 A JP3225692 A JP 3225692A JP 3225692 A JP3225692 A JP 3225692A JP H05234901 A JPH05234901 A JP H05234901A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 ゲート抵抗が低くかつ信頼性の高い埋め込み
ゲート型SITまたは表面ゲート型SITを提供する。 【構成】 半導体基板1表面にマスクパターンから露呈
する基板1表面をエッチングして、凹状の溝構造部4を
形成するとともにこの溝構造部4上にマスクのひさし3
を残ようにし、これをストッパーとして溝構造部4内に
選択的にエピタキシャル成長層6を形成する。また単結
晶シリコン基板(100)表面に、<100>方向に伸
びる方形状またはストライプ状パターンをなすようにシ
リコン酸化膜マスクを形成し、基板表面を等方性エッチ
ングし、溝構造部4を形成するとともにシリコン酸化膜
のひさし3を残し、それをストッパーとして選択的にエ
ピタキシャル成長層6を形成し、シリコン酸化膜2を除
去した後、エピタキシャル成長層を形成し、ファセット
や積層欠陥の無い良好な単結晶シリコンをエピタキシャ
ル成長させる。
ゲート型SITまたは表面ゲート型SITを提供する。 【構成】 半導体基板1表面にマスクパターンから露呈
する基板1表面をエッチングして、凹状の溝構造部4を
形成するとともにこの溝構造部4上にマスクのひさし3
を残ようにし、これをストッパーとして溝構造部4内に
選択的にエピタキシャル成長層6を形成する。また単結
晶シリコン基板(100)表面に、<100>方向に伸
びる方形状またはストライプ状パターンをなすようにシ
リコン酸化膜マスクを形成し、基板表面を等方性エッチ
ングし、溝構造部4を形成するとともにシリコン酸化膜
のひさし3を残し、それをストッパーとして選択的にエ
ピタキシャル成長層6を形成し、シリコン酸化膜2を除
去した後、エピタキシャル成長層を形成し、ファセット
や積層欠陥の無い良好な単結晶シリコンをエピタキシャ
ル成長させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶成長方法に係り、
特に単結晶シリコン基板の表面部分に形成した凹状の溝
構造部を、単結晶シリコン基板表面の高さと同じ高さま
で、ファセットや積層欠陥の無い良好な単結晶シリコン
によって埋める方法に関する。
特に単結晶シリコン基板の表面部分に形成した凹状の溝
構造部を、単結晶シリコン基板表面の高さと同じ高さま
で、ファセットや積層欠陥の無い良好な単結晶シリコン
によって埋める方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の製造に際しては、単結
晶基板表面に形成した凹部にエピタキシャル成長によっ
て単結晶薄膜を形成する工程が用いられることがある。
晶基板表面に形成した凹部にエピタキシャル成長によっ
て単結晶薄膜を形成する工程が用いられることがある。
【0003】このようななかで従来、図4に示すよう
に、単結晶シリコン基板21の表面をシリコン酸化膜2
2によって選択的に被覆し、このシリコン酸化膜から露
呈するシリコン基板表面に選択的にエピタキシャル成長
層23を形成する方法が提案されている(第30回半導
体専門講習会予稿集p201〜p231)。
に、単結晶シリコン基板21の表面をシリコン酸化膜2
2によって選択的に被覆し、このシリコン酸化膜から露
呈するシリコン基板表面に選択的にエピタキシャル成長
層23を形成する方法が提案されている(第30回半導
体専門講習会予稿集p201〜p231)。
【0004】この方法では、まず、(100)の面方位
を有する単結晶シリコン基板21の表面をシリコン酸化
膜22で覆い、このシリコン酸化膜22をパターンエッ
チングすることによって<100>方向に方形状または
ストライプ状に単結晶シリコン基板表面21の(10
0)面を露呈せしめる。そして、この露呈せしめられた
(100)面に、これと垂直の角度で形成されるシリコ
ン酸化膜の側壁24を用いて、選択的に、かつ、ファセ
ットや積層欠陥の無い良好なエピタキシャル成長を行
う。
を有する単結晶シリコン基板21の表面をシリコン酸化
膜22で覆い、このシリコン酸化膜22をパターンエッ
チングすることによって<100>方向に方形状または
ストライプ状に単結晶シリコン基板表面21の(10
0)面を露呈せしめる。そして、この露呈せしめられた
(100)面に、これと垂直の角度で形成されるシリコ
ン酸化膜の側壁24を用いて、選択的に、かつ、ファセ
ットや積層欠陥の無い良好なエピタキシャル成長を行
う。
【0005】この方法によれば、(100)の面方位を
有する単結晶シリコン基板21上に成膜したシリコン酸
化膜22を、(100)の面方位を有する単結晶シリコ
ン基板21の<100>方向に、アンダーカットを生じ
させないでストライプ状または方形状にパターンエッチ
ングすれば、ファセット及び積層欠陥の無い良好な単結
晶シリコンを、(100)の面方位を有する単結晶シリ
コン基板表面25が露出している部分にのみ選択的に、
エピタキシャル成長することが可能である。
有する単結晶シリコン基板21上に成膜したシリコン酸
化膜22を、(100)の面方位を有する単結晶シリコ
ン基板21の<100>方向に、アンダーカットを生じ
させないでストライプ状または方形状にパターンエッチ
ングすれば、ファセット及び積層欠陥の無い良好な単結
晶シリコンを、(100)の面方位を有する単結晶シリ
コン基板表面25が露出している部分にのみ選択的に、
エピタキシャル成長することが可能である。
【0006】この方法はファセットや積層欠陥のないエ
ピタキシャル成長膜を得ることができる点では極めて優
