JPH04356961A - 半導体基板及びその製造方法 - Google Patents

半導体基板及びその製造方法

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JPH04356961A
JPH04356961A JP13019891A JP13019891A JPH04356961A JP H04356961 A JPH04356961 A JP H04356961A JP 13019891 A JP13019891 A JP 13019891A JP 13019891 A JP13019891 A JP 13019891A JP H04356961 A JPH04356961 A JP H04356961A
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silicon wafer
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Jiyunji Fukuroda
淳史 袋田
Yoshihiro Arimoto
由弘 有本
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は低抵抗の埋込み層を有す
るSOI(Silicon on Insulator
)基板の構造及びその製造方法に関する。
【0002】近年の半導体集積回路の高速化,高密度化
に伴い,完全な素子間分離を実現できるSOI構造が半
導体装置用の基板として用いられている。しかし,SO
I構造を用いて高速,高密度化を図るには,低抵抗の埋
込み層を必要とする。
【0003】このため,完全な素子間分離を実現できる
程薄く,かつ低抵抗の埋込み層を有するSOI構造の基
板が要求されている。
【0004】
【従来の技術】SOI構造の基板を用いた半導体装置に
おいては,埋込み層の抵抗を下げるために埋込み層を厚
くすると,素子間分離帯を深く形成しなければならず,
素子間分離が困難になるという問題がある。
【0005】図6は従来の一実施例断面図であり,半導
体基板の製造工程を表している。上記問題を解決するた
めに,薄く且つ低抵抗の埋込み層を作る方法として,図
6(a)及び(b)を参照して,シリコンウェーハ6の
一面に堆積した金属層9をシリサイド層9aとした後,
図6(c)を参照して,このシリサイド層9aを介して
基板1と高温にて貼り合わせ,次いで図5(d)を参照
して,シリコンウェーハ6を研磨して半導体薄膜2とす
るSOI構造基板の製造方法が考案された。
【0006】この方法によると,金属シリサイドの抵抗
率が小さいため,薄いシリサイド層9aでも十分に低抵
抗の埋込み層とすることができる。従って,素子間分離
も容易にすることができる。
【0007】しかし,かかる方法で製造された基板は,
高温での貼り合わせの際に金属シリサイド層の表面に凹
凸が生ずるため,貼り合わせ面の接着強度が劣化するの
である。
【0008】さらに,図6(d)を参照して,貼り合わ
せ面にボイド13a又は剥離13bが生じ,このためシ
リコンウェーハ6の研磨の際に又は半導体基板上に半導
体回路を製造ずる際に,半導体薄膜2の欠け11及びク
ラック12が発生する。
【0009】上記欠点を回避するために,シリコンウェ
ーハの貼り合わせ面に金属層を設けた後,この金属層を
介して他のシリコンウェーハと高温にて圧着し,金属と
シリコンウェーハ間のシリサイド化反応を利用して貼り
合わせる方法が考案された。
【0010】しかし,かかる方法で製造された基板は,
金属がシリコン中へ拡散するに伴い,接着面にボイドを
生じ,ウェーハ全面を均一に接着することができない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述の様に基板上にシ
リコンウェーハを貼り合わせてSOI構造の基板を製造
する方法において,シリコン薄膜の裏面に金属又はその
シリサイド層を設けて低抵抗の埋込み層とするとき,従
来の方法では,十分な貼り合わせ強度を有し且つ均一な
貼り合わせを実現することができないという問題があっ
た。
【0012】本発明は,絶縁分離を容易にするために薄
くかつ低抵抗の埋込み層を有し,基板とシリコン薄膜と
の接着強度が高くかつ均一に接着されるSOI構造の基
板及びその製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の第一実施
例構造図であり,図1(a)はSOI構造の基板の部分
