JPS614269A - 半導体構造体の製造方法 - Google Patents
半導体構造体の製造方法Info
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- JPS614269A JPS614269A JP60015637A JP1563785A JPS614269A JP S614269 A JPS614269 A JP S614269A JP 60015637 A JP60015637 A JP 60015637A JP 1563785 A JP1563785 A JP 1563785A JP S614269 A JPS614269 A JP S614269A
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- dielectric layer
- substrate
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- silicon
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- H10D86/01—Manufacture or treatment
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- H10P90/19—Preparing inhomogeneous wafers
- H10P90/1904—Preparing vertically inhomogeneous wafers
- H10P90/1906—Preparing SOI wafers
- H10P90/1914—Preparing SOI wafers using bonding
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
- H10W10/10—Isolation regions comprising dielectric materials
- H10W10/181—Semiconductor-on-insulator [SOI] isolation regions, e.g. buried oxide regions of SOI wafers
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S148/025—Deposition multi-step
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/135—Removal of substrate
Landscapes
- Element Separation (AREA)
- Semiconductor 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は集積回路(以下ICという)及びその製造方法
に係シ、更に具体的に云うと、ICチップ上の半導体デ
バイスの下方に埋設したフィールド・シールドを有する
半導体構造体及びその製造方法に係る。
に係シ、更に具体的に云うと、ICチップ上の半導体デ
バイスの下方に埋設したフィールド・シールドを有する
半導体構造体及びその製造方法に係る。
デバイスは小さい面積のチップ上に多数のデバイスを設
けるべくIC上に高密度に実装すべきである。更に、デ
バイスはICが高いスループットを呈する様に高速でな
ければならない。従来技術に於いては、でバイス間及び
デバイス及び基板間の漂遊容量によって速度が制限され
る。USP4388.121及びUSP4617690
の各明細書に示される様に、2個の別個の素子が同じ表
面領域を占め、それらの間の相互結線はその表面に敷線
されない様に多層構造体を用いる事によって面積を小さ
くする試みがなされてきた。しかしながらこの方法では
層間に容量が生じる。更に、これらのデバイスは通常半
導体基板上に設けるので、基板との間の容量を回避し難
い。成る場合には、ダイナミック・メモリ・セルに於け
る様に大きな−容量が必要とされる事に注目さ五たい。
けるべくIC上に高密度に実装すべきである。更に、デ
バイスはICが高いスループットを呈する様に高速でな
ければならない。従来技術に於いては、でバイス間及び
デバイス及び基板間の漂遊容量によって速度が制限され
る。USP4388.121及びUSP4617690
の各明細書に示される様に、2個の別個の素子が同じ表
面領域を占め、それらの間の相互結線はその表面に敷線
されない様に多層構造体を用いる事によって面積を小さ
くする試みがなされてきた。しかしながらこの方法では
層間に容量が生じる。更に、これらのデバイスは通常半
導体基板上に設けるので、基板との間の容量を回避し難
い。成る場合には、ダイナミック・メモリ・セルに於け
る様に大きな−容量が必要とされる事に注目さ五たい。
もしもメモリ・セルの面積あたりの容量を増す事ができ
るならば、メモリ・セルの総面積を小さくする事ができ
、結果として高いチップ密度が得られる。面積の小さな
メモリ・セルに於いて大きな容量を用いる事により呈せ
られる他の利点はアルファ粒子に対して抵抗力がある事
である。以上から明らかな様に同じICに於いて低容量
の領域と高容量の、領域とが同時に必要である。
るならば、メモリ・セルの総面積を小さくする事ができ
、結果として高いチップ密度が得られる。面積の小さな
メモリ・セルに於いて大きな容量を用いる事により呈せ
られる他の利点はアルファ粒子に対して抵抗力がある事
である。以上から明らかな様に同じICに於いて低容量
の領域と高容量の、領域とが同時に必要である。
基板容量を回避する1つの技術としてシリコン・オン・
サファイアの技術(’ s o s )がある。5O8
K於いては絶縁性のサファイア基板の上にシリコンの層
を成長させる。結果として基板容量は無視できる。しか
しなから、sosでは相自大きな表面積を必要とする傾
向がみられ、多層SOSデバイスは一般的でない。
サファイアの技術(’ s o s )がある。5O8
K於いては絶縁性のサファイア基板の上にシリコンの層
を成長させる。結果として基板容量は無視できる。しか
しなから、sosでは相自大きな表面積を必要とする傾