れた方法であるが、これをデバイス製造プロセスに用い
た場合、問題点がある。
ピタキシャル成長膜を得ることができる点では極めて優
れた方法であるが、これをデバイス製造プロセスに用い
た場合、問題点がある。
【0007】まず、埋め込みゲート型静電誘導トランジ
スタ(以下SIT)の製造プロセスについて説明する。
スタ(以下SIT)の製造プロセスについて説明する。
【0008】まず、図5(a) に斜視図図5(b) に断面図
を示すように、n型単結晶シリコン基板31の(10
0)面表面全体にシリコン酸化膜32を成長させ、この
シリコン酸化膜をフォトリソグラフィープロセスによっ
て方形外周を残しかつ方形内部をストライプ状にパター
ニングし、短柵状のシリコン酸化膜が残るパターンを形
成する。
を示すように、n型単結晶シリコン基板31の(10
0)面表面全体にシリコン酸化膜32を成長させ、この
シリコン酸化膜をフォトリソグラフィープロセスによっ
て方形外周を残しかつ方形内部をストライプ状にパター
ニングし、短柵状のシリコン酸化膜が残るパターンを形
成する。
【0009】そしてこのシリコン酸化膜32をマスクと
してシリコン基板31表面にp型不純物であるボロンを
拡散させp型拡散領域33を形成する(図5(c) )。こ
れはn型単結晶シリコン基板表面から見ると、p型拡散
領域33のなかに、短柵状に(100)の面方位を有す
るn型単結晶シリコン基板のn型領域を残した状態が得
られる。
してシリコン基板31表面にp型不純物であるボロンを
拡散させp型拡散領域33を形成する(図5(c) )。こ
れはn型単結晶シリコン基板表面から見ると、p型拡散
領域33のなかに、短柵状に(100)の面方位を有す
るn型単結晶シリコン基板のn型領域を残した状態が得
られる。
【0010】続いて、全面エッチングによってシリコン
基板表面に残っているシリコン酸化膜32を除去し、シ
リコン基板31の(100)面表面を露出したあと、シ
リコン基板表面全体に、n型不純物であるリンをドーピ
ングしながらn型単結晶シリコンのエピタキシャル成長
層35を形成し、さらにこのエピタキシャル成長層表面
に再びシリコン酸化膜32sを成膜し、フォトリソグラ
フィープロセスによってシリコン酸化膜にパターンを形
成する。今回のパターンは、前回と同じサイズの方形外
周であるが、前回と違って方形内部は、シリコン酸化膜
を残すようにする(図5(d) )。
基板表面に残っているシリコン酸化膜32を除去し、シ
リコン基板31の(100)面表面を露出したあと、シ
リコン基板表面全体に、n型不純物であるリンをドーピ
ングしながらn型単結晶シリコンのエピタキシャル成長
層35を形成し、さらにこのエピタキシャル成長層表面
に再びシリコン酸化膜32sを成膜し、フォトリソグラ
フィープロセスによってシリコン酸化膜にパターンを形
成する。今回のパターンは、前回と同じサイズの方形外
周であるが、前回と違って方形内部は、シリコン酸化膜
を残すようにする(図5(d) )。
【0011】この後、方形状シリコン酸化膜32sをマ
スクとしてエピタキシャル成長前のn型単結晶シリコン
基板31表面まで、つまり、p型半導体領域33の表面
37が露出するまで、エピタキシャル成長層をエッチン
グする。そして、このシリコン酸化膜32sを除去すれ
ば、埋め込みゲート型SITの形状が得られる。このよ
うにして得られた形状のうち、エピタキシャル成長層表
面36、エピタキシャル成長層をエッチングによって除
去し露出させたp型半導体領域表面37及び単結晶シリ
コン基板裏面38が、おのおの埋め込みゲート型SIT
のソース、ゲート、ドレインとなる。
スクとしてエピタキシャル成長前のn型単結晶シリコン
基板31表面まで、つまり、p型半導体領域33の表面
37が露出するまで、エピタキシャル成長層をエッチン
グする。そして、このシリコン酸化膜32sを除去すれ
ば、埋め込みゲート型SITの形状が得られる。このよ
うにして得られた形状のうち、エピタキシャル成長層表
面36、エピタキシャル成長層をエッチングによって除
去し露出させたp型半導体領域表面37及び単結晶シリ
コン基板裏面38が、おのおの埋め込みゲート型SIT
のソース、ゲート、ドレインとなる。
【0012】このようにして、埋め込みゲート型SIT
が得られる。
が得られる。
【0013】ここでは、nチャネル埋め込みゲート型S
ITの製造プロセスについて述べたものであるが、n型
半導体領域とp型半導体領域を入れ替えれば、pチャネ
ル埋め込みゲート型SITの製造プロセスとなる。
ITの製造プロセスについて述べたものであるが、n型
半導体領域とp型半導体領域を入れ替えれば、pチャネ
ル埋め込みゲート型SITの製造プロセスとなる。
【0014】ところで、このような埋め込みゲート型S
ITのゲート部分は、不純物拡散法によって形成された
p型半導体領域33で構成されるが、不純物拡散法で
は、シリコン基板表面から不純物元素であるボロンを拡
散させるため、原理上どうしても、基板表面から深さ方
向に濃度勾配ができる。すなわち、n型単結晶シリコン
基板表面からn型単結晶シリコン基板内部に向かって深
さが深くなればなる程、濃度が低くなり、抵抗が高くな
る。埋め込みゲート型SITのゲート部分の抵抗が高く
なると、埋め込みゲート型SITをスイッチングデバイ
スとして使う場合のスイッチング速度、つまり、電流を
流したり止めたりするのに必要な時間を長くすることに
なる。ゲート部分の抵抗を減らすには、ゲート部分を高
濃度で均一な不純物濃度を有するp型半導体領域にすれ
ば良いのであるが、不純物拡散法では、前述したように
原理的に困難である。
ITのゲート部分は、不純物拡散法によって形成された
p型半導体領域33で構成されるが、不純物拡散法で
は、シリコン基板表面から不純物元素であるボロンを拡