平面図を,図1(b)はそのa−a’断面図を表してい
る。図5は本発明の第二実施例工程図であり,SOI構
造の基板の製造工程を断面により表している。
【0014】上記課題を解決するために,本発明の第一
の構成は,図1を参照して,基板1と,該基板1に対向
して設けられた半導体素子が形成されるべき半導体薄膜
2と,該半導体薄膜2の該基板1と対向する表面の一部
に設けられた,チタニュウム,タンタル,ジルコニュウ
ム及びタングステンのうちの一種を含む高融点金属又は
該高融点金属のシリサイドからなる低抵抗層4と,該半
導体薄膜2の該基板1と対向する表面のうち該低抵抗層
4が設けられていない領域に突出して形成されたスペー
ス形成部3とを有し,該半導体薄膜2は該基板1上に,
該低抵抗層4と該基板1との間に間隙5を設け,該スペ
ーサ形成部3を介して接着されていることを特徴として
構成し,及び,第二の構成は,図5を参照して,第一の
構成の半導体基板において上記低抵抗層4と上記基板1
との間に形成された上記間隙5に,上記半導体薄膜2と
密着し該基板1との間に空間5aを設けて埋め込まれた
ポリシリコン14を有することを特徴として構成し,及
び,第三の構成は,図5を参照して,第二の構成の半導
体基板の製造方法であって,レジスト7パターンをマス
クとするエッチングによりシリコンウェーハ6上に形成
された絶縁膜の一部を除去し,残りの絶縁膜を上記スペ
ーサ形成部3として形成する工程と,次いで,上記高融
点金属を該シリコンウェーハ6上に堆積した後,該レジ
スト7上の該高融点金属をリフトオフ法により除去して
上記低抵抗層4を形成する工程と,次いで,該シリコン
ウェーハ6上にポリシリコン14を堆積した後,該スペ
ーサ形成部3をストッパとする研磨により該スペーサ3
上の該ポリシリコン14を除去するとともに該低抵抗層
4上の該ポリシリコンを凹状に形成する工程と,次いで
,該シリコンウェーハ6と基板1とを該スペーサ形成部
3を該基板1表面と接着させて加熱し貼り合わせた後,
該シリコンウェーハ6を該シリコンウェーハ6の該基板
1と対向する面とは反対側の面から研磨し,所望の厚さ
の半導体薄膜2とする工程とを有することを特徴として
構成する。
【0015】
【作用】図2は本発明の適用例構造図であり,バイポー
ラトランジスタが形成されたSOI構造の半導体基板の
断面を表している。
【0016】本発明では,図1及び図2を参照して,埋
込み層として高融点金属又はそのシリサイドからなる低
抵抗層4が形成される。低抵抗層4を形成する物質は電
気電導度が高いから,薄い低抵抗層4でも低抵抗の埋込
み層として機能する。従って,埋込み層を薄くすること
ができるから,絶縁分離を容易にすることができるので
ある。
【0017】一方,本発明では,半導体薄膜2と基板1
との接着はスペース形成部3を介してなされ,埋込み層
が基板1と接触したり又は接着に用いられることはない
。従って,金属又はシリサイドの表面の凹凸又はボイド
に起因して接着強度が低下することがない。
【0018】また,かかるスペース形成部3は,低抵抗
層4とは独立の材料及び工程により形成することができ
るから,半導体薄膜2の全面に一様な厚さで且つ基板1
との接着に適した物質を選択して形成することができる
【0019】従って,接着強度の大きい接合面を,半導
体薄膜2の全面に均一に形成することができるのである
。また第二の構成では,図5を参照して,低抵抗層はア
ーチ状のポリシリコン14により裏打ちされ補強される
構造となるから,SOI構造を形成する際又は半導体回
路を製造する際に半導体薄膜2を破損する機会が減少す
る。
【0020】かかる構造は,図5(d),(e)を参照
して,スペース形成部3及び低抵抗層4の形成後にポリ
シリコン14を堆積したのち,通常のポリシリコンの研
磨を施す本発明の構成により容易に形成される。即ち,
スペース形成部3が研磨のストッパーとして作用するた
め,スペース形成部上のポリシリコンが除去された後も
研磨を続けることにより,スペース形成部14に囲まれ
た中央部のポリシリコン14が研磨されるが,それに対
してスペース形成部3付近のポリシリコン14の研磨の
進行は遅いから,結果として当然にポリシリコン14は
平凹レンズ形のアーチ状に形成される。
【0021】
【実施例】本発明を,実施例に沿い説明する。図3は本
発明の実施例第一製造工程図であり,図1に示すSOI
構造の製造工程を断面で表している。
【0022】図3(a)を参照して,厚さ500μmの
