JPH0221615A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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］ この発明は半導体装置の製造方法に関するものである。

［従来技術］ 近年、素子の高集積・高密度化のために絶縁膜上に単結
晶シリコンを形成するＳｏｌ　（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎ　
　Ｉ　ｎ５ｕｌａｔｏｒ）技術の開発が行なわれている
。この際、絶縁膜上に配設された多結晶シリコンや非晶
質シリコンから単結晶シリコン層を得るために有力と考
えられているのは、レーザビーム、電子ビーム等による
マイクロゾーンメルト法である。このとき、溶融再結晶
化層の結晶方位を揃えるためにシード（種）をとる必要
があり、そのために、絶縁膜を開口させこの開口部を介
して結晶を成長させていたが、このシード部において、
大きな段差ができてしまっていた。

さらに、積層構造における層間の信号の干渉、いわゆる
クロストーク防止等の目的でシールド層を積層するため
前記段差はざらに大きくなり、又、溶融再結晶化層とな
るシリコン膜は薄くする傾向にあるためそのまま溶融再
結晶化層となるシリコン膜を形成したのでは、段差切れ
が発生してしまう。そこで、開口部へのエッチバック等
による埋込み、多結晶シリコンの垂直エピタキシャル成
長等の方法で段切れを防止している。

より具体的に説明すると、第４図（ａ）に示すように、
シリコン基板１に形成した絶縁膜２の一部に開口部３を
設り、第４図（ｂ）に示すようにその開口部３を含む絶
縁膜２上にシールド層となるシリコン膜４を形成し、さ
らに、第４図（Ｃ）に示すように開口部３付近のシリコ
ン膜４を除去する。引続き、シリコン酸化膜５を形成し
く第４図（ｄ））、開口部３のシリコン酸化膜５を除去
しく第４図（ｅ））、その部分にエッチバック、あるい
は多結晶シリコンの垂直エピタキシャル成長等によるシ
リコン６の埋込みを行い（第４図（ｆ））、その復シリ
コン膜７を形成しく第４図（ＣＩ））、そのシリコン６
及びシリコン膜７をレーザビーム等により再結晶化させ
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしｔ【から、上述した方法のうち、エッチバックに
よる開口部３の埋込み方法では特殊なドライエツチング
装置が必要となり、又、多結晶シリコンの垂直エピタキ
シャル成長による開口部３の埋込み方法ではエピタキシ
ャル装置が必要となるために新しい手法の開発が望まれ
ている。

この発明の目的は、上記課題に鑑み、シールド層を形成
しつつシード部での段切れが抑制できる半導体装置の製
造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 第１の発明は、シリコン基板の表面上に、その一部に開
口部を有する絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の開
口部を含む前記絶縁膜上にシールド層となる多結晶若し
くは非晶質の第１のシリコン膜を形成する工程と、エネ
ルギービームの照射により前記絶縁膜の開口部上の前記
第１のシリコン膜を再結晶化する工程と、前記第１のシ
リコン膜上に、前記絶縁膜の開口部上方において開口さ
れ、その間口端面がなだらかなシリコン酸化膜を形成す
る工程と、前記シリコン酸化膜の開口部を含む当該シリ
コン酸化膜上に多結晶若しくは非晶質の第２のシリコン
膜を形成する工程と、エネルギービームの照射により前
記絶縁膜の開口部上の前記第２のシリコン膜を再結晶化
する工程とを備えた半導体装置の製造方法をその要旨と
する。

又、第２の発明は、シリコン基板の表面上に、その一部
に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜
の開口部を含む前記絶縁膜上にシールド層となる多結晶
若しくは非晶質の第１のシリコン膜を形成する工程と、
前記第１のシリコン膜上に、前記絶縁膜の開口部上方に
おいて開口され、その開口端面がなだらかなシリコン酸
化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜の開口部を
含む当該シリコン酸化膜上に多結晶若しくは非晶質の第
２のシリコン膜を形成する工程と、エネルギーど−ムの
照射により前記絶縁膜の開口部上の前記第１のシリコン
膜と前記絶縁膜の開口部上の前記第２のシリコン膜を再
結晶化する工程とを備えた半導体装置の製造方法をその
要旨とするものである。