散させるため、原理上どうしても、基板表面から深さ方
向に濃度勾配ができる。すなわち、n型単結晶シリコン
基板表面からn型単結晶シリコン基板内部に向かって深
さが深くなればなる程、濃度が低くなり、抵抗が高くな
る。埋め込みゲート型SITのゲート部分の抵抗が高く
なると、埋め込みゲート型SITをスイッチングデバイ
スとして使う場合のスイッチング速度、つまり、電流を
流したり止めたりするのに必要な時間を長くすることに
なる。ゲート部分の抵抗を減らすには、ゲート部分を高
濃度で均一な不純物濃度を有するp型半導体領域にすれ
ば良いのであるが、不純物拡散法では、前述したように
原理的に困難である。
【0015】これに対し、結晶成長法では、エピタキシ
ャル成長中に導入する不純物の量によって不純物濃度が
制御できるので、均一で高濃度な領域、即ち、低抵抗な
領域を形成できる。従って、結晶成長法によりゲート領
域を形成すれば埋め込みゲート型SITのスイッチング
速度を速くできる。
ャル成長中に導入する不純物の量によって不純物濃度が
制御できるので、均一で高濃度な領域、即ち、低抵抗な
領域を形成できる。従って、結晶成長法によりゲート領
域を形成すれば埋め込みゲート型SITのスイッチング
速度を速くできる。
【0016】このように、ゲート部分の形成に結晶成長
法を用いれば、不純物拡散法に較べて低抵抗ゲート部を
得ることができるので、スイッチング速度の速い埋め込
みゲート型SITを製造できる。
法を用いれば、不純物拡散法に較べて低抵抗ゲート部を
得ることができるので、スイッチング速度の速い埋め込
みゲート型SITを製造できる。
【0017】結晶成長法を用いて埋め込みゲート型SI
Tを製造する場合の、製造プロセスにについて説明す
る。
Tを製造する場合の、製造プロセスにについて説明す
る。
【0018】まず、図6(a) および(b) に示すように前
記方法と同様にしてn型単結晶シリコン基板31の表面
部分にシリコン酸化膜32を成長させ、フォトリソグラ
フィープロセスによって方形外周とその方形内部をスト
ライプ状にシリコン酸化膜をパターンエッチングし、<
100>方向に短柵状にシリコン酸化膜が残るパターン
を形成する。
記方法と同様にしてn型単結晶シリコン基板31の表面
部分にシリコン酸化膜32を成長させ、フォトリソグラ
フィープロセスによって方形外周とその方形内部をスト
ライプ状にシリコン酸化膜をパターンエッチングし、<
100>方向に短柵状にシリコン酸化膜が残るパターン
を形成する。
【0019】次に、図6(c) に示すように、p型不純物
であるボロンをドーピングしながらp型単結晶シリコン
層39をエピタキシャル成長させる。このときp型単結
晶シリコン39は、シリコン酸化膜32上には成長せず
(100)の面方位を有するn型単結晶シリコン基板3
1表面上にのみ選択的に成長する。
であるボロンをドーピングしながらp型単結晶シリコン
層39をエピタキシャル成長させる。このときp型単結
晶シリコン39は、シリコン酸化膜32上には成長せず
(100)の面方位を有するn型単結晶シリコン基板3
1表面上にのみ選択的に成長する。
【0020】このようにしてp型単結晶シリコン39の
選択エピタキシャル成長を行った後、(100)の面方
位を有するn型単結晶シリコン基板31上にあるシリコ
ン酸化膜32を全面エッチングによって除去する。シリ
コン酸化膜32除去後のシリコン基板31表面は、平坦
な単結晶シリコン基板上にp型単結晶シリコン39が凸
状に形成された状態になる(図6(d) )。
選択エピタキシャル成長を行った後、(100)の面方
位を有するn型単結晶シリコン基板31上にあるシリコ
ン酸化膜32を全面エッチングによって除去する。シリ
コン酸化膜32除去後のシリコン基板31表面は、平坦
な単結晶シリコン基板上にp型単結晶シリコン39が凸
状に形成された状態になる(図6(d) )。
【0021】次に、n型不純物であるリンをドーピング
しながらn型単結晶シリコン35を、基板表面全面に渡
ってエピタキシャル成長させる(図6(e) )。
しながらn型単結晶シリコン35を、基板表面全面に渡
ってエピタキシャル成長させる(図6(e) )。
【0022】ここでエピタキシャル成長を行った後の表
面は、成長前の凸形状が残るため、表面の平坦化を行わ
なければならない。
面は、成長前の凸形状が残るため、表面の平坦化を行わ
なければならない。
【0023】平坦化には、フォトリソグラフィープロセ
スによって凸部分のみを選択的にエッチングする方法
と、または、機械的に研磨する方法とがあるがいずれか
の方法によって図6(f) に示すように平坦化を行う。
スによって凸部分のみを選択的にエッチングする方法
と、または、機械的に研磨する方法とがあるがいずれか
の方法によって図6(f) に示すように平坦化を行う。
【0024】この後さらに、図5(d) および(e) に示し
たのと同様に、方形のシリコン酸化膜パターニングを形
成しこれをますくとして、p型エピタキシャル成長層3
9が露出するまで、n型エピタキシャル成長層35をパ
ターンエッチングし、シリコン酸化膜を除去して、埋め
込みゲート型SITの形状が得られる。(図6(g)。こ
のようにして得られた形状のうち、n型エピタキシャル
成長層表面36、p型選択エピタキシャル成長層表面4
0、n型単結晶シリコン基板裏面38が、おのおの埋め
込みゲート型SITのソース、ゲート、ドレインとな
る。
たのと同様に、方形のシリコン酸化膜パターニングを形
成しこれをますくとして、p型エピタキシャル成長層3
9が露出するまで、n型エピタキシャル成長層35をパ
ターンエッチングし、シリコン酸化膜を除去して、埋め
込みゲート型SITの形状が得られる。(図6(g)。こ
のようにして得られた形状のうち、n型エピタキシャル
成長層表面36、p型選択エピタキシャル成長層表面4
