JPH05315437A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05315437A
JPH05315437A JP4146397A JP14639792A JPH05315437A JP H05315437 A JPH05315437 A JP H05315437A JP 4146397 A JP4146397 A JP 4146397A JP 14639792 A JP14639792 A JP 14639792A JP H05315437 A JPH05315437 A JP H05315437A
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JP
Japan
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oxide film
semiconductor substrate
silicon semiconductor
doped polysilicon
semiconductor device
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JP4146397A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Yamaguchi
仁 山口
Keimei Himi
啓明 氷見
Seiji Fujino
誠二 藤野
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコン半導体基板同士の接合によりSOI
領域を形成する半導体装置の製造方法であって、素子間
の熱的・電気的な相互干渉を低減すること。 【構成】 接合された第1のシリコン半導体基板1及び
第2のシリコン半導体基板2との間には第1の酸化膜1
2、ドープドポリシリコン20及び第2の酸化膜14が
形成されSOI(Silicon On Insulator)領域10が構成
されている。このように形成されたSOI領域10は埋
め込み酸化膜が二重で厚くできるため素子間の熱的な相
互干渉を低減できる。更に、ドープドポリシリコン20
を利用して電気的シールドとすることにより素子間の電
気的な相互干渉を低減することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁分離用の誘電体膜
上の半導体層(SOI:Silicon On Insulator) に形成
される誘電体分離可能な半導体装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来技術】従来、SOIに形成されるCMOS(Compl
ementary Metal Oxide Semiconductor) としては、特開
平2−96350号公報「半導体装置の製造方法」にて
開示されたものが知られている。又、特開平3−126
255号公報「半導体装置及びその製造方法」にて開示
されたものが知られている。前者は、酸化膜によって絶
縁分離された素子分離領域を半導体基板に形成する方法
である。又、後者は、ポリシリコンとCVD(Chemical
Vapor Deposition) 酸化膜を介して接合しSOIを形成
する方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の方法
では、酸化膜のみで電気的シールド層がないため基板電
位変動や外部ノイズといった交流的な分離特性としては
望ましくなく、素子の複合化や耐ノイズ性にとって不利
であった。又、酸化膜の埋め込みできる膜厚には限界が
あり、SOI領域は外部からの発熱に対しても分離し難
いという問題があった。後者の方法では、CVD酸化膜
を埋め込んでシリコンウェーハ同士を接合するには、C
VD酸化膜埋め込み後に平坦化(研磨)工程が必要であ
り面倒であった。又、CVD酸化膜はや酸化膜質の劣化
から接合強度が弱いという問題や生産性の低下などの見
地から 0.5μm 以上とすることは困難でありこのように
薄い酸化膜厚では電気的シールド効果が少ないという問
題があった。
【0004】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、シリコン
半導体基板同士の接合によりSOI領域を形成する半導
体装置の製造方法において、接合強度を持たせ埋め込み
酸化膜を厚くし、電気的シールド層を設けることにより
素子間の熱的・電気的な相互干渉を低減することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、第1のシリコン半導体基板の鏡面側に