［作用］ 絶縁膜の開口部に対しシールド層となる第１のシリコン
膜が形成されているので、その段差が緩かになり、その
上に開口端面がなだらかなシリコン酸化膜を介して形成
される第２のシリコン膜も緩かに形成されることとなる
。

［第１実施例］ 以下、この発明を具体化した第１の実施例を図面に従っ
て説明する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は本実施例の製造工程を示す断面
図である。

まず、同図（ａ）に示すように、シリコン基板１０上に
厚さが０．７μｍの絶縁膜としてのシリコン酸化膜１１
を堆積又は熱酸化により形成し、その一部をエツチング
除去して開口部１２を形成する。本実施例ではその開口
部１２にテーパが付けられている。尚、この開口部１２
を有するシリコン酸化膜１１はＬＯＣＯ３法により形成
してもよい。

次に、同図（ｂ）に示すように、前記シリコン酸化膜１
１の開口部１２を含むシリコン酸化膜１１上に１μｍの
シールド層となる第１のシリコン膜としてのドープトポ
リシリコン膜１３を堆積させる。このときビー１１〜ポ
リシリコン膜１３はシリコン酸化膜１１の開口部１２に
おける段差に比べて充分厚くとるから開口部１２上での
ビー１１〜ポリシリコン膜１３の段差は緩かになる。

そして、同図（Ｃ）に示すように、前記ドープトポリシ
リコン膜１３上に、シリコン酸化膜１１の開口部１２の
上方におけるその周辺部に８００Ａのシリコン窒化膜１
４を形成する。そして、レーザビーム又は電子ビーム等
のエネルギービームの照射により、シリコン酸化膜１１
の開口部１２上のドープトポリシリコン膜１３を再結晶
化させる。即ち、レーザビーム又は電子ビーム等でアニ
ールを行うと、シリコン窒化膜１４はそのビームの反射
が防止され吸熱されてそのシリコン窒化膜１４の下のド
ープトポリシリコン膜１３が再結晶化され、再結晶化部
分１３ａが形成される。

引続き、シリコン窒化膜１４を残したまま酸化を行い、
ドープトポリシリコン膜１３上に０．８μｍのシリコン
酸化膜としてのＬＯＣＯ３酸化膜１５を形成する（同図
（ｄ）参照）。このＬＯＣＯ８酸化膜１５はその開口部
１５ａを形成している端部が丸くなっているため同部分
がなだらかとなっている。

そして、シリコン窒化膜１４を除去した俊に同図（ｅ）
に示すように、ＬＯＣＯ３酸化膜１５の開口部１５ａを
含む当該ＬＯＣＯ３Ｉ化膜１５上に第２のシリコン膜と
しての多結晶シリコン膜１６を０．３μｍ堆積させる。

その後、レーザビーム又は電子ビーム等のエネルギービ
ームの照射によりアニールを行い、シリコン酸化膜１１
の開口部１２上の多結晶シリコン膜１６を再結晶化させ
、さらに、その周辺の多結晶シリコン膜１６を再結晶化
させる。このとき、既にドープトポリシリコン膜１３に
再結晶化部分１３ａが形成されているので、ビームの強
さは多結晶シリコン膜１６を溶融させるのに必要なエネ
ルギーでよい。

このように本実施例においては、シリコン酸化ｗＡ１１
の開口部１２を含む当該シリコン酸化膜１１上にシール
ド層となるドープトポリシリコン膜１３を形成したので
、その開口部１２の段差は緩かになる。さらに、そのド
ープトポリシリコン膜１３上に、シリコン酸化膜１１の
開口部１２上方において開口されるとともにその開口部
１５ａの端面がなだらかなＬＯＣＯ３酸化ｒｉｔｊ４１
５が形成される。よって、そのＬＯＣＯ３Ｉ化膜１５の
上の多結晶シリコン膜１６が緩かとなり段切れの発生が
抑制できる。

