JPS6080243A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPS6080243A
JPS6080243A JP58188711A JP18871183A JPS6080243A JP S6080243 A JPS6080243 A JP S6080243A JP 58188711 A JP58188711 A JP 58188711A JP 18871183 A JP18871183 A JP 18871183A JP S6080243 A JPS6080243 A JP S6080243A
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JP
Japan
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insulating film
substrate
film
layer
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP58188711A
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English (en)
Inventor
Tetsutada Sakurai
桜井 哲真
Akikazu Oono
晃計 大野
Katsutoshi Izumi
泉 勝俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPS6080243A publication Critical patent/JPS6080243A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W10/00Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
    • H10W10/01Manufacture or treatment
    • H10W10/011Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials
    • H10W10/019Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials using epitaxial passivated integrated circuit [EPIC] processes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10W10/10Isolation regions comprising dielectric materials

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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は大電力および高電圧用に適用される半導体装置
およびその製造方法に関するものである0〔従来技術〕 従来この種の半導体装置は、第1図(a)〜(e)に示
すような製造方法によシ形成されていた。すなわち、同
図(a)に示すように例えistからなるn形半導体基
板1の表面にイオン注入法によυ A8を注入してN 
埋込層2を形成した後、この基板1上に例えば熱酸化に
よる5iOzなどのマスク材層3を形成し、フォトリソ
グラフィ技術によシ分1711に必要な溝エッチ窓4を
形成する。次にKOHを含むアルカリエツチング液等を
用いていわゆる異方性エツチングを行なって同図(b)
に示すように基板1に分離溝5を形成する。次にマスク
材層3を除去した後、同図(e)に示すように基板1の
全面に例えば8102膜、5iaN4膜、半絶縁性膜あ
るいはこれらの多層および複合膜(例えばオキシナイト
ライド膜)などの絶縁膜6を形成し、さらにこの絶縁膜
6上に多結晶シリコンを堆積して支持基板材Tを形成す
る。次に同図(d)に示すように基板1の背面を研磨あ
るいはエツチング等によシ基板1の除去を行なって絶縁
膜6を露出させる。これによって基板1の一部であった
半導体領域が絶縁膜6で囲まれた島8が相互に絶縁分離
されて同一基板上に形成される。次にこの島8の中に不
純物添加ヲ行すってベース、エミッタおよびコレクタの
各コンタクト補償領域9.10および11を形成すると
ともに、表面保護絶縁膜12を形成し、また必要に応じ
てコンタクト窓を形成する。
第2図は前述した工程を経た後、電極配線13を形成し
