JPH0327548A - 絶縁層分離基板およびこの基板を利用した半導体装置 - Google Patents

絶縁層分離基板およびこの基板を利用した半導体装置

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JPH0327548A
JPH0327548A JP1161240A JP16124089A JPH0327548A JP H0327548 A JPH0327548 A JP H0327548A JP 1161240 A JP1161240 A JP 1161240A JP 16124089 A JP16124089 A JP 16124089A JP H0327548 A JPH0327548 A JP H0327548A
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周一郎 山口
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幸男 飯高
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業」二の利用分野〕 この発明は、絶縁層分離基板(誘電体分離基板)、およ
び、この基板を用いた半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
半導体装置の製造に用いられる半導体基板として、第3
図(f)にみるように、ポリシリコン層(支持体層)5
6の上に絶縁層55で互いの間が電気的に分離された状
態にある半導体(単結晶)分離島61が複数設けられて
いる糸色縁層分離基板(以下、通宜rDI基板」と言う
)60がある。
このDI基板60は、以下のようにして製造されるもの
である。
第3図+a+にみるように、シリコンウエハ(Nシリコ
ン単結晶板)50の表面に酸化膜(例えば、熱酸化1!
ii)51を形威し、ついで、第3図(blにみるよう
に、この酸化膜51に選択的エソチング処理を施し窓5
2の明いた酸化膜マスク51′を形戒する。マスク51
′を形威した後、異方1生二Lソチングを施し、第3図
(Clにみるように、シリコンウエハ50表面に分離用
のV?M53を形戒ずる。続いて、酸化膜マスク51′
を一旦除去し、第3図(d)にみるように、シリコンウ
エハ50のVi53形威面に不純物を供給しN゛層54
を形成しておいてから、絶縁酸化膜(絶縁層)55で覆
うようにする。ついで、第3図telにみるように、砲
縁酸化膜55の上に支持体層用ポリシリコン層56を積
層形威した後、シリコンウエハ50の裏面側からV溝5
3の底が露出するまで研磨すれば、第3図(flに示す
DI基板60が完戊ずる。
第4図は、このようにして得られたDI基板を用いた半
導体装置70である。半導体装置70では、二重拡散型
電界効果1・ランジスタ(DMOS PET)71とフ
ォ1・ダイオード72がそれぞれ別の半導体分離島61
に形威されている。そのため、二重拡散型電界効果トラ
ンジスタ71とフォトダイオード72間の電気的分離が
十分で相互干渉が抑制される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記半導体装置70では前記のトランジ
スタ71とフォ1・ダイオード72のような異なる種類
の素子両方を同時に十分な特性のものとすることができ
ないという問題がある。この問題は、各半導体分離島の
深さが同しであることに起因している。
フォトダイオード72に対しては、深さが十分にある半
導体分離島61が好ましい。光到達距離に見合うだけの
深さがあった方が光感度が高いからである。一方、トラ
ンジスタ71に対しては半導体分離島61の深さが余り
深くないことが好ましい。半導体分離島61が余り深い
とオン抵抗が高くなってしまうからである。分離島61
の底に抵抗の低いN゛層54を設けてオン抵抗を下げる
ようにしても、出力電流主通路のうちに抵抗の高いN一
層部分がかなりの長さであるため、オン抵抗が十分に低
くなるようなことばない。1・ランジスタ72としては
、半導体分離島61には空乏層が拡がることができる程
度の深さがあれば十分である。
この発明は、上記事情に鑑み、半導体分離島の好適厚み