0、n型単結晶シリコン基板裏面38が、おのおの埋め
込みゲート型SITのソース、ゲート、ドレインとな
る。
【0025】この方法ではゲートの抵抗は低くすること
ができる。
ができる。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、埋め込
みゲート型SITのゲート部分に用いた場合、研磨また
はエッチングによって平坦化しなければ、埋め込みゲー
ト型SIT構造を得ることができない。機械的研磨を行
えば、平坦面を得ることはできるが、ゲート部分を構成
するエピタキシャル成長層に、研磨に伴う歪及び欠陥を
発生させることになる。一方、フォトリソグラフィープ
ロセスを用いて凸部を選択的にパターンエッチングを行
えば、欠陥は発生しないが、凹凸を完全に無くすことは
不可能である。
みゲート型SITのゲート部分に用いた場合、研磨また
はエッチングによって平坦化しなければ、埋め込みゲー
ト型SIT構造を得ることができない。機械的研磨を行
えば、平坦面を得ることはできるが、ゲート部分を構成
するエピタキシャル成長層に、研磨に伴う歪及び欠陥を
発生させることになる。一方、フォトリソグラフィープ
ロセスを用いて凸部を選択的にパターンエッチングを行
えば、欠陥は発生しないが、凹凸を完全に無くすことは
不可能である。
【0027】このような理由から、従来技術では、埋め
込みゲート型SITのゲート部にエピタキシャル成長層
を用いるのは非常に困難であった。
込みゲート型SITのゲート部にエピタキシャル成長層
を用いるのは非常に困難であった。
【0028】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、ゲート抵抗が低くかつ信頼性の高い埋め込みゲート
型SITまたは表面ゲート型SITを提供することを目
的とする。
で、ゲート抵抗が低くかつ信頼性の高い埋め込みゲート
型SITまたは表面ゲート型SITを提供することを目
的とする。
【0029】すなわち、ゲート部分を埋め込むために行
うn型エピタキシャル成長層表面の、平坦化を必要とし
ない結晶成長方法を提供することを目的とする。
うn型エピタキシャル成長層表面の、平坦化を必要とし
ない結晶成長方法を提供することを目的とする。
【0030】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、半導
体基板表面に、所望の形状のマスクパターンを形成しこ
のマスクパターンから露呈する半導体基板表面をエッチ
ングして、凹状の溝構造部を形成するとともにこの溝構
造部上にマスクのひさしを残ようにし、さらにこのマス
クのひさしをストッパーとして溝構造部内に露呈する半
導体基板表面に、選択的にエピタキシャル成長層を形成
するようにしている。
体基板表面に、所望の形状のマスクパターンを形成しこ
のマスクパターンから露呈する半導体基板表面をエッチ
ングして、凹状の溝構造部を形成するとともにこの溝構
造部上にマスクのひさしを残ようにし、さらにこのマス
クのひさしをストッパーとして溝構造部内に露呈する半
導体基板表面に、選択的にエピタキシャル成長層を形成
するようにしている。
【0031】また本発明では、単結晶シリコン基板(1
00)表面に、<100>方向に伸びる方形状またはス
トライプ状パターンをなすようにシリコン酸化膜を形成
し、このシリコン酸化膜をマスクとして単結晶シリコン
基板表面を等方性エッチングし、凹状の溝構造部を形成
するとともにこの溝構造部上にシリコン酸化膜のひさし
を残し、さらにこのシリコン酸化膜のひさしをストッパ
ーとして溝構造部内に露呈するシリコン基板表面に、選
択的にエピタキシャル成長層を形成し、シリコン酸化膜
を除去した後、エピタキシャル成長層を形成し、ファセ
ットや積層欠陥の無い良好な単結晶シリコンをエピタキ
シャル成長させるようにしている。
00)表面に、<100>方向に伸びる方形状またはス
トライプ状パターンをなすようにシリコン酸化膜を形成
し、このシリコン酸化膜をマスクとして単結晶シリコン
基板表面を等方性エッチングし、凹状の溝構造部を形成
するとともにこの溝構造部上にシリコン酸化膜のひさし
を残し、さらにこのシリコン酸化膜のひさしをストッパ
ーとして溝構造部内に露呈するシリコン基板表面に、選
択的にエピタキシャル成長層を形成し、シリコン酸化膜
を除去した後、エピタキシャル成長層を形成し、ファセ
ットや積層欠陥の無い良好な単結晶シリコンをエピタキ
シャル成長させるようにしている。
【0032】
【作用】この方法では凹部の形成にマスクとして用いた
シリコン酸化膜を凹部に張り出させるように基板をエッ
チングし、このひさしをストッパーとして凹部に露呈す
る基板表面からエピタキシャル成長層を形成するように
しているため、研磨やエッチングを行うことなく、エピ
タキシャル成長層の高さを基板表面と一致させることが
できる。
シリコン酸化膜を凹部に張り出させるように基板をエッ
チングし、このひさしをストッパーとして凹部に露呈す
る基板表面からエピタキシャル成長層を形成するように
しているため、研磨やエッチングを行うことなく、エピ
タキシャル成長層の高さを基板表面と一致させることが
できる。
【0033】すなわち、図1(a) に示すように、単結晶
シリコン基板1の<100>方向に、ストライプ状パタ
ーンを構成するシリコン酸化膜2を形成し、このシリコ
ン酸化膜2をマスクとして基板の(100)面を等方性
エッチングし、シリコン酸化膜のひさし3の下まで掘り
込まれた凹状の溝構造部4を形成する。
シリコン基板1の<100>方向に、ストライプ状パタ
ーンを構成するシリコン酸化膜2を形成し、このシリコ
ン酸化膜2をマスクとして基板の(100)面を等方性
エッチングし、シリコン酸化膜のひさし3の下まで掘り