シリコンウェーハ6の一面に厚さ1μmの酸化膜を形成
し,その上にレジスト7を塗布したのち上記酸化膜をフ
ォトエッチングして,所要のパターンのスペース形成部
とする。
【0023】さらに,不純物元素をイオン注入してイオ
ン注入層8を形成する。なお,イオン注入層は金属薄膜
9との接触抵抗を低減するためのものであり,本発明の
必須の要素ではない。
【0024】次いで,図3(b)を参照して,厚さ50
0nmの高融点金属薄膜9を堆積したのち,図3(c)
を参照して,リフトオフによりレジスト7上の金属薄膜
9を除去する。
【0025】次いで,シリコン基板1上にシリコンウェ
ーハ6をスペース形成部3を介して加熱接着する。次い
で,図3(e)を参照して,シリコンウェーハ6を研削
,研磨して例えば厚さ500nmの半導体薄膜2とする
ことにより,図1に示すSOI構造が形成される。
【0026】なお,金属薄膜9の蒸着した後に,熱処理
してシリサイドとすることもできる。上記工程により製
造されたSOI構造の半導体基板は,例えば,図2を参
照して,バイポーラトランジスタの形成に適用すること
ができる。
【0027】トランジスタは,低抵抗層10からのコレ
クタ引出し領域22と,エピタキシャル層からなるベー
ス24と,ドープされたポリシリコンからなるエミッタ
23をふくみ,絶縁分離帯21,スペース形成部,及び
間隙5により電気的に基板1及び他のトランジスタから
分離される。
【0028】かかるトランジスタの形成に用いられる低
抵抗層は,例えば5×10μmである。絶縁分離帯21
は,例えば酸素のイオン注入により形成することができ
る。本発明では,低抵抗層4は電気電導率の高い金属又
はシリサイドで作られているから,埋込み層として作用
する低抵抗層4を薄くでき,従って容易に絶縁分離帯2
1を形成することができる。
【0029】このため,コレクタ容量が小さく,コレク
タ抵抗の小さなトランジスタを小面積に集積して製造す
ることができる。図4は本発明の実施例第二製造工程図
であり,図1に示すSOI構造の他の製造工程を断面で
表している。
【0030】図4(a)を参照して,シリコンウェーハ
6の一面に設けたレジスト7のパターンにより,シリコ
ンウェーハ6の一面をフォトエッチングしてシリコンか
らなるスペース形成部3を作成する。
【0031】次いで,図4(b)を参照して,高融点金
属薄膜9を堆積したのちリフトオフして,図4(c)を
参照して,金属薄膜9を埋込み層となるべき位置に形成
する。
【0032】次いで,図4(d)を参照して,表面に酸
化膜1aを有するシリコンウェーハ1bを基板とし,こ
の基板上にシリコンウェーハ6をスペース形成部と酸化
膜1aとを接触させ加熱接着する。
【0033】次いで,シリコンウェーハ6を研磨して半
導体薄膜2とする。本工程によると,酸化膜形成工程を
省略でき,また活性層となる半導体薄膜3とスペース形
成部3の酸化膜とが界面を形成することがないから,半
導体薄膜2の品質の界面による劣化を防止できる。
【0034】次に本発明の第二の構成にかかる半導体基
板の実施例を述べる。図5(a)〜(c)を参照して,
上述の工程と同様にしてスペース形成部3,イオン注入
層8,金属薄膜9を形成する。
【0035】次いで,図5(d)を参照して,ポリシリ
コン14を堆積する。次いで,図5(e)を参照して,
ウレタンパッドとコロイダルシリカを含む研磨剤を用い
てスペース形成部3の突出する表面が露出する迄シリコ
ンウェーハ6を研磨したのち,さらに例えば10分間研
磨してポリシリコンを平凹レンズ形に加工する。
【0036】次いで,図5(f)を参照して,基板1上
にシリコンウェーハ6をスペース形成部3を介して加熱
接着する。図5(f−2)は図5(f)中のA部の拡大
断面図であり,基板1とシリコンウェーハ6の接着部分
を表している。ポリシリコン14は,基板1との間に空
間5aを有して金属薄膜9に密着して形成して設けられ
,そのスペース形成部3の近くで厚くなるアーチ状をな
す。
【0037】次いで,図5(g)を参照して,シリコン
ウェーハ6を研磨して半導体薄膜とする。なお,本発明
の実施例は,加熱接着時に間隙5又は空間5a中の空気
が膨張して薄膜を破壊することを防ぐために,減圧下で
接着することができる。また,一定量の気体を封入して
,研磨の加圧を補償することができることは当然である
【0038】
【発明の効果】本発明によれば,低抵抗の薄い埋め込み
層を有する半導体薄膜を,基板上に均一に且つ大きい接
着強度を有して形成することができるという効果を奏す