が異なる半導体素子をひとつの基板に設ける場合に、素
子それぞれに十分な特性を持たせるようにすることがで
き、かつ製造の容易な砲縁層分離基板、さらには、この
基板を用いた半導体装置を提供することを課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
前記課題を解決するため、請求項1の絶縁層分離基板で
は、複数の半導体分離島のうちには、底全体が所定の深
さとなっている分離島のほかに、底の一部分は前記所定
の深さとなっているが他の部分はそれよりも盛り上がっ
て浅くなっている分離島とがあるようにしている。
請求項lの絶縁層分離基板を用いる請求項2、3の半導
体装置では、光半導体素子と非光半導体素子が異なる半
導体分離島にそれぞれ形成されており、前記光半導体素
子のある半導体分離島は底全体が所定の深さとなってお
り、前記非光半導体素子のある半導体分離島は、その底
の一部分は前記所定の深さとなっているとともに他の部
分はそれよりも盛り上がって浅くなっていて、前記非光
半導体素子の出力電流主通路がその半導体分離島の底部
を通るようになっている。
光半導体素子としては、例えば、フォトダイオード、フ
ォトセル等が例示され、非光半導体素子としては、例え
ば、二重拡散型電界効果I・ランジスタ、バイボーラト
ランジスタ、サイリスク等の半導体制御素子が挙げられ
るが、これらに限られない。光半導体素子と半導体制御
装素子は、一方が他方を制御するような関係であっても
よいし、互いに無関係であってもよい。
なお、請求項3記載の半導体装置の如く、非光半導体素
子が半導体制御素子であって、同素子の出力電流制御部
が複数の同一構造の電流制御ユニットからなるという場
合には、これら電流制御ユニソ]・を、分離島底の盛り
上がり部分に対して位置合せするようにする。
位置合せの態様は素子の種類によって異なる。
盛り上がり部分がユニノ1〜間に位置するようにしたり
、ユニットの真下に位置するようにしたりする。
〔作   用〕
請求項1の絶縁層分離基板では、半導体分離島のうちに
、底全体が所定の深さとなっている分F41i島と、底
の一部分は前記所定の深さとなっているが他の部分はそ
れよりも盛り上がっている分離島がある。この後者の分
離島は、底が局所的に盛り上がっていて、実質的に底の
浅い分離島として使うことができる。したがって、前者
の分離島を、分離島深さが深い方が好都合な半導体素子
用として使い、後者の分離島を、分離島深さが浅い方が
好都合な半導体素子用として使えば、それぞれの素子に
十分な特性を同時にもたせられる。
この絶縁層分離基板は製造も容易である。例えば、第1
図(blにみるように、分離用V溝5よりも浅いV溝5
′をも同時に形威するようにする程度ですの、この場合
、第1図(blにあるように、酸化膜2に、窓3ととも
に窓3′をも同時に明けることで可能となるため、特に
工程を1曽やず必要もないからである。
請求項2、3の半導体装置では、光半導体素子(例えば
、フォトダイオード)が底の深さの十分な半導体分離島
に形威されていて、入射光を十分に利用することができ
るために光感度がよい。
方、この光半導体素子により駆動される半導体制御素子
(例えば、トランジスタ)は、底が部分的に盛り上がっ
た分離島に形威され、出力電流主通路が分離島の底部を
通っているが、底が盛り上がっている分だけ通路長が短
くなるため、オン抵抗が低くなる。
請求項3記載の半導体装置の如く、半導体制御素子とし
て、出力電流制御部が複数の同一構造の電流制御ユニソ
1・からなるという場合には、これら電流制御ユニソl
・を分離島底の盛り上がり部分に対して位置合せするよ
うにすれば、−N、オン抵抗が低くなる。
〔実 施 例〕
以下、この発明にかかる絶縁層分離基板および半導体装
置の実施例を説明する。
まず、請求項1記載の絶縁層分離基板の一実施例につい
て、その製造の段階から説明する。
第1図(a)にみるように、シリコンウエハ(Nシリコ
ン単結晶板)■の表面に酸化膜(例えば、熱酸化1ii
ii)2を形威し、ついで、第l図(blにみるように
、この酸化膜2に選択的エソチング処理を施し窓3、3
′の明いた酸化膜マスク4を形戒ずる。つまり、通常の