込まれた凹状の溝構造部4を形成する。
【0034】そして、さらに図1(b) に示すように、底
面と側面以外をシリコン酸化膜2で覆われた凹状の溝構
造部4に、単結晶シリコンの選択的エピタキシャル成長
を行う。
面と側面以外をシリコン酸化膜2で覆われた凹状の溝構
造部4に、単結晶シリコンの選択的エピタキシャル成長
を行う。
【0035】この方法では、エピタキシャル成長層6
は、凹状の溝構造部4を覆うように張り出しているシリ
コン酸化膜のひさし3の存在により、シリコン酸化膜の
ひさし3の所までエピタキシャル成長し、それ以上の高
さにエピタキシャル成長出来ない。つまりシリコン酸化
膜のひさし3は、(100)の面方位を有する単結晶シ
リコン基板1表面から水平に張り出しており、単結晶シ
リコン基板表面5の高さで停止させられる。このように
して単結晶シリコン基板1は、凹状の溝構造部4を単結
晶シリコンのエピタキシャル成長によって埋め戻した領
域も含めて平坦にすることができる。
は、凹状の溝構造部4を覆うように張り出しているシリ
コン酸化膜のひさし3の存在により、シリコン酸化膜の
ひさし3の所までエピタキシャル成長し、それ以上の高
さにエピタキシャル成長出来ない。つまりシリコン酸化
膜のひさし3は、(100)の面方位を有する単結晶シ
リコン基板1表面から水平に張り出しており、単結晶シ
リコン基板表面5の高さで停止させられる。このように
して単結晶シリコン基板1は、凹状の溝構造部4を単結
晶シリコンのエピタキシャル成長によって埋め戻した領
域も含めて平坦にすることができる。
【0036】さらに、凹状の溝構造部4の側壁の方向
を、(100)単結晶シリコン基板1の<100>方向
に合わせることができるので、従来技術と同様にファセ
ットや積層欠陥の無い良好な単結晶シリコンをエピタキ
シャル成長させることが可能となる。
を、(100)単結晶シリコン基板1の<100>方向
に合わせることができるので、従来技術と同様にファセ
ットや積層欠陥の無い良好な単結晶シリコンをエピタキ
シャル成長させることが可能となる。
【0037】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細
に説明する。
に説明する。
【0038】図2は、本発明による結晶成長方法を埋め
込みゲート型SITに用いたものである。
込みゲート型SITに用いたものである。
【0039】まず、図2(a) および(b) に示すように、
(100)の面方位を有するn型単結晶シリコン基板1
1の表面にシリコン酸化膜12を成長させ、フォトリソ
グラフィープロセスによって、方形外周と、その方形内
部をストライプ状にパターンエッチングし、短柵状にシ
リコン酸化膜が残るパターンを形成する。
(100)の面方位を有するn型単結晶シリコン基板1
1の表面にシリコン酸化膜12を成長させ、フォトリソ
グラフィープロセスによって、方形外周と、その方形内
部をストライプ状にパターンエッチングし、短柵状にシ
リコン酸化膜が残るパターンを形成する。
【0040】ついで、図2(c) に示すように、このシリ
コン酸化膜12をマスクとして、単結晶シリコン基板を
パターンエッチングして凹状の溝構造部14を堀込む。
このとき、凹状の溝構造部14を覆うように、凹状の溝
構造部上に張り出したシリコン酸化膜13のひさしを形
成する。
コン酸化膜12をマスクとして、単結晶シリコン基板を
パターンエッチングして凹状の溝構造部14を堀込む。
このとき、凹状の溝構造部14を覆うように、凹状の溝
構造部上に張り出したシリコン酸化膜13のひさしを形
成する。
【0041】さらに、図2(d) に示すように、このn型
単結晶シリコン基板1表面に、p型不純物であるボロン
を高濃度にドーピングしながらエピタキシャル成長を行
い、シリコン酸化膜12で覆われている部分を除く領域
すなわち、凹状の溝構造部分4に選択的に、p型単結晶
シリコン層16を成長させる。この時、エピタキシャル
成長するp型単結晶シリコン16は、凹状の溝構造部1
4を覆うように張り出しているシリコン酸化膜のひさし
によって、単結晶シリコン基板11表面より上方にはエ
ピタキシャル成長せず、シリコン酸化膜12で覆われて
いるn型単結晶シリコン基板11表面と平坦になるよう
に埋め戻すことができる。従って、前記従来技術のよう
に平坦化の必要がない。このように、均一高濃度でエピ
タキシャル成長後も(100)の面方位を有する単結晶
シリコン基板表面を平坦に得ることができる。本発明に
よる結晶成長法によって、埋め込みゲート型SITのゲ
ート部のp型半導体領域16を形成した後、シリコン基
板11上に残っているシリコン酸化膜12を、全面エッ
チングによって除去する。
単結晶シリコン基板1表面に、p型不純物であるボロン
を高濃度にドーピングしながらエピタキシャル成長を行
い、シリコン酸化膜12で覆われている部分を除く領域
すなわち、凹状の溝構造部分4に選択的に、p型単結晶
シリコン層16を成長させる。この時、エピタキシャル
成長するp型単結晶シリコン16は、凹状の溝構造部1
4を覆うように張り出しているシリコン酸化膜のひさし
によって、単結晶シリコン基板11表面より上方にはエ
ピタキシャル成長せず、シリコン酸化膜12で覆われて
いるn型単結晶シリコン基板11表面と平坦になるよう
に埋め戻すことができる。従って、前記従来技術のよう
に平坦化の必要がない。このように、均一高濃度でエピ
タキシャル成長後も(100)の面方位を有する単結晶
シリコン基板表面を平坦に得ることができる。本発明に
よる結晶成長法によって、埋め込みゲート型SITのゲ
ート部のp型半導体領域16を形成した後、シリコン基
板11上に残っているシリコン酸化膜12を、全面エッ
チングによって除去する。
【0042】そして図2(e) に示すように、シリコン酸