素子間分離用の溝部及び第2のシリコン半導体基板との
分離用の凹部を形成する第1の工程と、前記溝部及び前
記凹部に熱酸化による第1の酸化膜及びドープドポリシ
リコンを順次形成する第2の工程と、前記第1のシリコ
ン半導体基板の鏡面側と前記第2のシリコン半導体基板
の鏡面側とを接合し、前記溝部及び前記凹部を再び熱酸
化することにより第2の酸化膜を形成すると共に少なく
とも前記凹部をその第2の酸化膜で埋め込む第3の工程
とを備えたことを特徴とする。
【0006】
【作用及び効果】上記の手段によれば、第1のシリコン
半導体基板には溝部及び凹部が形成され、それら溝部及
び凹部には熱酸化により第1の酸化膜及びドープドポリ
シリコンが順次形成される。更に、上記溝部及び凹部が
熱酸化されて少なくともその凹部が第2の酸化膜にて埋
め込まれSOI領域が形成される。一般に、シリコン半
導体に比べその酸化膜は熱伝導率が小さいため、半導体
基板及び隣接素子からの熱の流入を低減することができ
る。更に、熱酸化により埋め込み酸化膜が形成できるた
めCVD酸化膜形成時のような研磨工程の必要がなく接
合信頼性を向上できる。このように、本発明の半導体装
置の製造方法ではドープドポリシリコンの熱酸化も利用
して二重の酸化膜(分離熱酸化膜)を形成するため、容
易にSOI領域周囲における酸化膜厚を厚くでき、素子
間の熱的な相互干渉が低減できる。又、SOI領域と半
導体基板間及び隣接素子間の酸化膜容量を低減すること
ができ、半導体基板及び隣接素子による電位変動の影響
がSOI領域に伝わり難くなる。更に、酸化膜で挟まれ
たドープドポリシリコン層をGND或いは電源電圧等の
固定電位につなぐことにより、このドープドポリシリコ
ン層を基板及び隣接素子に対する電気的シールド層とし
て利用することができ、素子間の電気的な相互干渉が低
減できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は本発明に係る半導体装置の製造方法を用
いて形成された半導体装置の断面構造を示した模式図で
ある。又、図2及び図3は、図1の半導体装置の製造工
程における断面構造を示した模式図である。半導体装置
100は、第1のシリコン半導体基板1の鏡面側と第2
のシリコン半導体基板2の鏡面側とが接合されている。
そして、それらの間に形成された第1の酸化膜12、ド
ープドポリシリコン20及び第2の酸化膜14によりS
OI領域10が形成されている。
【0008】本実施例装置では、SOI領域10にCM
OSを形成し、その他の領域にはDMOS(Double Diff
usion MOS:自己整合による2重拡散MOS) を形成
した。SOI領域10のCMOSは、S(ソース)6
1、G(ゲート)62、D(ドレイン)63及びGND
(接地)64の各電極から成るnchMOS及びS(ソー
ス)71、G(ゲート)72、D(ドレイン)73及び
DD(電源電圧)74の各電極から成るpchMOSにて
形成されている。又、DMOSは第1のシリコン半導体
基板1側のS(ソース)51、G(ゲート)52及び第
2のシリコン半導体基板2側のD(ドレイン)53の各
電極から形成されている。尚、ドープドポリシリコン2
0には電極80が形成され、この電極80をGND又は
電源電圧等の固定電位につなぐことによりドープドポリ
シリコン20は電気的シールド層となる。この他、上記
SOI領域10及びその他の領域にそれぞれバイポーラ
トランジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Tran
sistor) を形成することもできる。
【0009】本実施例の半導体装置100は、以下のよ
うな工程を経て形成される。先ず、図2(a) に示したよ
うに、ウェーハの片面が鏡面研磨された第1のシリコン
半導体基板1を用い、その主面(鏡面側)に熱酸化によ
り酸化膜11を形成した。この第1のシリコン半導体基
板1はn- 型で比抵抗が 0.3〜10Ω・cmの範囲のものを
用いた。次に、リソグラフィ工程によってレジストをパ
ターニングし、化学エッチング又は反応性イオンエッチ
ングにより酸化膜11を選択的にエッチングした。そし
て、図2(b) に示したように、残った酸化膜11をマス
クにして第1のシリコン半導体基板1を化学エッチング
又は反応性イオンエッチングにより第2のシリコン半導
体基板2との分離用の凹部5を形成した。この凹部5の
深さは 0.5〜3μm とした。(第1の工程) 次に、図2(c) に示したように、図2(b) と同様な方法
にて、凹部5内に素子間分離用の溝部6を形成した。こ