■溝形戊用窓3、3の間であって、分離島底において盛
り上げようとする部分に幅狭の窓3′を形成するのであ
る。続いて、異方性エソチングを施し、第1図(C)に
みるように、分離用のV溝5、5′を形戊する。同第1
図(C)にみるように、■溝5′は、窓3′幅が窓3幅
よりも狭い分、V IV15よりも曳くなる。そして、
酸化欣マスク4を一旦除去し、第1図+dlにみるよう
に、シリコンウエハ1のV溝5、5′形戒面に不純物を
供給し抵抗の低いN″層6を形威しておいてから、例え
ば、熱酸化することにより絶縁酸化膜(絶縁層)7で覆
うようにずる。砲縁酸化膜7としては、例えば熱酸化膜
がある。絶縁酸化膜7の形威後、第1図[elにみるよ
うに、絶縁酸化膜7の上にポリシリコン層(支持体層)
8を8層形戊ずる。この後、シリコンウエハ1の裏面側
からV溝5の底が露出するまで研磨すれば、第1図(f
lに示ずDI基板10が完威する。
このDI基板10は、ポリシリコンN(支持体層)8の
上に絶縁層7で電気的に分離された半導体(単結晶)分
離島1l、11′が設けられている。第1図(f)にみ
るように、半導体分離島11の底は全体が所定の深さと
なっており、一方、半導体分離島11′の底は一部分が
所定の深さであるが他の部分はそれよりも浅くなってい
る。
9 10 続いて、請求項2の半導体装置の実施例(請求項3の半
導体′!A置の実施例でもある)を、製逍段階の様子か
ら説明する。
半導体基板として、第2図(a)にみるように、第1図
(al〜fflの如くにして製造したDI基板10を用
いる。
そして、第2図(blにみるように、半導体分離品1l
の表面にP領域21を形成ずるとともに、半導体分離島
11′の表面に二重拡散領域31・・・を常法により形
戒する。各二重拡散領[31はP領域32とその表面に
形成されたN゛領域33とからなる。
ついで、第2図(Clにみるように、絶縁層25、電極
26、27やゲート電極35、ソース電極36およびド
レイン電極37を設ければ、半導体装置が完或する。
完或した半導体装置では、半導体分離島11にフォトダ
イオードPDが形威され、半導体分離島11’に二重拡
散型電界効果トランジスタ(以下「トランジスタFTj
と言う)が形戊されている。フォトダイオードPDは図
示外でトランジスタFTのゲート電極35に接続されて
おり、トランジスタFTはフォトダイオードPDにより
駆動される。フォトダイオードPD自体は光信号により
動作させられるものであることはいうまでもない。
フォトダイオードPDは、P層21、N− jti C
i層〉22およびN”N23からなるPiN構造の素子
となっている。
一方、トランジスタFTは、出力電流制御部が複数の同
一のMIS構造の電流制御ユニットUからなる。各電流
制御ユニットUば、二重拡散領域31およびゲート電極
35で主として構威されており、P領域32の表面部分
がチャネル用域CHとなっていて、その上方に絶縁層を
介して設けられたゲート電極35を備えることによりM
IS構造となっている。ゲー1一電極35の電圧制御に
より、チャネルを開閉制御してソース電極36とドレイ
ン電極37の間を流れる出力電流(ソース・ドレイン間
電流)をコントロールするようになっ1l 12 ている。
ソース電極36から半導体分離島11′に流れ込む出力
電流は、分離島底部にある低抵抗のN゛層34を通りド
レイン電極37に達する。つまり、半導体分離島11′
の底部を主出力電流通路が通っており、そのため、トラ
ンジスタFTを一種の縦型タイプとみることもできる。
一方、低抵抗のN’層34は分離島の底が盛り上がって
いる分だけ表面に近づいており、主電流通路の長さ、そ
れも高抵抗のN−層での長さが短くなっているため、オ
ン抵抗が低い。
なお、トランジスタFTでは、電流制御ユニットUが分
離島底の盛り上がり部分のほぼ中間に《るように位置合
せされている。このトランジスタFTでは、このように
位置合せするのがオン抵抗を低くする上で最も有効であ
る。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、請求項1記載の絶縁層分離基板で
は、底全体が所定の深さとなっている分離島のほかに、
底の一部分は前記所定の深さとなっているが他の部分は