化膜12を除去し、単結晶シリコン基板11表面を露出
したあと、全面に渡ってn型単結晶シリコンになるよう
に、n型不純物であるリンをドーピングしながら、エピ
タキシャル成長層17を形成する。この時、エピタキシ
ャル成長前の単結晶シリコン基板表面は、平坦であるた
め、エピタキシャル成長後も平坦である。
化膜12を除去し、単結晶シリコン基板11表面を露出
したあと、全面に渡ってn型単結晶シリコンになるよう
に、n型不純物であるリンをドーピングしながら、エピ
タキシャル成長層17を形成する。この時、エピタキシ
ャル成長前の単結晶シリコン基板表面は、平坦であるた
め、エピタキシャル成長後も平坦である。
【0043】この後、エピタキシャル成長層17表面を
方形状のシリコン酸化膜パターンをマスクとしてエッチ
ングし、エピタキシャル成長前の基板表面まで、つま
り、p型単結晶シリコンの選択エピタキシャル成長層1
6が露出するまでパターンエッチングし、さらに、シリ
コン酸化膜をエッチングによって除去して、埋め込みゲ
ート型SITを得る。
方形状のシリコン酸化膜パターンをマスクとしてエッチ
ングし、エピタキシャル成長前の基板表面まで、つま
り、p型単結晶シリコンの選択エピタキシャル成長層1
6が露出するまでパターンエッチングし、さらに、シリ
コン酸化膜をエッチングによって除去して、埋め込みゲ
ート型SITを得る。
【0044】このようにして得られた形状のうち、n型
単結晶シリコンのエピタキシャル成長層表面18、p型
単結晶シリコン選択エピタキシャル層表面19及び基板
裏面20は、それぞれ埋め込みゲート型SITのソー
ス、ゲート、ドレインとなる。このようにして、エピタ
キシャル成長層の表面を研磨やエッチングすることなく
平坦な状態にすることができ、オフセットや結晶欠陥の
発生もなく、高速動作可能で信頼性の高い埋め込みゲー
ト型SITを得ることができる。
単結晶シリコンのエピタキシャル成長層表面18、p型
単結晶シリコン選択エピタキシャル層表面19及び基板
裏面20は、それぞれ埋め込みゲート型SITのソー
ス、ゲート、ドレインとなる。このようにして、エピタ
キシャル成長層の表面を研磨やエッチングすることなく
平坦な状態にすることができ、オフセットや結晶欠陥の
発生もなく、高速動作可能で信頼性の高い埋め込みゲー
ト型SITを得ることができる。
【0045】なおこの発明は、nチャネル埋め込みゲー
ト型SITの製造プロセスについて述べたものである
が、n型半導体領域とp型半導体領域を入れ替えれば、
pチャネル埋め込みゲート型SITの製造プロセスとな
り、nチャネル埋め込みゲート型SITのみならず、p
チャネル埋め込みゲート型SITにも利用できること
は、いうまでもない。
ト型SITの製造プロセスについて述べたものである
が、n型半導体領域とp型半導体領域を入れ替えれば、
pチャネル埋め込みゲート型SITの製造プロセスとな
り、nチャネル埋め込みゲート型SITのみならず、p
チャネル埋め込みゲート型SITにも利用できること
は、いうまでもない。
【0046】次に、本発明の第2の実施例として表面ゲ
ート型SITの製造方法について説明する。
ート型SITの製造方法について説明する。
【0047】ここでも図3(a) および(b) に示すように
前記第1の実施例と同様に、(100)の面方位を有す
るn型単結晶シリコン基板11の表面にシリコン酸化膜
12を成長させ、フォトリソグラフィープロセスによっ
て、方形外周と、その方形内部をストライプ状にパター
ンエッチングし、短柵状にシリコン酸化膜が残るパター
ンを形成する。
前記第1の実施例と同様に、(100)の面方位を有す
るn型単結晶シリコン基板11の表面にシリコン酸化膜
12を成長させ、フォトリソグラフィープロセスによっ
て、方形外周と、その方形内部をストライプ状にパター
ンエッチングし、短柵状にシリコン酸化膜が残るパター
ンを形成する。
【0048】ついで、第1の実施例と同様に図3(c) に
示すように、このシリコン酸化膜12をマスクとして、
単結晶シリコン基板をパターンエッチングして凹状の溝
構造部14を堀込む。このとき、凹状の溝構造部14を
覆うように、凹状の溝構造部上に張り出したシリコン酸
化膜13のひさしを形成する。
示すように、このシリコン酸化膜12をマスクとして、
単結晶シリコン基板をパターンエッチングして凹状の溝
構造部14を堀込む。このとき、凹状の溝構造部14を
覆うように、凹状の溝構造部上に張り出したシリコン酸
化膜13のひさしを形成する。
【0049】さらに、第1の実施例と同様に図3(d) に
示すように、このn型単結晶シリコン基板1表面に、p
型不純物であるボロンを高濃度にドーピングしながらエ
ピタキシャル成長を行い、シリコン酸化膜12で覆われ
ている部分を除く領域すなわち、凹状の溝構造部分4に
選択的に、p型単結晶シリコン層16を成長させる。こ
こでもエピタキシャル成長するp型単結晶シリコン16
は、凹状の溝構造部14を覆うように張り出しているシ
リコン酸化膜のひさしによって、単結晶シリコン基板1
1表面より上方にはエピタキシャル成長せず、シリコン
酸化膜12で覆われているn型単結晶シリコン基板11
表面と平坦になるように埋め戻すことができる。このよ
うにして、均一高濃度でエピタキシャル成長後も(10
0)の面方位を有する単結晶シリコン基板表面を平坦に
得ることができる。この後、シリコン基板11上に残っ
ているシリコン酸化膜12を、全面エッチングによって
除去する。
示すように、このn型単結晶シリコン基板1表面に、p
型不純物であるボロンを高濃度にドーピングしながらエ
ピタキシャル成長を行い、シリコン酸化膜12で覆われ
ている部分を除く領域すなわち、凹状の溝構造部分4に
選択的に、p型単結晶シリコン層16を成長させる。こ
こでもエピタキシャル成長するp型単結晶シリコン16