この第１実施例の応用例としては、上記実施例では、シ
リコン基板１０上に開口部１２を有するシリコン酸化膜
１１を形成した俊にドープトポリシリコン膜１３を形成
しシリコン窒化膜１４を用いてシリコン酸化膜１１の開
口部１２上のドープトポリシリコン１１１３を再結晶化
させたが、シリコン窒化膜１４にレーザビーム又は電子
ビームを照射することなく当該シリコン窒化膜１４をＬ
Ｏｃｏｓａ化膜１５を形成するためだけに使用しく再結
晶化部分１３ａを形成することなり）、開口部１５ａを
含むＬＯＣＯ３ｆｌｉ化膜１５上に形成した多結晶シリ
コン膜１６をレーザビーム又は電子ビーム等のレーザビ
ームを照射しアニールする際に、シリコン酸化膜１１の
開口部１２上のドープ１−ポリシリコン膜１３を強いビ
ームにて溶融させてシリコン酸化膜１１の開口部１２上
のドープトポリシリコン膜１３と同じくシリコン酸化膜
１１の開口部１２上の多結晶シリコン膜１６を再結晶化
させもよい。

又、同じく上記実施例では、シリコン基板１０上に開口
部１２を有するシリコン酸化膜１１を形成した後にドー
プトポリシリコン膜１３を形成しシリコン窒化膜１４を
用いてシリコン酸化膜１１の開口部１２上のドープトポ
リシリコン膜１３を再結晶化させたが、シリコン窒化膜
１４にレーザビーム又は電子ビームを照射することなく
当該シリコン窒化膜１４をＬＯＣＯ３酸化膜１５を形成
するためだけに使用し第１図（Ｃ）に示す再結晶化部分
１３ａを形成することなく、シリコン窒化ｇ１１４を除
去した後にレーザビーム又は電子ビーム等のエネルギー
ビームの照射によりアニールを行い、シリコン酸化膜１
１の開口部１２上のドープトポリシリコン膜１３を再結
晶化させてもよい。

さらに、他の応用例を第２図（ａ）、（ｂ）に基づいて
説明する。上記実施例において、第１図（Ｃ）に示す状
態から、第２図（ａ＞に示すようにシリコン窒化膜１４
をマスクとしてエツチングを行いドープトポリシリコン
膜１３を所定量除去する。そして、第２図（ｂ）に示す
ように、そのエツチング部にＬＯＣＯ８酸化膜１７を形
成する。

この際、ＬＯＣＯ３Ｉ化膜１７の開口部１７ａにはドー
プトポリシリコン膜１３が配置され、その開口端面がな
だらかに形成されることとなる。塩１多、上述した同様
の工程によりその製造が行なわれる。この場合、開口部
１２上方部をより平坦にすることができることとなる。

［第２実施例］ この発明の第２実施例を第３図（ａ）〜（ｅ）に従って
説明する。

第３図（ａ）に示すように、シリコン基板２０上に絶縁
膜としてのシリコン酸化膜２１を堆積又は熱酸化により
形成し、その一部をエツチング除去して開口部２２を形
成する。

次に、第３図（ｂ）に示すように、前記シリコン酸化膜
２１の開口部２２を含むシリコン酸化膜２１上にシール
ド層となる第１のシリコン膜としてのドープトポリシリ
コン膜２３を堆積させる。

そして、第３図（Ｃ）に示すように、ドープトポリシリ
コン膜２３上にシリコン酸化膜２４を形成し、ざらに、
第３図（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜２１の開口
部２２上方におけるシリコン酸化膜２４をテーパエツチ
ングにて開口させる。