それよりも盛り上がって浅くなっている分離島の両方が
あるため、製造し易く、好適分離島深さの異なる複数種
類の半導体素子を同時に形成する場合にも、それぞれの
素子に十分な性能を持たセることかできる。
請求項2、3記載の発明の如く、底全体が所定の深さと
なっている分離島には光半導体素子を形威し、底の一部
分は前記所定の深さとなっているが他の部分はそれより
も盛り上がって浅くなっている分舗島に非光半導体素子
を形威ずれば、前者の光半導体素子の光感度は高くでき
ると同時に、後者の非光半導体素子のオン抵抗を低くで
きる。
請求項3記載の発明の如く、半導体制御素子の出力電流
制御部が複数の同一構造の電流制御ユニッ1−からなり
、これら電流制御ユニットが、分離島底の盛り上がり部
分に対して位置合せされていると、オン抵抗を一層低く
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図+a)〜(f)は、請求項1の絶縁層分離基板の
一例を製造するときの様子を工程順に説明するた13 14 めの概略断面図、第2図(al〜(Clは、請求項2、
3の半導体装置の一例を製造するときの様子を工程順に
説明するための柵略断面図、第3図(al〜(f)ば、
従来の砲縁層分離基板を製造するときの様子を工程順に
説明するための概111PI断面図、第4図は、従来の
半導体装置の概略断面図である。 6・・・絶縁屓 8・・・ポリシリコンN(支持体層)
11・・・底全体が所定の深さとなっている分離島11
′・・・底の一部分は前記所定の深さとなっているが他
の部分はそれよりも盛り上がって浅くなっている分離島 PD・・・フォトダイオード(光半導体素子)FT・・
・1・ランジスタ(半導体制御素子)U・・・電流制御
ユニット

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 支持体層上に絶縁層で電気的に分離された半導体分
    離島が複数設けられている絶縁層分離基板において、前
    記複数の半導体分離島には、底全体が所定の深さとなっ
    ている分離島のほかに、底の一部分は前記所定の深さと
    なっているが他の部分はそれよりも盛り上がって浅くな
    っている分離島があることを特徴とする絶縁層分離基板
    。 2 支持体層上に絶縁層で電気的に分離された半導体分
    離島が複数設けられている絶縁層分離基板を備え、光半
    導体素子と非光半導体素子が異なる前記半導体分離島に
    それぞれ形成されている半導体装置において、前記光半
    導体素子のある半導体分離島は底全体が所定の深さとな
    っており、前記非光半導体素子のある半導体分離島は、
    その底の一部分は前記所定の深さとなっているとともに
    他の部分はそれよりも盛り上がって浅くなっていて、前
    記非光半導体素子の出力電流主通路がその半導体分離島
    の底部を通るようになっていることを特徴とする半導体
    装置。 3 非光半導体素子が半導体制御素子であって、同素子
    の出力電流制御部が複数の同一構造の電流制御ユニット
    からなり、これら電流制御ユニットが、分離島底の盛り
    上がり部分に対して位置合せされている請求項2記載の
    半導体装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55115340A (en) * 1979-02-26 1980-09-05 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPS5627942A (en) * 1979-08-15 1981-03-18 Hitachi Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
JPS5910273A (ja) * 1982-06-30 1984-01-19 Toshiba Corp 集積回路装置
JPH01169961A (ja) * 1987-12-24 1989-07-05 Sharp Corp 半導体装置

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