は、凹状の溝構造部14を覆うように張り出しているシ
リコン酸化膜のひさしによって、単結晶シリコン基板1
1表面より上方にはエピタキシャル成長せず、シリコン
酸化膜12で覆われているn型単結晶シリコン基板11
表面と平坦になるように埋め戻すことができる。このよ
うにして、均一高濃度でエピタキシャル成長後も(10
0)の面方位を有する単結晶シリコン基板表面を平坦に
得ることができる。この後、シリコン基板11上に残っ
ているシリコン酸化膜12を、全面エッチングによって
除去する。
【0050】そして図3(e) に示すよう再び基板表面に
シリコン酸化膜12s形成し、フォトリソグラフィープ
ロセスによって、パターンを形成する。今回のパターン
は、方形外周とストライプ状p型単結晶シリコンの選択
エピタキシャル領域表面より一回り小さな方形外周とス
トライプ幅に、p型単結晶シリコンエピタキシャル成長
層16表面を露出させ、更に、p型単結晶シリコンエピ
タキシャル成長層16に囲まれているストライプ状単結
晶シリコン領域11表面より一回り小さなストライプ幅
にn型単結晶シリコン基板表面11を露出させる。
シリコン酸化膜12s形成し、フォトリソグラフィープ
ロセスによって、パターンを形成する。今回のパターン
は、方形外周とストライプ状p型単結晶シリコンの選択
エピタキシャル領域表面より一回り小さな方形外周とス
トライプ幅に、p型単結晶シリコンエピタキシャル成長
層16表面を露出させ、更に、p型単結晶シリコンエピ
タキシャル成長層16に囲まれているストライプ状単結
晶シリコン領域11表面より一回り小さなストライプ幅
にn型単結晶シリコン基板表面11を露出させる。
【0051】このようにして、高速で信頼性の高い表面
ゲート型SITを得る。
ゲート型SITを得る。
【0052】このようにして得られた形状のうち、n型
単結晶シリコン基板表面15、p型単結晶シリコンエピ
タキシャル成長層表面19及び単結晶シリコン基板裏面
20は、それぞれ表面ゲート型SITのソース、ゲー
ト、ドレインとなる。
単結晶シリコン基板表面15、p型単結晶シリコンエピ
タキシャル成長層表面19及び単結晶シリコン基板裏面
20は、それぞれ表面ゲート型SITのソース、ゲー
ト、ドレインとなる。
【0053】なお前記実施例では、nチャネル表面ゲー
ト型SITの製造プロセスについて説明したが、n型半
導体領域とp型半導体領域を入れ替えれば、pチャネル
表面ゲート型SITの製造プロセスとなり、nチャネル
表面ゲート型SITのみならず、pチャネル表面ゲート
型SITにも利用できることはいうまでもない。
ト型SITの製造プロセスについて説明したが、n型半
導体領域とp型半導体領域を入れ替えれば、pチャネル
表面ゲート型SITの製造プロセスとなり、nチャネル
表面ゲート型SITのみならず、pチャネル表面ゲート
型SITにも利用できることはいうまでもない。
【0054】また、前記実施例ではシリコンSITを用
いた例について説明したが、他のデバイスにも適用可能
であることはいうまでもなく、さらにまた半導体として
もGaAs等の化合物半導体にも適用可能であることはいう
までもない。
いた例について説明したが、他のデバイスにも適用可能
であることはいうまでもなく、さらにまた半導体として
もGaAs等の化合物半導体にも適用可能であることはいう
までもない。
【0055】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、埋め込みゲート型SIT及び表面ゲート型SITの
ゲート部等を、平坦化の為の研磨やエッチングを必要と
することなくエピタキシャル成長法により形成すること
ができ、さらに、不純物拡散法に比べて、均一高濃度す
なわち、低抵抗のエピタキシャル成長層で形成すること
ができるため、埋め込みゲート型SIT及びゲート型S
ITのスイッチング速度を、高速化することができる。
ば、埋め込みゲート型SIT及び表面ゲート型SITの
ゲート部等を、平坦化の為の研磨やエッチングを必要と
することなくエピタキシャル成長法により形成すること
ができ、さらに、不純物拡散法に比べて、均一高濃度す
なわち、低抵抗のエピタキシャル成長層で形成すること
ができるため、埋め込みゲート型SIT及びゲート型S
ITのスイッチング速度を、高速化することができる。
【図1】本発明の結晶成長法の原理説明図
【図2】本発明の第1の実施例の埋め込みゲート型SI
Tの製造工程図
Tの製造工程図
【図3】本発明の第2の実施例の表面ゲート型SITの
製造工程図
製造工程図
【図4】従来の結晶成長法の説明図
【図5】従来の埋め込みゲート型SITの製造工程図
【図6】従来の埋め込みゲート型SITの製造工程図
1 単結晶シリコン基板 2 シリコン酸化膜 3 ひさし 4 溝構造部 5 シリコン基板表面 6 エピタキシャル成長層 11 n型単結晶シリコン基板 12 シリコン酸化膜 12sシリコン酸化膜 13 ひさし 14 溝構造部 15 シリコン基板表面 16 p型エピタキシャル成長層 17 n型エピタキシャル成長層 18 ソース(n型エピタキシャル成長層表面) 19 ゲート(p型エピタキシャル成長層表面) 20 ドレイン(基板裏面) 31 n型単結晶シリコン基板 32 シリコン酸化膜 32s シリコン酸化膜 33 p型不純物拡散領域 34 p型不純物拡散層表面 35 n型エピタキシャル成長層 36 ソース(n型エピタキシャル成長層表面) 37 ゲート(p型不純物拡散領域表面) 38 ドレイン(基板裏面) 39 p型エピタキシャル成長層 40 ゲート(p型エピタキシャル成長層表面)
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体基板表面に、所望の形状のマスク