向がみられ、多層SOSデバイスは一般的でない。
SO8の変形例としてS 102の層の上面にシリコン
層が形成されるシリコン・オン・インシュレ=りの技術
(SO’I)がある。SOIについてはRCA Re
view、Vol、 44 (1983年6月)のpp
、 25o−269VC開示されるA、 Jastr
zebllkiの” Comparison of D
jfferent 5olTechnolocries
: As5ets andLiabilities
”を参照されたい。
層が形成されるシリコン・オン・インシュレ=りの技術
(SO’I)がある。SOIについてはRCA Re
view、Vol、 44 (1983年6月)のpp
、 25o−269VC開示されるA、 Jastr
zebllkiの” Comparison of D
jfferent 5olTechnolocries
: As5ets andLiabilities
”を参照されたい。
本発明の目的は高密度のIC並びにそれを製造するため
の方法を提供する事にある。
の方法を提供する事にある。
本発明の他の目的はICチップ上に多層デバイスを形成
する方法を提供する事にある。
する方法を提供する事にある。
本発明の更に他の目的は同じrcチッグに高容量領域と
低容量領域とを設ける方法を提供する事にある。
低容量領域とを設ける方法を提供する事にある。
本発明に於いては、SOI ICにおけるエピタキシ
ャル領域から薄い誘電層によって分離した埋設導電フィ
ールド・シールドが用いられる。シード・ウェハ(種つ
エハン上にエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャ
ル層」二に導電性シールドを付着させる。次に厚い石英
の層を付着させる。石英はメカニカル基板に対して機械
的に結合される。最初に用いたシード・ウェハを除去し
て、ICを画成するためのエピタキシャル層を露出させ
る。フィールド・シールドはエピタキシャル層の下に位
置しており、高容量素子のため、埋設した敷線のため並
びに石英からの移動しやすいイオンのマイグレーション
に対してエピタキシャル層をシールドするために用いる
事ができる。
ャル領域から薄い誘電層によって分離した埋設導電フィ
ールド・シールドが用いられる。シード・ウェハ(種つ
エハン上にエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャ
ル層」二に導電性シールドを付着させる。次に厚い石英
の層を付着させる。石英はメカニカル基板に対して機械
的に結合される。最初に用いたシード・ウェハを除去し
て、ICを画成するためのエピタキシャル層を露出させ
る。フィールド・シールドはエピタキシャル層の下に位
置しており、高容量素子のため、埋設した敷線のため並
びに石英からの移動しやすいイオンのマイグレーション
に対してエピタキシャル層をシールドするために用いる
事ができる。
本発明はICに於いて埋設フィールド・シールドを形成
する簡単な方法を提供する。埋設フィールド・シールド
はICチップにおける半導体領域の下に配置される薄い
導電性の層であって、薄い゛誘電層によって半導体領域
から分離されている。
する簡単な方法を提供する。埋設フィールド・シールド
はICチップにおける半導体領域の下に配置される薄い
導電性の層であって、薄い゛誘電層によって半導体領域
から分離されている。
埋設したフィールド・シールドは例えばメモリ・セルに
用いる事ができ、所要の表面積を増す事なく能動デバイ
スの下に付加的な誘電層容量を形成する。
用いる事ができ、所要の表面積を増す事なく能動デバイ
スの下に付加的な誘電層容量を形成する。
本発明の方法は、半導体材料に於いて埋設した絶縁層を
形成するための最近開発された技術に依存する。この方
法はUSP3595719及びUSP3959045の
明細書並びにApp目edPhysics Lett
ers、Vol、 45\No、 5 (Augus
t 1.1985)のpp、 26ろ−26,5に開
示されるKimura等の°’ EpitaxialF
ilm Transfer Technique
for ′Producing Singl
e Crystal SiFilm on’an
Insulating 5ubstrate”と
題する論文に開示される技術に基づくものである。2つ
のウェハのボンディングに関する他の文献としては、U
SP33321j7、USP4384899、USP4
389276等の明細書がある。
形成するための最近開発された技術に依存する。この方
法はUSP3595719及びUSP3959045の
明細書並びにApp目edPhysics Lett
ers、Vol、 45\No、 5 (Augus
t 1.1985)のpp、 26ろ−26,5に開
示されるKimura等の°’ EpitaxialF
ilm Transfer Technique
for ′Producing Singl
e Crystal SiFilm on’an
Insulating 5ubstrate”と
題する論文に開示される技術に基づくものである。2つ
のウェハのボンディングに関する他の文献としては、U
SP33321j7、USP4384899、USP4
389276等の明細書がある。
念のため従来技術を第2図ないし第4図を参照しながら
説明する。第2図のシード・ウエノ・20は(100)
シリコン基板ノ・22かも作られる。
説明する。第2図のシード・ウエノ・20は(100)
シリコン基板ノ・22かも作られる。
ウェハ22は例えばP ドーピングされているものとす
る。
る。
シリコン・ウェハ22の上にシリコンのエピタキシャル
層24を成長させる。次に、ホウ素の豊富な石英を付着
する事によってエピタキシャル層24の上に絶縁N26
を形成する。この石英線シリコンの熱膨張係数と整合す
るボロシリケート・ガラスであってもよい。
層24を成長させる。次に、ホウ素の豊富な石英を付着
する事によってエピタキシャル層24の上に絶縁N26
を形成する。この石英線シリコンの熱膨張係数と整合す
るボロシリケート・ガラスであってもよい。
第3図に示す様に、絶縁層26がシリコン基板ウェハ2
8に隣接するようにシード・ウエノ・20をシリコン基