の溝部6の深さは凹部5から 0.1〜10μm 、溝部6の幅
は 0.5〜20μm とした。(第1の工程) 次に、図2(d) に示したように、第1のシリコン半導体
基板1の主面側全面に分離熱酸化膜である第1の酸化膜
12を形成し、その上にドープドポリシリコン20を形
成した。(第2の工程)
【0010】そして、図3(e) に示したように、パター
ニングによりドープドポリシリコン20と第1の酸化膜
12とを凹部5と溝部6とにのみ残した。次に、図3
(f) に示したように、ウェーハの片面が鏡面研磨された
第2のシリコン半導体基板2を用い、第1のシリコン半
導体基板1の主面側(鏡面側)と第2のシリコン半導体
基板2の鏡面側を接合した。(第3の工程) すると、接合された第1のシリコン半導体基板1と第2
のシリコン半導体基板2との間に空洞部8が形成され
る。この空洞部8は後工程における酸素の通り道(導入
溝)として第1の酸化膜12及びドープドポリシリコン
20の膜厚に対して溝部6の幅を広くすることにより確
保される。次に、図3(g) に示したように、ドープドポ
リシリコン20と第2のシリコン半導体基板2の鏡面側
とを熱酸化することにより空洞部8を酸化膜で埋め込ん
で分離熱酸化膜である第2の酸化膜14を形成した。
(第3の工程) そして、第1のシリコン半導体基板1の主面と反対側か
ら研削・研磨してSOI領域10の厚さが所望の厚さと
なるようにした。尚、上記凹部5の深さは、第1のシリ
コン半導体基板1の熱酸化と第2のシリコン半導体基板
2及びドープドポリシリコン20の熱酸化とで凹部5が
埋まるように設計する。このとき、熱酸化によりドープ
どポリシリコンが無くならないようにドープドポリシリ
コン20の厚みを設計する。
【0011】上述したような工程を経て形成された第1
のシリコン半導体基板1の主面と反対側を研削・研磨終
了後、その部分に所望のトランジスタを形成し、図1に
示したような回路構成の半導体装置100を得ることが
できた。半導体装置100はドープドポリシリコン20
の熱酸化も利用して二重の第1及び第2の酸化膜12,
14が形成されているため、SOI領域10周囲におけ
る酸化膜厚が厚く素子間の熱的な相互干渉が低減でき
た。又、第1及び第2の酸化膜12,14で挟まれたド
ープドポリシリコン20層を電極80を利用してGND
或いは電源電圧等の固定電位につなぐことにより、ドー
プドポリシリコン20層を第1及び第2のシリコン半導
体基板1,2及び隣接素子に対する電気的シールド層と
なり素子間の電気的な相互干渉が低減できた。
【0012】又、本発明の半導体装置の製造方法を使用
し、例えば、図2(c) の工程と図2(d) の工程との間に
おいて、シリコン半導体基板1の主面側に不純物層を形
成することができる。すると、図4に示したような埋め
込み拡散層30がSOI領域の周囲に形成でき、この拡
散層30は電気的シールド層として利用することもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な一実施例に係る半導体装置の
製造方法を用いて形成されたSOI領域の構造を示した
模式図である。
【図2】同実施例に係る半導体装置の製造方法の工程順
序を示した模式図である。
【図3】同実施例に係る半導体装置の製造方法の工程順
序を示した図2に続く模式図である。
【図4】本発明に係る半導体装置の製造方法を用いて形
成された他のSOI領域の構造を示した模式図である。
【符号の説明】
1−第1のシリコン半導体基板 2−第2のシリコン半導体基板 5−凹部 6−溝部 8−空洞部 10−SOI領域 12−第1の酸化膜 14−第2の酸化膜 20−ドープドポリシリコン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のシリコン半導体基板の鏡面側に素
    子間分離用の溝部及び第2のシリコン半導体基板との分
    離用の凹部を形成する第1の工程と、 前記溝部及び前記凹部に熱酸化による第1の酸化膜及び
    ドープドポリシリコンを順次形成する第2の工程と、 前記第1のシリコン半導体基板の鏡面側と前記第2のシ
    リコン半導体基板の鏡面側とを接合し、前記溝部及び前
    記凹部を再び熱酸化することにより第2の酸化膜を形成
    すると共に少なくとも前記凹部をその第2の酸化膜で埋
    め込む第3の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。
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