JPS61276255A - 半導体装置 - 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】 〔概要〕 ＳＯＩ構造をなす半導体装置において、基板をアルミニ
ウムにし、基板とその上のシリコン層との間の絶縁体層
として該基板の有色酸化膜を利用することにより、 放熱性を向上させて高密度集積化された際の温度上昇を
緩和させると共に当該半導体装置の大型化を容易にさせ
、また、堆積シリコン層の再結晶化に要するパワーを低
減させたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置に係り、特に、ＳＯＩ構成をなす
半導体装置の基板および絶縁体層の構成に関す。

Ｓ　ＯＩ　（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏ
ｒ）構造は、基体表面の絶縁体層上に形成されたシリコ
ン（Ｓｔ）結晶に半導体素子が形成される構造で、例え
ば三次元回路の形成などによる高密度集積化を可能にす
るものとして期待され、改良研究の対象となっている。

〔従来の技術〕

第３図はＳＯＩ構造をなす従来の半導体装置代表例の要
部構成を示す部分側断面図である。

同図において、１はＳｉ基板、２は基板１上の二酸化シ
リコン（ＳｉＯ２）の絶縁体層、３は絶縁体層２上の多
結晶Ｓｔ層、４は多結晶Ｓｉ層における再結晶化領域、
５は再結晶化領域４に形成された例えば電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）などの半導体素子、である。

ここでＳｉＯ２の絶縁体層２は、例えば化学気相成長法
（ＣＶＤ法）などにより堆積するか或いは基板１の熱酸
化により形成され、多結晶Ｓｔ層３は、例えばＣＶＤ法
などにより堆積して形成され、また再結晶化領域４は、
多結晶ＳｉＪ’ｆ３の所定領域を例えばレーザビームア
ニールなどにより再結晶化して形成されている。半導体
素子５の形成方法は、通常のＳｔウェーハに形成するの
と同様である。

この半導体装置は、絶縁体層２上に形成された再結晶化
領域４なるＳｔ結晶に半導体素子５が形成されてＳＯＩ
構造をなしている。

そしてこの構造は、形成された半導体素子５上に図示さ
れない５ｉ０２の絶縁体層と多結晶Ｓｉ層の積層を重ね
ることにより、三次元回路の形成を可能にするものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記構成の半導体装置は、三次元回路が形成された際に
、基板１面積当たりの発熱量が増大するのに対して基板
１が熱伝導度のそれほど大きくないＳｔであるため、放
熱が不充分になり温度上昇が半導体素子５に悪影響を与
える問題がある。

また、半導体チップの大きさをウェーハ・サイズまで拡
大して集積度を上げようとするような、近年の研究動向
の一つであるチップの大型化に対して、大きさに制限の
ある単結晶Ｓｉウェーハを基板１に使用していることが
制約になる問題もある。

第２図は同じく他の実施例の要部構成を示す部分側断面
図である。

上記問題点は、第１図および第２図に示される如く、ア
ルミニウム（ＡＩ）基板１８表面にその酸化膜６があり
該酸化膜６を含んで絶縁体層２ａが構成され、該絶縁体
層２ａ上に堆積されたＳＬ層３の再結晶化領域４に半導
体素子５が形成されてなる本発明の半導体装置によって
解決される。

本発明によれば、上記酸化膜６は、陽極酸化により形成
された有色酸化膜であるのが望ましい。

〔作用〕

ＡＩ基板１ａを用いた上記構成は、絶縁体層２ａの下が
Ｓｉより熱伝導の良いＡ１になり、加えて絶縁体層２ａ
の少な（とも一部を占める酸化１１１ｉ６がＳｉＯ２よ
り熱伝導の良い酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３”）にな
るので、問題の放熱性は従来より向上し三次元回路の形
成などにより高密度集積化された際の発熱による半導体
素子５への悪影響が緩和される。

然も、基板１ａをＡ１にすることによりその入門さには
Ｓｉの場合のような制限がなく、当該チップを任′意に
大きくすることが可能である。

更に、酸化膜６を有色酸化膜にすることにより、再結晶
化領域４形成の前記レーザビームアニールに際して酸化
膜６の表層部が温度上昇し、これがＳｔ層３の加熱を助
けて所要パワーを低減させ、再結晶化費用を低減させる
。

〔実施例〕

以下第１図と第２図を用い二つの実施例について説明す
る。

第１図に示す半導体装置は、第３図図示の従来例におけ
るＳｉ基板１をＡＩ基板１ａに、５ｉ０２の絶縁体層２
をＡ１基板１ａの酸化膜６でなる絶縁体Ｎ２ａに替えた
ものであり、その他は変わらない。