板28の上に配置する。次に、上記L7)USP”r、
595719に開示される方法に従って、2つのウェハ
20及び28を陽極処理によって結合する。この結合に
より2つのウエノ・20及び28間に確実なハーメチッ
ク・シールが呈せられる。
8に隣接するようにシード・ウエノ・20をシリコン基
板28の上に配置する。次に、上記L7)USP”r、
595719に開示される方法に従って、2つのウェハ
20及び28を陽極処理によって結合する。この結合に
より2つのウエノ・20及び28間に確実なハーメチッ
ク・シールが呈せられる。
次に結合したウエノ・20及び28はシリコン・ウェハ
22の部分を除去し、第4図の構造体を得るために浸漬
エツチングさ、れる。この構造体は絶縁層26によって
シリコン基板28から分離されたエピタキシャル層24
を有している。本発明の目的はその絶縁層26の下に素
子を画成する方法を提供し、層26の部分をフィールド
・バリヤとして用いる事にある。もしも陽極処理結合の
前に素子がシリコン基板28内に於いて画成されたとす
ると、第4図の構造体のエピタキシャル表面には同等特
徴部分が施こされていないので、それらの素子に対する
整合が困難である点に注目されたい。
22の部分を除去し、第4図の構造体を得るために浸漬
エツチングさ、れる。この構造体は絶縁層26によって
シリコン基板28から分離されたエピタキシャル層24
を有している。本発明の目的はその絶縁層26の下に素
子を画成する方法を提供し、層26の部分をフィールド
・バリヤとして用いる事にある。もしも陽極処理結合の
前に素子がシリコン基板28内に於いて画成されたとす
ると、第4図の構造体のエピタキシャル表面には同等特
徴部分が施こされていないので、それらの素子に対する
整合が困難である点に注目されたい。
ICの製造に於いて、通常ウエノ・は多数のダイスを含
んでいる。ウェハ62」二の1つのダイス60を第5図
に示す。そのダイスは2次元の矩形の密接してパックし
た構造に配列されている。しかしながら、各ダイス50
のまわりにはいわゆるカーフ(ke、rf)領域54が
あシ、ウェハの形成が完了すると、ダイス30の間のカ
ーフ領域34に切断刃があてられ、カーフ領域34が破
壊される事によってダイスが分離される。本発明の一実
施例に於いては、半導体製造の異なるレベル間の適切な
位置合せを可能にするためにカーフ領域34に整合ない
し整列マークを設ける。代替案として、ウェハ32の周
辺領域に整列マークを設ける事も可能である。整列マー
クを設ける事が本発明の実施例に於ける初期段階の1つ
である。、。
んでいる。ウェハ62」二の1つのダイス60を第5図
に示す。そのダイスは2次元の矩形の密接してパックし
た構造に配列されている。しかしながら、各ダイス50
のまわりにはいわゆるカーフ(ke、rf)領域54が
あシ、ウェハの形成が完了すると、ダイス30の間のカ
ーフ領域34に切断刃があてられ、カーフ領域34が破
壊される事によってダイスが分離される。本発明の一実
施例に於いては、半導体製造の異なるレベル間の適切な
位置合せを可能にするためにカーフ領域34に整合ない
し整列マークを設ける。代替案として、ウェハ32の周
辺領域に整列マークを設ける事も可能である。整列マー
クを設ける事が本発明の実施例に於ける初期段階の1つ
である。、。
本発明の第1実施例に於けるプロセスはn−もしくはp
−にドープされ、露出した(100)面を有する、クリ
ーニング処理した標準的なシリコン・ウェハ66に対し
て行なわれる。ウェハ66は酸化物もしくはSi N
の様な背面保護層38を有する。ウェハろ6の前面に
拡散マスク酸化物を成長させる。この酸化物に、フォト
レジスト・マスキング工程によって小さいブロッキング
酸化物領域40.42及び44が残る様に開口が設けら
れる。酸化物領域40−44は第7図に示す整列マスク
となる。図示したパターンは5個のマークであるが、他
のパターンを用いる事も勿論可能である。全ての整列マ
ークは所定のカーフ領域64かもしくはウェハの周辺に
設けられるべきである。ICをうるために複数の組の整
列マークが必要であるが、各ダイス60に隣接して設け
る必要はない。次いで、第8図に示す様に、複数の領域
46.48.50及び52からなる高精度エツチング停
止領域(以下ストップ領域という)を設けるためにP+
ホウ素の付着及び拡散を実施する。
−にドープされ、露出した(100)面を有する、クリ
ーニング処理した標準的なシリコン・ウェハ66に対し
て行なわれる。ウェハ66は酸化物もしくはSi N
の様な背面保護層38を有する。ウェハろ6の前面に
拡散マスク酸化物を成長させる。この酸化物に、フォト
レジスト・マスキング工程によって小さいブロッキング
酸化物領域40.42及び44が残る様に開口が設けら
れる。酸化物領域40−44は第7図に示す整列マスク
となる。図示したパターンは5個のマークであるが、他
のパターンを用いる事も勿論可能である。全ての整列マ
ークは所定のカーフ領域64かもしくはウェハの周辺に
設けられるべきである。ICをうるために複数の組の整
列マークが必要であるが、各ダイス60に隣接して設け
る必要はない。次いで、第8図に示す様に、複数の領域
46.48.50及び52からなる高精度エツチング停
止領域(以下ストップ領域という)を設けるためにP+
ホウ素の付着及び拡散を実施する。
P+ドーピング濃度は5xio 7cm 以上であ
る。ストップ領域46はダイス30の相当大きな領域を
占めている。
る。ストップ領域46はダイス30の相当大きな領域を
占めている。
次に上面のブロッキング酸化物領域40−44を除去し
、第8図に示す様にシリコン・ウエノ・66及びストッ
プ領域46−52の上にn型エピタキシャル層54を成
長させる。
、第8図に示す様にシリコン・ウエノ・66及びストッ
プ領域46−52の上にn型エピタキシャル層54を成
長させる。
エピタキシャル層54の上に標準のn 工くツタ層56
を形成する。エミツタ層56は全体的に拡散して設けて
もよいし、層54にイオン注入する事によって形成して
もよい。所望ならば、エミツタ層56に於いて、第7図
に示す整列マークを用いて更に他のデバイスを画成する
ために個々の領域が形成される様にマスクを設けてもよ
い。