このとき開口部２４ａを形成する端面がテーパ状（斜状
）となっているためなだらかとなる。

そして、第３図（ｅ）に示すように、第２のシリコン膜
としての多結晶シリコン膜２５を堆積させ、レーザビー
ム又は電子ビーム等のエネルギービームを照射してアニ
ールを行い、シリコン酸化膜２１の開口部２２上のドー
プトポリシリコン膜２３と同じくシリコン酸化膜２１の
開口部２２上の多結晶シリコン膜２５を再結晶化させ、
さらに、その周辺部の多結晶シリコン膜２５を再結晶化
させる。

この実施例においても、シリコン酸化膜２１の開口部２
２にドープトポリシリコン膜２３が形成されるとともに
シリコン酸化膜２４の開口端面がなだらかになっている
ので、シリコン酸化膜２１の開口部２２上方がなだらか
となり多結晶シリコン膜２５の段切れの発生が抑制でき
る。

尚、この発明は上記各実施例に限定されるものでなく、
例えば、シールド層及び溶融により再結晶化されるシリ
コン膜は多結晶シリコンの他にも非晶質シリコンでもよ
い。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、シールド層を形
成しつつシード部での段切れの発生が抑制された半導体
装置を製造することができる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）はこの発明を具体化した第１実施
例の半導体装置の製造工程を示す断面図、、第２図（ａ
＞、（ｂ）はこの第１実施例の応用例の半導体装置の製
造工程を示す断面図、第３図（ａ）〜（ｅ）は第２実施
例の半導体装置の製造工程を示す断面図、第４図（ａ）
〜（Ｑ）は従来の半導体装置の製造工程を示す断面図で
ある。 １０はシリコン基板、１１は絶縁膜としてのシリコン酸
化膜、１２は開口部、１３は第１のシリコン膜としての
ドープトポリシリコン膜、１５はシリコン酸化膜として
のＬＯＧＯ３酸化膜、１６は第２のシリコン膜としての
多結晶シリコン膜、２０はシリコン基板、２１は絶縁膜
としてのシリコン酸化膜、２２は開口部、２３は第１の
シリコン膜としてのドープトポリシリコン膜、２４はシ
リコン酸化膜、２５は第２のシリコン膜としての多結晶
シリコン膜。 特許出願人　　　　　日本電装　　株式会社代　理　人
　　　　　弁理士　　恩１）博宣（ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコン基板の表面上に、その一部に開口部を有す
   る絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜の開口部を含む前記絶縁膜上にシールド層と
   なる多結晶若しくは非晶質の第１のシリコン膜を形成す
   る工程と、 エネルギービームの照射により前記絶縁膜の開口部上の
   前記第１のシリコン膜を再結晶化する工程と、 前記第１のシリコン膜上に、前記絶縁膜の開口部上方に
   おいて開口され、その開口端面がなだらかなシリコン酸
   化膜を形成する工程と、 前記シリコン酸化膜の開口部を含む当該シリコン酸化膜
   上に多結晶若しくは非晶質の第２のシリコン膜を形成す
   る工程と、 エネルギービームの照射により前記絶縁膜の開口部上の
   前記第２のシリコン膜を再結晶化する工程と を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、シリコン基板の表面上に、その一部に開口部を有す
   る絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜の開口部を含む前記絶縁膜上にシールド層と
   なる多結晶若しくは非晶質の第１のシリコン膜を形成す
   る工程と、 前記第１のシリコン膜上に、前記絶縁膜の開口部上方に
   おいて開口され、その開口端面がなだらかなシリコン酸
   化膜を形成する工程と、 前記シリコン酸化膜の開口部を含む当該シリコン酸化膜
   上に多結晶若しくは非晶質の第２のシリコン膜を形成す
   る工程と、 エネルギービームの照射により前記絶縁膜の開口部上の
   前記第１のシリコン膜と前記絶縁膜の開口部上の前記第
   ２のシリコン膜を再結晶化する工程と を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。