て集積回路装置とした断面構造を示したものである。な
お、14は前述したコンタクト窓である。ここでは、抵
抗15.大軍カド2ンジスタ16.トランジスタ17お
よびダイオード18などの各素子をそれぞれ形成してい
る。一般的にはこれらの素子は複数個製作され、主電流
の通路となる大電力トランジスタ16のオン、オフを行
なって電圧、電流の制御および信号の増幅等を行なう。
このように構成された半導体装置においては、各素子相
互間が誘電体で分離されているため、高電圧の信号を取
シ扱うことが可能となる。しかしながら、信号の伝達経
路である電極配線13が同一の第1の主面19上に形成
されているため、大電流をオン、オフする大電力トラン
ジスタ16は入力側および出力側にパターン幅の大きい
電極配線13を第1の主面19側に設けなければならず
、したがって集積度を低下させる原因となっていた0ま
た、高電圧を取シ扱う素子はその発熱量が大となること
が常であるが、最も発熱量の大きい大電力トランジスタ
16は熱伝導率の低い絶縁膜6で全体が囲まれているた
め、大電力トランジスタ16内の各接合部で発生する熱
の放散が悪く、素子の取シ扱い得る電力の上限が抑制さ
れるという問題があった。
〔発明の目的および構成〕
したがって本発明は、前述した従来の問題に鑑みてなさ
れたものであシ、その目的とするところは、大電力およ
び高電圧の信号を取シ扱い得る高耐圧半導体装置および
その製造方法を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、支持基板中
に絶縁膜を介して複数の島を絶縁分離して形成し、この
複数の島の第1の主面上にそれぞれ半導体素子およびこ
れらの素子を相互に電気的−に接続する電極配線をそれ
ぞれ形成してなる半導゛′ 体装置において、前記島の
少なくとも一つに底面に前記絶縁膜が存在しない島を形
成し、仁の島の第2の主面上に前記半導体素子への入出
力信号電極を設けたものである。また、この半導体装置
は半導体基板の第1の主面側に同−導電形高不純物領域
を選択的に形成する工程と、半導体基板の第1の主面側
を部分的に除去し該半導体基板の一部を選択的に残存さ
せる工程と、残存領域の少なくとも一つが第2の主面と
対向する面の少なくとも一部に絶縁膜を形成させず他の
面および他の残存領域に絶縁膜を形成する工程と、第2
の主面側から支持基板材を堆積して形成する工程と、第
1の主面側から少なくとも絶縁膜が露出するまで半導体
基板を除去して残存領域を相互に絶縁分離させた島を形
成する工程と、島の中に半導体素子を形成する工程と、
島の第1の主面上に各半導体素子を電気的に接続する電
極配線を形成するとともに絶縁膜のない島の第2の主面
上に信号を入出力させる電極を形成する工程とを少なく
とも含む方法で製造するものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第3図(a)〜(、)は本発明による半導体装置の製造
方法の一例を示す要部断面工程図であシ、前述の図と同
一部分は同一符号を伺す0同図において、まず、同図(
a)に示すようにStからなるn形基板10表面にAs
をドーズ量lX10 Cyaの割合でイオン注入してシ
ート抵抗50 QJ’g3の埋込層2を形成した後、そ
の表面にSt基板1加工用の第1のマスク材層3および
第2の31をそれぞれ形成し、フォトリソグラフィ技術
により分離に必要な溝エッチ窓4を形成する。この場合
、第1のマスク材層3は例えば膜厚的5000XのS 
iOz膜で形成し、一方第2のマスク材層31は膜厚的
500Xの5102膜、膜厚的1200Xの5iaN4
膜および膜厚的5oooXoc、v、p 5toz 膜
e[tfm L テ形成する複合マスク材層とする。次
にKOH水溶液およびアルコールの混合液からなるアル
カリエツチング液等でいわゆる異方性エツチングを行な
って同図(b)に示すように基板1に分離溝5を形成す
る。次に第1のマスク材層3を除去する。このとき第2
のマスク材層31のC,V、D SiO2膜も併せて除
去される。次にウェット02ガス中で約1100℃、約
5時間の熱酸化を行なって第2のマスク材層31を除く
部位に同図(e)に示すように膜厚的1゜5pmのS 
iOz膜からなる絶縁膜6を形成する。
この場合、同図(b)で示す第2のマスク材層31で覆
われた埋込層2の表面には5isN4膜が形成されてお
り、このSi3N4膜が耐酸化性であるため、前述した
5102膜からなる絶縁膜6は形成されない0次にこの
基板1を熱リン酸液中に浸漬して第2のマスク材層31
の513N4膜をエツチング除去し、引き続き希弗酸中