を形成する。エミツタ層56は全体的に拡散して設けて
もよいし、層54にイオン注入する事によって形成して
もよい。所望ならば、エミツタ層56に於いて、第7図
に示す整列マークを用いて更に他のデバイスを画成する
ために個々の領域が形成される様にマスクを設けてもよ
い。
次に、第9図に示す様にエミッタ領域56の表面上に薄
いゲート誘電層58を成長させるか、付着させる。誘電
層58の厚さは任意である。薄い層だと高い容量が得ら
れるが、現在の技術によると欠陥を回避するために5n
mの最小厚さが必要、
+6.L ・ −tomx 4 **−c hh ”
E、’y +7−y 7KNして十分な付滑力を呈する
ものが必要である。S iO2の誘電層58を用いる事
ができるが、付着性を呈するためのS i O2の薄層
とよシ厚い313 N 4 層を組合せたものを用い
る事もできる。第7図の整列マークは埋設されるが、上
をおおう層を通して見る事ができる。第9図に示す構造
体をうるためにこれらの整列マークを用いて、標準のフ
ォトリングラフ技術によってゲート誘電層58をパター
ン化する。誘電層58のパターン化によって開口60及
び62が得られる。これらの開口は後の工程で成長させ
るフィールド・シールドに対する接点部を画成する。第
9図には、短かい断面線V−■よシもより長い断面線■
−■に沿ったダイス30の領域の大きな部分が含まれて
いる事に注目されたい。第9図は開口60及び62が整
列マークを画成するストップ領域48−52と一線をな
す様に示されているが、開口60及び62は任意の数で
よく、しかもカーフ領域34内の整列マークの位置から
独立してダイス60の領域内の任意の位置に設ける事が
できる。
いゲート誘電層58を成長させるか、付着させる。誘電
層58の厚さは任意である。薄い層だと高い容量が得ら
れるが、現在の技術によると欠陥を回避するために5n
mの最小厚さが必要、
+6.L ・ −tomx 4 **−c hh ”
E、’y +7−y 7KNして十分な付滑力を呈する
ものが必要である。S iO2の誘電層58を用いる事
ができるが、付着性を呈するためのS i O2の薄層
とよシ厚い313 N 4 層を組合せたものを用い
る事もできる。第7図の整列マークは埋設されるが、上
をおおう層を通して見る事ができる。第9図に示す構造
体をうるためにこれらの整列マークを用いて、標準のフ
ォトリングラフ技術によってゲート誘電層58をパター
ン化する。誘電層58のパターン化によって開口60及
び62が得られる。これらの開口は後の工程で成長させ
るフィールド・シールドに対する接点部を画成する。第
9図には、短かい断面線V−■よシもより長い断面線■
−■に沿ったダイス30の領域の大きな部分が含まれて
いる事に注目されたい。第9図は開口60及び62が整
列マークを画成するストップ領域48−52と一線をな
す様に示されているが、開口60及び62は任意の数で
よく、しかもカーフ領域34内の整列マークの位置から
独立してダイス60の領域内の任意の位置に設ける事が
できる。
第9図に示す実施例において、誘電層58は一定の厚さ
のものが用いられている。しかしながら、ICの一部の
みを高容量とし他の部分(フィールド・シールドがキャ
パシタとして用いられず敷線もしくは可動イオンに対す
るシールドのために用いられる部分)に於いて低い容量
が必要とされるならば、層58を異った厚さを有する様
にパター/化しうる。
のものが用いられている。しかしながら、ICの一部の
みを高容量とし他の部分(フィールド・シールドがキャ
パシタとして用いられず敷線もしくは可動イオンに対す
るシールドのために用いられる部分)に於いて低い容量
が必要とされるならば、層58を異った厚さを有する様
にパター/化しうる。
次にドープしたポリシリコンもしくはシリサイドあるい
は他の導体をゲート誘電層58の上へ付着し、第10図
に示す様にフォトリングラフによってフィールド・シー
ルド64を形成する。一実施例に於いて、フィールド・
シールド64はダイスの面積の大きな部分の上に設けて
ほぼIC全体のフィールド・シールドが形成される。他
の実施例に於いては、フィールド・シールド64は埋設
された敷線として用いられ、従ってパターンは複雑とな
る。
は他の導体をゲート誘電層58の上へ付着し、第10図
に示す様にフォトリングラフによってフィールド・シー
ルド64を形成する。一実施例に於いて、フィールド・
シールド64はダイスの面積の大きな部分の上に設けて
ほぼIC全体のフィールド・シールドが形成される。他
の実施例に於いては、フィールド・シールド64は埋設
された敷線として用いられ、従ってパターンは複雑とな
る。
シード・ウェハの調製のだめの最終ステップに於いて、
ゲート誘電体層58及びフィールド・シールド層64の
上に絶縁SOI層66を付着させる。SOI絶縁膚66
は、スパッタリングもしくはCVDを用いて全面に付着
されたホウ素の豊富なガラスであるべきである。その様
な材料の一例として石英がある。厚い石英層66は成る
限度まで表面を平担化する傾向を示す事に注目されたい
。
ゲート誘電体層58及びフィールド・シールド層64の
上に絶縁SOI層66を付着させる。SOI絶縁膚66
は、スパッタリングもしくはCVDを用いて全面に付着
されたホウ素の豊富なガラスであるべきである。その様
な材料の一例として石英がある。厚い石英層66は成る
限度まで表面を平担化する傾向を示す事に注目されたい
。
石英はシリコンの熱膨張係数と適合すべきである。
この条件は17%のホウ素を混入する事によって満足さ
れる。リンの豊富なガラスもしくはリン及びホウ素の組
合せを用いる事ができるが、熱的な適合のためにリンの
含有量をより多くする事が必要である。誘電体と半導体
との間の界面の劣化の故にナトリウムは用いるべきでな
い。石英の厚さは基板に対する容量を最小にするために
5−10μmの範囲にあるべきである。背面の保護層3
8はこの時点に於いて除去する。第10図の構造体は第
2図のシード・ウェハ20と類似のSOI製造に用いる
完成したシード・ウェハである。
れる。リンの豊富なガラスもしくはリン及びホウ素の組
合せを用いる事ができるが、熱的な適合のためにリンの
含有量をより多くする事が必要である。誘電体と半導体
との間の界面の劣化の故にナトリウムは用いるべきでな