ＡＩ基板１ａはＡＩ板である。酸化膜６は、ＡＩ基板１
ａ表面に例えばシュウ酸などを使用した陽極酸化を施し
て形成された有色例えば黒色のＡ１２　ｏコ膜であり、
その厚さは約２０μｍである。

この有色は、再結晶化領域４形成の際に使用されるレー
ザビームの吸収を大きくさせるためのもので、その条件
が満たされるならば、黒色以外であっても良くまた透明
膜形成後の着色であっても良い。

多結晶Ｓｔ層３、再結晶化領域４、半導体素子５の形成
方法は、従来例と変わらない。

但し、再結晶化領域４形成のレーザビームアニールに際
して酸化膜６の表層部が温度上昇し、これがＳｔ層３の
加熱を助けるため、本実施例ではレーザの所要パワーが
従来例の場合の約２／３に低減している。

ＡＩの熱伝導度の大きさはＳｉの約１．４倍あり、また
、Ａ１２０３（絶縁体層２ａ）は同じ（Ｓｉ０２（絶縁
体層２）の１０倍以上あるので、本半導体装置は、先に
述べたように三次元回路の形成などによる高密度集積化
がなされても発熱による半導体素子５への悪影響は大幅
に緩和される。

また、当該チップの大きさを大きくする場合、Ａ１基板
１ａは任意の大きさにすることが可能であり、絶縁体層
２ａおよび多結晶Ｓｔ層の形成においても技術上の困難
な問題はない。従ってこの場合は、当該チップの強度上
の問題としてＡＩ基板１ａの厚さを配慮すれば良い。

第２図に示す半導体装置は、第１図図示の実施例におけ
る酸化膜６と多結晶Ｓｉ層３との間に５ｉ０２膜７を介
在させ、絶縁体層２ａを酸化膜６と５ｉｏ２１ｊＪ７と
で構成したものである。

絶縁膜６を形成するＡ１２　ｏ、は誘電率が５ｔ０２よ
り大きい。このことから先の実施例において、複数の半
導体素子５間の、或いは半導体素子５間を接続する図示
されない配線の間の容量の大きさが当該半導体装置の特
性例えば動作速度などに悪影響を及ぼす場合がある。

本実施例は、ＳｉＯ２膜７（厚さ約２μ１１）を介在さ
せることによりこの問題に対処したものであり、第３図
図示従来例における絶縁体層２が５ｉＯｚであることか
ら、本実施例の上記容量は従来例と略同じになる。

ＳｉＯ２膜７の形成はＣＶＤ法などによれば良い。

その他の各部の形成は第１図図示実施例と同一である。

本半導体装置の放熱性は、第１図図示実施例に近くして
従来例より道かに優れ、然も、チップの大型化、レーザ
パワーの低減に関しては第１図図示実施例と同様である
。

なお酸化膜６を透明膜にした場合、゛上記レーザパワー
の低減効果が減少するも半導体装置の形成には支障がな
く且つ該半導体装置の有する特徴は実施例と同様になり
、この場合も本発明に含まれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の構成によれば、Ｓｏｌ構
造をなす半導体装置において、放熱性を向上させると共
に大型化を容易にさせ、更に堆積Ｓｉ層の再結晶化に要
するパワーを低減させることが出来て、高密度集積化さ
れた場合の温度上昇緩和とチップ大型化に対する自由度
の増加を可能にさせ、且つ製造の経済化を可能にさせる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体装置の一実施例の要部構成
を示す部分側断面図、 第２図は同じく他の実施例の要部構成を示す部分側断面
図、 第３図はｓｏｒ構造をなす従来の半導体装置代表例の要
部構成を示す部分側断面図、 である。 図において、 １はＳｉ基板、　　　　　１ａはＡＩ基板、２．２ａは
絶縁体層、　　３は多結晶Ｓｔ層、４は再結晶化領域、
　　５は半導体素子、６は酸化膜、　　　　　　７は５
ｉ０２膜、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）アルミニウム基板（１ａ）表面にその酸化膜（６）
   があり該酸化膜（６）を含んで絶縁体層（２ａ）が構成
   され、該絶縁体層（２ａ）上に堆積されたシリコン層（
   ３）の再結晶化領域（４）に半導体素子（５）が形成さ
   れてなることを特徴とする半導体装置。 ２）上記酸化膜（６）は、陽極酸化により形成された有
   色酸化膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の半導体装置。 ３）上記絶縁体層（２ａ）は、上記酸化膜（６）でなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の半導体装置。 ４）上記絶縁体層（２ａ）は、上記酸化膜（６）と該酸
   化膜（６）上に積層された二酸化シリコン膜（７）でな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の半導体装置。