でエツチングを行なって前述した膜厚的15 μntの
5iOz膜からなる絶縁膜6を薄くすることなく、第2
のマスク材層31の膜厚的50OAの5iOz膜を除去
する。ここで、発明者らの実験によれば、4wt%のH
F水溶液で約8分エツチングすれば、第2のマスク材層
31の残存5io2膜が除去されて埋込層2を露出させ
ることができた。この場合、絶縁膜6の膜厚は約1゜4
μntであった。引き続き、この絶縁膜6および露出し
た埋込層2上にsiを約500μ212の厚さに堆積し
て支持基板材Tを形成する。この場合、絶縁膜6が形成
されない埋込層2上には単結晶層71が、絶縁膜6が形
成された面には多結晶層72がそれぞれ形成される。こ
の過程は極めて高い温度と長い時間を必要とするため、
埋込層2の不純物が単結晶層71内に拡散してくること
になるが、これは後述するように本発明の効果を増進さ
せるものであシ、何ら不都合を生じないことに注意すべ
きである。また、厚さ約59Qpmの支持基板材Tの一
部は後述するように素子の電流通路として使用されるた
め、不純物の添加を行なって抵抗値を下げるだめの効果
的な手段である。次に同図(d)に示すように基板1の
背面を研磨あるいはエツチング等により基板1の除去を
行なって絶縁膜6を露出させる。これによって基板1の
一部であった半導体領域が絶縁膜6で囲まれた島8,8
′が形成され、これらの島8,8′は相互に絶縁分離さ
れることになる。この場合、前述した第2のマスク材層
31が形成された領域には絶縁膜6の底的に接続される
コレクタ補償領域11′が形成されることになる。次に
同図(e)に示すようにこの島8゜8′の中に不純物添
加を行なってペースおよびエミッタの各コンタクト補償
領域9および10をそれぞれ形成するとともに11表面
保護膜12を形成する0この場合、必要に応じてコンタ
クト窓14を窓開する。
第4図は前述した工程を経た後、第1の主面19および
第2の主面20上に電極配線13を形成し、コレクタの
コンタクト補償領域11′上に電極13′を形成すると
ともに、抵抗15.大電力トランジスタ16.トランジ
スタ17.およびダイオード18をそれぞれ形成して集
積回路装置とした断面構造を示したものである。この場
合、これらの素子は同一基板上に複数個製作される。
このような構成によれば、大電力トランジスタ16は、
大電流の入出力側となる電極13′を第1の主面19と
は異なる第2の主面20側に配設することが可能となる
ので、大電力トランジスタ16は大面積を必要とする電
極配線の占有面積を半減させることが可能となる。また
、第2の主面20を集積回路装置のいわゆる実装パッケ
ージに接着するに肖ってこの部分を熱伝導率の良好な金
nと接触させることが可能とな如、大幅な放熱効果の改
善が実現できる。さらに従来構造においては、大電力ト
ランジスタ16の底面は熱伝導率の低い絶縁膜6で覆わ
れていたが、前述した実施例の構成によれば、この絶縁
膜6がなく、基板1と同一材質となるため、これによる
熱放散の改咎も併せて達成することができる。ちなみに
絶縁膜6を5lo2.基板1をSlとした場合、その熱
伝導率の比は、Qst/ Qsioz = (1,5W
/em−deg)/(0,014W/傭・deg )で
あり、その効果は極めて大きなものとなる。
なお、前述した第2の主面20側に形成された支持基板
材Tは、第3図(4りの工程では約500 Pm程度の
厚さとしたが、集積回路装置とした後、いわゆる実装パ
ッケージに搭載する直前には約50μm程度の厚さまで
研削されるが、この支持基板材1の厚みによる放熱効果
の低減は全く考慮する必要がない。また、第3図(a)
の工程で形成されるn+埋込N2は支持基板材1の形成
およびその後の熱処理等によって数1 Open程度の
広が9を生ずるため、コレクタ補償領域11′は第2の
主面20(Illlまでn 埋込N2とすることができ
、大電力トランジスタ16の寄生直列抵抗の増大も全く
ない。
まだ、前述した実施例において、si基板1加工用複合
マスク材層31は、Si基板1上のn+埋込層2側から
膜層約50OAの5iOz膜、膜厚的120OAのSi
3N4膜および膜厚的500OAのC,V、D Sin
;膜を順次積層形成する複合層とした場合について説明
したが、本発明は他のマスク羽層3と選択的に加工が可
能な材質の膜であれば特に限定されるものではない。
また、前述した実施例においてはコレクタのコンタクト
補償領域11′上に形成される電極13′は金属層を堆
積加工した場合について説明したが、Au−8i の共
晶層を用いることも可能であることは勿論である。また