い。石英の厚さは基板に対する容量を最小にするために
5−10μmの範囲にあるべきである。背面の保護層3
8はこの時点に於いて除去する。第10図の構造体は第
2図のシード・ウェハ20と類似のSOI製造に用いる
完成したシード・ウェハである。
次いで、第10図のシード基板を第11図に示す様に機
械的支持基板68へ陽極処理によって結合(anodj
c bonding)する。基板68は結晶性シリコ
ンのウェハを用いうる。7μmCD厚さの石英層のだめ
の結合電圧は35−50Vの範囲である。この結合工程
に於いては説明すべきいくつかの重要な点がある。フィ
ールド・シールド64は結合工程中はシールド基板36
と同電位であって、これによって薄い絶縁ゲート誘電体
58に於いて静電界の生じる事が阻止される。フィール
ド・シールド64に、於けるポリシリコンもしくは他の
材料は、ホウ素の豊富な石英66からフィールド・シー
ルド64の下の薄い誘電性の領域58内へマイグレート
する可動イオンに対する拡散バリヤとなる。これらの可
動イオンはダイスの領域に於いて形成したデバイスの動
作に問題を生じる。
械的支持基板68へ陽極処理によって結合(anodj
c bonding)する。基板68は結晶性シリコ
ンのウェハを用いうる。7μmCD厚さの石英層のだめ
の結合電圧は35−50Vの範囲である。この結合工程
に於いては説明すべきいくつかの重要な点がある。フィ
ールド・シールド64は結合工程中はシールド基板36
と同電位であって、これによって薄い絶縁ゲート誘電体
58に於いて静電界の生じる事が阻止される。フィール
ド・シールド64に、於けるポリシリコンもしくは他の
材料は、ホウ素の豊富な石英66からフィールド・シー
ルド64の下の薄い誘電性の領域58内へマイグレート
する可動イオンに対する拡散バリヤとなる。これらの可
動イオンはダイスの領域に於いて形成したデバイスの動
作に問題を生じる。
フィールド・シールド64はその電気的特性のために用
いられるだけ−なく、石英66からの可動イオンのマイ
グレーションに対する拡散バリヤとして用いられるので
ある。
いられるだけ−なく、石英66からの可動イオンのマイ
グレーションに対する拡散バリヤとして用いられるので
ある。
ポリシリコン・フィールド・シールドが薄い絶−縁ゲー
ト層58を保護しない領域は、エピタキシー
ヤvlii、54 c7)116 Kあ、o7.ッ7’
fWi56によって反転しない様に保護される。
ト層58を保護しない領域は、エピタキシー
ヤvlii、54 c7)116 Kあ、o7.ッ7’
fWi56によって反転しない様に保護される。
第10図に示す石英の表面の非均一性は陽極処理結合に
於いては大きな問題ではない。アルミニウムの敷線パタ
ーンの上において実際に陽極処理結合が実施されておシ
、その成功例が!E、EETransactions
on Ele’ctron Devices。
於いては大きな問題ではない。アルミニウムの敷線パタ
ーンの上において実際に陽極処理結合が実施されておシ
、その成功例が!E、EETransactions
on Ele’ctron Devices。
Vol、ED−26、No、12.19.79の第19
11頁等に報告されている。陽極処理結合の初期に於い
て大きなエネルギ密度のパルスを用いる事によって、石
英の平坦でない部分が微視的な再溶融状態を呈するだめ
の560°の温度まで局所的な結合個所の温度が上昇す
る事が示唆されている。
11頁等に報告されている。陽極処理結合の初期に於い
て大きなエネルギ密度のパルスを用いる事によって、石
英の平坦でない部分が微視的な再溶融状態を呈するだめ
の560°の温度まで局所的な結合個所の温度が上昇す
る事が示唆されている。
しかしながら、本発明者は局所的に高い圧力を加える事
によって結合界面に於ける突出部まわりの石英の粘度が
一時的に低下するものと考える。
によって結合界面に於ける突出部まわりの石英の粘度が
一時的に低下するものと考える。
石英66と支持基板68との間の界面に於いて静電界及
び微視的な溶融が生じ、これによってIEEE Sp
ectrum(September 1981 )の
第33頁に開示されるBarthの”5iliconS
ensors Meet Integrated C
1rcuits”と題する論文に指摘されている様な問
題が回避される。この問題は陽極処理結合によって生じ
る静電的な放電によって半導体に損傷をうける可能性が
あるという問題である。シード・ウエノ・のエピタキシ
ャル層54は界面70に於ける結合プロセスが行なわれ
る場所からずっと離れた場所で除去される。結合プロセ
スに於いて電気的な表面特性の劣化を被るのは機械的な
基板68であって、シード・ウェハのシリコン基板66
もしくはそのエピタキシャル層54ではない。
び微視的な溶融が生じ、これによってIEEE Sp
ectrum(September 1981 )の
第33頁に開示されるBarthの”5iliconS
ensors Meet Integrated C
1rcuits”と題する論文に指摘されている様な問
題が回避される。この問題は陽極処理結合によって生じ
る静電的な放電によって半導体に損傷をうける可能性が
あるという問題である。シード・ウエノ・のエピタキシ
ャル層54は界面70に於ける結合プロセスが行なわれ
る場所からずっと離れた場所で除去される。結合プロセ
スに於いて電気的な表面特性の劣化を被るのは機械的な
基板68であって、シード・ウェハのシリコン基板66
もしくはそのエピタキシャル層54ではない。
次に第11図の結合したウニ・・対を例えばFDP(エ
チレン・ジアミン・ピロカテコール)の様な異方性エツ
チング剤を用いて浸漬エツチングし、エッチ・バックと
称せられるプロセスによってP+゛ゲート・エツチング
・ストップ領域46壕でシード・ウェハにおけるシリコ
ン全部を除去する。このエッチ・バック・プロセスの間
、支持基板の背面は酸化物で保護しなければならない事
に注意されたい。エツチングをよシ敏蓮にするために、
エツチングの大部をカセイ溶液で行ない、最終的な異方
性エツチングをFDPによって実施する。EDPエッチ
・バックは、EDPが1019/am3以下のドーピン
グ濃度のシリコンは容易にエツチングするが、5×10