るから,絶縁分離に適したSOI構造の半導体基板を容
易に製造することができ,半導体装置の性能向上に寄与
するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の第一実施例構造図
【図2】  本
発明の適用例構造図
【図3】  本発明の実施例第一製造工程図
【図4】 
 本発明の実施例第二製造工程図
【図5】  本発明の
第二実施例工程図
【図6】  従来の一実施例断面図
【符号の説明】
1a  酸化膜 1b,6  シリコンウェーハ 1  基板 2  半導体薄膜 3  スペース形成部 4  低抵抗層 5  間隙 5a  空間 7  レジスト 8  イオン注入層 9  金属薄膜 9a  シリサイド 11  欠け 12  クラック 13a  ボイド 13b  剥離 14  ポリシリコン 21  絶縁分離帯 22  コレクタ引出し領域 23  エミッタ 24  ベース

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板(1)と,該基板(1)に対向し
    て設けられた半導体素子が形成されるべき半導体薄膜(
    2)と,該半導体薄膜(2)の該基板(1)と対向する
    表面の一部に設けられた,チタニュウム,タンタル,ジ
    ルコニュウム及びタングステンのうちの一種を含む高融
    点金属又は該高融点金属のシリサイドからなる低抵抗層
    (4)と,該半導体薄膜(2)の該基板(1)と対向す
    る表面のうち該低抵抗層(4)が設けられていない領域
    に突出して形成されたスペース形成部(3)とを有し,
    該半導体薄膜(2)は該基板(1)上に,該低抵抗層(
    4)と該基板(1)との間に間隙(5)を設け,該スペ
    ーサ形成部(3)を介して接着されていることを特徴と
    する半導体基板。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の半導体基板において上
    記低抵抗層(4)と上記基板(1)との間に形成された
    上記間隙(5)に,上記半導体薄膜(2)と密着し該基
    板(1)との間に空間(5a)を設けて埋め込まれたポ
    リシリコン(14)を有することを特徴とする半導体基
    板。
  3. 【請求項3】  請求項2記載の半導体基板の製造方法
    であって,レジスト(7)パターンをマスクとするエッ
    チングによりシリコンウェーハ(6)上に形成された絶
    縁膜の一部を除去し,残りの絶縁膜を上記スペーサ形成
    部(3)として形成する工程と,次いで,上記高融点金
    属を該シリコンウェーハ(6)上に堆積した後,該レジ
    スト(7)上の該高融点金属をリフトオフ法により除去
    して上記低抵抗層(4)を形成する工程と,次いで,該
    シリコンウェーハ(6)上にポリシリコン(14)を堆
    積した後,該スペーサ形成部(3)をストッパとする研
    磨により該スペーサ(3)上の該ポリシリコン(14)
    を除去するとともに該低抵抗層(4)上の該ポリシリコ
    ンを凹状に形成する工程と,次いで,該シリコンウェー
    ハ(6)と基板(1)とを該スペーサ形成部(3)を該
    基板(1)表面と接着させて加熱し貼り合わせた後,該
    シリコンウェーハ(6)を該シリコンウェーハ(6)の
    該基板(1)と対向する面とは反対側の面から研磨し,
    所望の厚さの半導体薄膜(2)とする工程とを有するこ
    とを特徴とする半導体基板の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11505672A (ja) * 1996-03-12 1999-05-21 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ 支持体に接着される基板を有する半導体本体
JP2008511435A (ja) * 2004-09-03 2008-04-17 ジェン−エックス パワー コーポレイション 電気化学的装置
JP2012033713A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Kyocera Corp 空洞半導体基板、ならびに空洞半導体基板および半導体素子の製造方法

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