、この電極13′は、コンタクト補償領域11上が主な
熱および信号の通路となるので、コンタクト補償領域1
1上近傍に限定し、他の領域は実装上の余地として保留
させても良いOまた、前述した実施例においては、本発
明を大電力、高電圧用のトランジスタに適用した場合に
ついて説明したが、PNPN素子、接合電界効果トラン
ジスタあるいは静電銹導トランジスタなどに適用できる
ことは言うまでもない0 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、電極配線面積の低
減による素子占有面積の低減および熱放散の向上による
素子の制御電流、電圧の増大が可能となるので、この種
の半導体装置の大電力および高電圧の信号を取)扱い得
る高面1圧化が可能となシ、性能を大幅に向上させるこ
とができる。特に従来、熱放散が悪く、バイポーラトラ
ンジスタのいわゆる熱暴走によって動作可能な周囲温度
あるいは制御可能な電力、電圧の上限が抑えられていた
この種の半導体装置の特性を著しく改善するとJ−充′
1′I各スジbら響めイ優れた勿I要カく得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)および第2図は従来の半導体装置
の製造方法の一例を示す要部断面構成図、第3図(&)
〜(−3および第4図は本発明に係わる半導体装置の製
造方法の一例を示す要部断面tR構成図ある。 1・書・・半導体基板、2・@e@埋込層、3@−1拳
マスク材層、31・φ・・複合マスク材層、4・・や−
解エッチ窓、5・・−・分離溝、6慟@−・絶縁膜、7
・・・拳支持基板材、11@囃・9単結晶層、72@・
・・多結晶層、8゜13 ’11 @・争島、9・Φ・
拳ベースコンタクト補イ賞領域、10−・・・エミッタ
ネtR(P領域、11′φ・・・コレクタ補4)’を領
域、12・・・・表面保護絶縁膜、13@・′・・電極
配線、13′・・・・電極、14−−−−コンタクト窓
、15・・・・抵抗、16・鳴拳・大電力トランジスタ
、17−・・参トランジスタ、1BII・・・ダイオー
ド、19・・Φ・@1の主面、20・・#@第2の主面
。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 山 川 政 樹

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)支持基板中に絶縁膜を介して絶縁分離して形成さ
    れた複数の第1の島と、前記複数の第1の島の少なくと
    も一つの底面に絶縁膜を形成しない第2の島と、前記第
    1.第2の島の中に形成された半導体素子と、前記第1
    .第2の島の第1の主面上に形成されかつ前記素子を相
    互に電気的に接続する電極配線と、前記第2の島の第2
    の主面上に形成されかつ当該半導体素子への信号の入出
    力を行なう電極とを具備してなる半導体装置。
  2. (2)半導体基板の第1の主面側に同−導電形高不純物
    領域を選択的に形成する工程と、前記半導体基板の第1
    の主面側を部分的に除去し該半導体基板の一部を選択的
    に残存させる工程と、前記残存領域の少なくとも一つが
    第2の主面と対向する面の少なくとも一部に絶縁膜を形
    成させず他の面および他の残存領域に絶縁膜を形成する
    工程と、前記第2の主面側から支持基板材を堆積して形
    成する工程と、前記第1の主面側から少なくとも前記絶
    縁膜が露出するまで半導体基板を除去して前記残存領域
    を相互に絶縁分離させた島を形成する工程と、前記島の
    中に半導体素子を形成する工程と、前記島の第1の主面
    上に前記各半導体素子を電気的に接続する電極配線を形
    成するとともに前記絶縁膜のない島の第2の主面上に信
    号を入出力させる電極を形成する工程とを少なくとも含
    むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP58188711A 1983-10-08 1983-10-08 半導体装置およびその製造方法 Pending JPS6080243A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62256452A (ja) * 1986-04-28 1987-11-09 Nec Corp 半導体集積回路用基板の製造方法
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