19/cm3以上のドーピング濃度を有するP エッチ
・ストップ領域のエツチングには有効でないという性質
を用いたものである。
チレン・ジアミン・ピロカテコール)の様な異方性エツ
チング剤を用いて浸漬エツチングし、エッチ・バックと
称せられるプロセスによってP+゛ゲート・エツチング
・ストップ領域46壕でシード・ウェハにおけるシリコ
ン全部を除去する。このエッチ・バック・プロセスの間
、支持基板の背面は酸化物で保護しなければならない事
に注意されたい。エツチングをよシ敏蓮にするために、
エツチングの大部をカセイ溶液で行ない、最終的な異方
性エツチングをFDPによって実施する。EDPエッチ
・バックは、EDPが1019/am3以下のドーピン
グ濃度のシリコンは容易にエツチングするが、5×10
19/cm3以上のドーピング濃度を有するP エッチ
・ストップ領域のエツチングには有効でないという性質
を用いたものである。
生成された構造体を第12図に示す。ウェハは第11図
の状態に対して上下逆様になった状態で示されている。
の状態に対して上下逆様になった状態で示されている。
しかしながら、整列マークの近辺に於いては、エツチン
グ・ストップ領域46 = 5 ’2が連続してないの
で、その領域に於いてエピタキシャル層54の内部へエ
ツチングが進行し、ピラミッド状の部分(以下ピラミッ
ドという)70及び72ができる。ピラミッド70を第
13図に拡大して示す。異方性エツチングによって、ピ
ラミッド70の側面は54,7°の角度の傾斜面となる
。
グ・ストップ領域46 = 5 ’2が連続してないの
で、その領域に於いてエピタキシャル層54の内部へエ
ツチングが進行し、ピラミッド状の部分(以下ピラミッ
ドという)70及び72ができる。ピラミッド70を第
13図に拡大して示す。異方性エツチングによって、ピ
ラミッド70の側面は54,7°の角度の傾斜面となる
。
しかしながら、エツチングは誘電層58との界面に於い
てストップし、ウエノ・が通常の時間を超過してエツチ
ング浴内に浸漬されても付加的なアンダーカットは生じ
ない。ピラミッド70及び72もしくはこれらの間の谷
部が、P+エツチング・ストップ層46の特徴部分のな
い表面に対する整列マークとなる。ピラミッド70及び
72は必然的に誘電層58もしくはフィールド・シール
ド64上に於いて予め画成されたノ(ターンと整合する
事になる。
てストップし、ウエノ・が通常の時間を超過してエツチ
ング浴内に浸漬されても付加的なアンダーカットは生じ
ない。ピラミッド70及び72もしくはこれらの間の谷
部が、P+エツチング・ストップ層46の特徴部分のな
い表面に対する整列マークとなる。ピラミッド70及び
72は必然的に誘電層58もしくはフィールド・シール
ド64上に於いて予め画成されたノ(ターンと整合する
事になる。
第1図の構造体が得られる様にHN’A(フッ化水素酸
−硝酸−酢酸)のようなエツチング剤を1=6二8の比
率で用いてP エツチング・ストップ領域46−52を
除去する。P ヶ−1・・エツチング・ストップ領域4
6がエツチングの精確な限度を画成する様に、成るドー
プくント濃度以上のシリコンのみをエツチングするエツ
チング剤を選択する。もしもエピタキシャル層54が第
8図に示した様に全つエノ・上にブランケット状に設け
られるならば、最終的なエツチング段階に於いて、第1
図に示す様に、エピタキシャル層54の下にピラミッド
70及び72のアンダーカット部分カー ゛
1きる・一方・もしも゛ 層56のイ寸着力゛第14
図に示す様に整列マークのまわシに於いてマスクされる
ならば、一層56のない整列凹部が得られる。エツチン
グ・ストップ層46に対するHNAエツチングは全くn
土層56には達しないので、アンダーカットが回避でき
る。このn土層56の付加的なマスクはダイス30の領
域内の埋設されたデバイスの製造のためにも用いる事が
できる。
−硝酸−酢酸)のようなエツチング剤を1=6二8の比
率で用いてP エツチング・ストップ領域46−52を
除去する。P ヶ−1・・エツチング・ストップ領域4
6がエツチングの精確な限度を画成する様に、成るドー
プくント濃度以上のシリコンのみをエツチングするエツ
チング剤を選択する。もしもエピタキシャル層54が第
8図に示した様に全つエノ・上にブランケット状に設け
られるならば、最終的なエツチング段階に於いて、第1
図に示す様に、エピタキシャル層54の下にピラミッド
70及び72のアンダーカット部分カー ゛
1きる・一方・もしも゛ 層56のイ寸着力゛第14
図に示す様に整列マークのまわシに於いてマスクされる
ならば、一層56のない整列凹部が得られる。エツチン
グ・ストップ層46に対するHNAエツチングは全くn
土層56には達しないので、アンダーカットが回避でき
る。このn土層56の付加的なマスクはダイス30の領
域内の埋設されたデバイスの製造のためにも用いる事が
できる。
整列マークはカーフ領域34に現われるので、それらは
ダイシングの際に消滅し、どれだけ埋設構造体に対する
整合が達成されたかは示されない事に注目された〜・。
ダイシングの際に消滅し、どれだけ埋設構造体に対する
整合が達成されたかは示されない事に注目された〜・。
上記の方法によってトランジスタを作ったが、受は容れ
難いような電流の漏洩を生じる事が発見された。エツチ
ング・ストップ領域46−52が3×1019/cm3
以上のドーピング・レベルe[する場合、その内部に於
いて結晶のすべり(s l i p)が生じる事が判定
された。このすべり欠陥はエピタキシャル層54を通し
て伝播し、劣化が認められた。従って、本発明の第2の
実施例が異ったエツチング・ストップ技術並びに背面整
合のためのレーザースクライブを用いて開発された。
難いような電流の漏洩を生じる事が発見された。エツチ
ング・ストップ領域46−52が3×1019/cm3
以上のドーピング・レベルe[する場合、その内部に於
いて結晶のすべり(s l i p)が生じる事が判定
された。このすべり欠陥はエピタキシャル層54を通し
て伝播し、劣化が認められた。従って、本発明の第2の
実施例が異ったエツチング・ストップ技術並びに背面整
合のためのレーザースクライブを用いて開発された。
第2実施例に於ける製造工程は、第15図に示す濃密に