パターンを形成するマスク形成工程と、 前記マスクパターンから露呈する前記半導体基板表面を
エッチングし、凹状の溝構造部を形成するとともにこの
溝構造部上に前記マスクのひさしを残す等方性エッチン
グ工程と、 前記マスクのひさしをストッパーとして前記溝構造部内
に露呈する半導体基板表面に、選択的にエピタキシャル
成長層を形成するエピタキシャル成長工程とを含むこと
を特徴とする結晶成長方法。 - 【請求項2】 第1導電型の単結晶シリコン基板(10
0)表面に、<100>方向に伸びる方形状またはスト
ライプ状パターンをなすようにシリコン酸化膜を形成す
るシリコン酸化膜形成工程と、 前記シリコン酸化膜をマスクとして単結晶シリコン基板
表面を等方性エッチングし、凹状の溝構造部を形成する
とともにこの溝構造部上にシリコン酸化膜のひさしを残
すエッチング工程と、 前記シリコン酸化膜のひさしをストッパーとして前記溝
構造部内に露呈するシリコン基板表面に、選択的に第2
導電型のエピタキシャル成長層を形成する第1のエピタ
キシャル成長工程と前記シリコン酸化膜を除去した後、
第1導電型のエピタキシャル成長層を形成する第2のエ
ピタキシャル成長工程とを含むことを特徴とする結晶成
長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3225692A JPH05234901A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3225692A JPH05234901A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 結晶成長方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05234901A true JPH05234901A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=12353937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3225692A Pending JPH05234901A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05234901A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0658927A1 (de) * | 1993-12-15 | 1995-06-21 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer quaderförmigen Vertiefung zur Aufnahme eines Bauelementes in einer Trägerplatte |
WO2004114384A1 (ja) * | 2003-06-17 | 2004-12-29 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハ |
JP2010177400A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | バイポーラトランジスタの製造方法 |
JP2012069960A (ja) * | 2011-10-17 | 2012-04-05 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | エピタキシャルシリコン成長方法 |
CN104851781A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-08-19 | 国网智能电网研究院 | 一种n型低偏角碳化硅外延片的制备方法 |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP3225692A patent/JPH05234901A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0658927A1 (de) * | 1993-12-15 | 1995-06-21 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer quaderförmigen Vertiefung zur Aufnahme eines Bauelementes in einer Trägerplatte |
WO2004114384A1 (ja) * | 2003-06-17 | 2004-12-29 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハ |
CN100428411C (zh) * | 2003-06-17 | 2008-10-22 | 信越半导体株式会社 | 制造硅外延晶片的方法和硅外延晶片 |
JP2010177400A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | バイポーラトランジスタの製造方法 |
JP2012069960A (ja) * | 2011-10-17 | 2012-04-05 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | エピタキシャルシリコン成長方法 |
CN104851781A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-08-19 | 国网智能电网研究院 | 一种n型低偏角碳化硅外延片的制备方法 |
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