ドープしたP十シード基板80を用いて開始する。この
基板上にn−エピタキシャル層54を成長させる。この
実施例に於いては明確なエツチング・ストップ領域は存
在しないが、軽度にドープしたわ一エピタキシャル層5
4と濃密にドープしたP十シード基板80との間の界面
82が後述するエツチング・ストップ特性を呈する。次
いで第1実施例の様にn十エミッタ層56及び薄℃・誘
電層58を成長させる。
ドープしたP十シード基板80を用いて開始する。この
基板上にn−エピタキシャル層54を成長させる。この
実施例に於いては明確なエツチング・ストップ領域は存
在しないが、軽度にドープしたわ一エピタキシャル層5
4と濃密にドープしたP十シード基板80との間の界面
82が後述するエツチング・ストップ特性を呈する。次
いで第1実施例の様にn十エミッタ層56及び薄℃・誘
電層58を成長させる。
この時点に於いて誘電層58 l=に整列マークを設け
るためにレーザを用いる。レーザ・スクライブ技術の利
点はスクライブしたマークが誘電層58の表面から少く
ともエピタキシャル層54を通して移動し、よって前面
と後面の位置合せができる点にある。
るためにレーザを用いる。レーザ・スクライブ技術の利
点はスクライブしたマークが誘電層58の表面から少く
ともエピタキシャル層54を通して移動し、よって前面
と後面の位置合せができる点にある。
例えばエミツタ層56の画成を含む任意所望の画成を行
なうためにレーザでスクライブした整列マークを用いて
同様の手順によってフィールド・シールド64及びホウ
素の豊富な石英66を形成する。次に、シード基板80
を接地した状態で電圧プローブ84に電圧を印加する事
によって・シリコンの機械的支持基板68を石英66に
対して陽極処理結合する。
なうためにレーザでスクライブした整列マークを用いて
同様の手順によってフィールド・シールド64及びホウ
素の豊富な石英66を形成する。次に、シード基板80
を接地した状態で電圧プローブ84に電圧を印加する事
によって・シリコンの機械的支持基板68を石英66に
対して陽極処理結合する。
1:3:8の比率の前述のHNAを用いてシード基板8
0のエッチ・バックを行なう。HMAは等方性のエツチ
ング剤であって、濃密にドープしたP+もしくはn の
シリコンをエツチングする。
0のエッチ・バックを行なう。HMAは等方性のエツチ
ング剤であって、濃密にドープしたP+もしくはn の
シリコンをエツチングする。
しかしながら、HN A・は1D18/Cm6以下にド
ープしたシリコンを顕著にはエツチングしない。界面8
′2に於けるP/n接合によってエツチング・ストップ
特性が改善される。シリコンの支持基板68のエツチン
グを阻止するために、該基板の背面をエッチ・バック工
程の間酸化物で保護する。
ープしたシリコンを顕著にはエツチングしない。界面8
′2に於けるP/n接合によってエツチング・ストップ
特性が改善される。シリコンの支持基板68のエツチン
グを阻止するために、該基板の背面をエッチ・バック工
程の間酸化物で保護する。
しかしながら、HNAはシリコン酸化物を成る程度はエ
ツチングする。従って、エツチングを2°りのステップ
に分ける。エツチングの最初の主要部分をカセイ溶液で
行ない、エツチングの最終的な部分をHMAで実施して
精確なエツチング・ストップ特性を呈せしめる。支持基
板68の、酸化物保護層のエツチングはその保護層を貫
通する程には行なわれない。エッチ・パックを行った後
の構造体を第16図に図示する。該図に於いて、レーザ
・スクライブした位置合せマークは示されてない。
ツチングする。従って、エツチングを2°りのステップ
に分ける。エツチングの最初の主要部分をカセイ溶液で
行ない、エツチングの最終的な部分をHMAで実施して
精確なエツチング・ストップ特性を呈せしめる。支持基
板68の、酸化物保護層のエツチングはその保護層を貫
通する程には行なわれない。エッチ・パックを行った後
の構造体を第16図に図示する。該図に於いて、レーザ
・スクライブした位置合せマークは示されてない。
これらのマークは特徴部分のな諭エピタキシャル層54
の上面から見る事ができる。これらのエツチング・マー
クはフィールド・シールド64並びにエミツタ層58に
画成されたパターンと整合される。第16図の構造体は
整列マークを除いて第1図の構造体に類似している事が
わかる。
の上面から見る事ができる。これらのエツチング・マー
クはフィールド・シールド64並びにエミツタ層58に
画成されたパターンと整合される。第16図の構造体は
整列マークを除いて第1図の構造体に類似している事が
わかる。
この時点に於いて、第1図もしくは第16図の基板のエ
ピタキシャル層54の滑性表面を有するダイス30の領
域並びにそのダイス領域の下の埋設されたフィールド・
シールド領域64を有する領域に対して通常の処理プロ
セスが実施される。見えない誘電体層58及びフィール
ド・シールドからなる埋設された構造体に対す゛る高精
度の位置合せマークとして前述のピラミッド70及び7
2もしくはレーザー ・スクライプ部
を用いる。構成要素として絶縁層58及びフィールド・
シールド640両者を用いて例えばコンデンサの様なデ
バイスを作る事ができるように、誘電層58の上のn
領域56に対して描画処理を行なう。
ピタキシャル層54の滑性表面を有するダイス30の領
域並びにそのダイス領域の下の埋設されたフィールド・
シールド領域64を有する領域に対して通常の処理プロ
セスが実施される。見えない誘電体層58及びフィール
ド・シールドからなる埋設された構造体に対す゛る高精
度の位置合せマークとして前述のピラミッド70及び7
2もしくはレーザー ・スクライプ部
を用いる。構成要素として絶縁層58及びフィールド・
シールド640両者を用いて例えばコンデンサの様なデ
バイスを作る事ができるように、誘電層58の上のn
領域56に対して描画処理を行なう。
本発明の基板を用いて形成されるICの一例を第17図
に示す。2つの記憶セル90及び92は夫々拡散されだ
n+領域94、P領域96及びエピタキシャルn領域9
8からなる垂直形トランジスタを有している。エピタキ
シャル” 領域98 ハ第13図及び第14図の基板の
エピタキシャル層54の一部である。エピタキシャルn
領域98の下は第1図及び第16図のエミッタ・ステ
ップ層56から形成されるn 層100である。大きな
容量を有する記憶ノードが、n 層100、薄い誘電層
102並びに埋設フィールド・シールド104でもって
形成される。誘電層102及びフィールド・シールド1
04は第1図及び第16図の対応する成分58及び64
と同じものである。フィールド・シールド104はフィ
ールド・シールド・リーチスルー即ち接点部106及び
108によって表面部へ接続される。サポート用のトラ
ンジスタ110及び112もフィールド・シールド10
4から離れた領域に形成される。トランジスタ110は
n 領域114、p領域116及びnエピタキシャル層
118で構成される。拡散した+ +)−チスルー12
2で表面部へ接続される一層120によって、nエピタ
キシャル層118に対する平坦な接点が与えられる。サ
ポート用のトランジスタ110及び112、フィールド
・シールド接点、106及び108並びに記憶セルは全
て表面部から誘電層58にかけて伸びる誘電溝部124
によって分離される。
に示す。2つの記憶セル90及び92は夫々拡散されだ
n+領域94、P領域96及びエピタキシャルn領域9
8からなる垂直形トランジスタを有している。エピタキ
シャル” 領域98 ハ第13図及び第14図の基板の
エピタキシャル層54の一部である。エピタキシャルn
領域98の下は第1図及び第16図のエミッタ・ステ
ップ層56から形成されるn 層100である。大きな
容量を有する記憶ノードが、n 層100、薄い誘電層
102並びに埋設フィールド・シールド104でもって
形成される。誘電層102及びフィールド・シールド1
04は第1図及び第16図の対応する成分58及び64
と同じものである。フィールド・シールド104はフィ
ールド・シールド・リーチスルー即ち接点部106及び
108によって表面部へ接続される。サポート用のトラ
ンジスタ110及び112もフィールド・シールド10
4から離れた領域に形成される。トランジスタ110は
n 領域114、p領域116及びnエピタキシャル層
118で構成される。拡散した+ +)−チスルー12
2で表面部へ接続される一層120によって、nエピタ
キシャル層118に対する平坦な接点が与えられる。サ
ポート用のトランジスタ110及び112、フィールド
・シールド接点、106及び108並びに記憶セルは全
て表面部から誘電層58にかけて伸びる誘電溝部124
によって分離される。
本発明によシICチップに於いて極めて高い密度で多層
デバイスを形成するために用いられる半導体構造体並び
にそれを製造するための簡単な方法が提供される。
デバイスを形成するために用いられる半導体構造体並び
にそれを製造するための簡単な方法が提供される。
第1図は本発明の第1実施例の方法によって形成した構
造体を示す図、第2図ないし第4図は従来技術を説明す
る図、第5図はダイス及びカーフ領域を示す図、第6図
は本発明の第1実施例の初期工程を説明する図、第7図
はウェハ上の整列マークを示す図、第8図ないし第15
図は第1図の構造体をうるための第1実施例の工程を示
す図、第14図は整列マークの一例を示す図、第15図
及び第16図は本発明の第2実施例の工程を示す図、第
17図は本発明の方法によって得られる回路を説明する
図である。 54・・・・エピタキシャル層、56・・・・n 層、
58・・・・誘電体層、64・・・・フィールド・シー
ルド、66・・・・ホウ素の豊富な石英、68・・・・
支持基板、70.72・・・・ピラミッド。 出願人 インタづしeナル・ヒタス・マンーンズ・コ
ーホVづタン代理人 弁理士 岡 1) 次
生(外1名) 第2N 第8図 第4図 第6図 区 区 〇− 脈 法 第18図 第14図 −↓− I、4t−−−一−−−−− 6Bt ’ 手続補正書(肱) 昭和60年 6月λ/日
造体を示す図、第2図ないし第4図は従来技術を説明す
る図、第5図はダイス及びカーフ領域を示す図、第6図
は本発明の第1実施例の初期工程を説明する図、第7図
はウェハ上の整列マークを示す図、第8図ないし第15
図は第1図の構造体をうるための第1実施例の工程を示
す図、第14図は整列マークの一例を示す図、第15図
及び第16図は本発明の第2実施例の工程を示す図、第
17図は本発明の方法によって得られる回路を説明する
図である。 54・・・・エピタキシャル層、56・・・・n 層、
58・・・・誘電体層、64・・・・フィールド・シー
ルド、66・・・・ホウ素の豊富な石英、68・・・・
支持基板、70.72・・・・ピラミッド。 出願人 インタづしeナル・ヒタス・マンーンズ・コ
ーホVづタン代理人 弁理士 岡 1) 次
生(外1名) 第2N 第8図 第4図 第6図 区 区 〇− 脈 法 第18図 第14図 −↓− I、4t−−−一−−−−− 6Bt ’ 手続補正書(肱) 昭和60年 6月λ/日
Claims (2)
- (1)エピタキシャル半導体層と、 上記エピタキシャル半導体層の一面を覆う様に設けた第
1の誘電体層と、 上記第1の誘電体層の所定領域に設けた導電材よりなる
フィールド・シールド層と、 上記フィールド・シールド層の所定領域から上記第1の
誘電体層を通り、上記エピタキシャル半導体層にのびる
上記フィールド・シールド層の延長部分と、 上記フィールド・シールド層並びに上記第1の誘電体層
を覆う第2の誘電体層と、 上記第2の誘電体層に対して結合された基板とを有する
事を特徴とする半導体構造体。 - (2)第1の基板上にエピタキシャル半導体層を形成し
上記エピタキシャル半導体層の上に第1の誘電体層を設
けるとともに上記エピタキシャル半導体層の所定の領域
を露出する様に上記第1の誘電体層をパターン化し、 上記第1の誘電体層の所定領域並びに上記エピタキシャ
ル半導体層の所定の領域を覆うように導電材よりなるフ
ィールド・シールド層を形成し、上記フィールド・シー
ルド層並びに上記第1の誘電体層の露出部を第2の誘電
体層で被覆し、上記第2の誘電体層に対して第2の基板
を結合して結合構造体を形成し、 上記結合構造体から上記第1の基板を除去する工程を含
む半導体構造体の製造方法。
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