JPH03177072A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
Semiconductor device and its manufactureInfo
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- JPH03177072A JPH03177072A JP1315711A JP31571189A JPH03177072A JP H03177072 A JPH03177072 A JP H03177072A JP 1315711 A JP1315711 A JP 1315711A JP 31571189 A JP31571189 A JP 31571189A JP H03177072 A JPH03177072 A JP H03177072A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H—ELECTRICITY
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- Thin Film Transistor (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(概要〕
半導体装置及びその製造方法に関し、
最終的にトランジスタ領域となる部位、即ちMOSトラ
ンジスタならソース、ドレイン及びゲート、バイポーラ
トランジスタならエミッター、コレクタ及びベース形成
等のバターニング工程を張り合わせ工程より前に行なう
ようにして、素子基板の薄膜化の際のストッパー面を十
分に設け、薄膜の膜厚を均一にするとともに均一で安定
したトランジスタ特性を得ることを目的とし、素子基板
の裏面側に絶縁膜が形成され、該絶縁膜が支持基板に接
着された状態で素子基板が表面側から薄膜化された半導
体装置であって、前記素子基板の裏面側からのエツチン
グにより形成された側壁部及び前記絶縁膜により閉塞さ
れた底壁部からなり、素子基板の表面側で開口した深さ
一定の溝と、隣合う溝の間に形成さた膜厚一定のチャネ
ル領域とを有し、政情の隣合う方向におけるチャネル領
域の幅が該チャネル領域の膜厚より小さくなるように構
威し、又は、素子基板の裏面側を所定チャネル領域の外
周に沿いエツチングして該素子基板の裏面側に側壁部を
有する深さ一定の溝を形成する工程と、政情に素子基板
を薄膜化する際のストッパーとなる埋込み層を埋め込む
工程と、該埋込み層及び素子基板の裏面側を覆う絶縁膜
を形成する工程と、該絶縁膜を支持基板に接着して素子
基板を支持基板に張り合わせる工程と、該素子基板の表
面側で前記埋込み層をス)−/バーとして用いることに
より前記所定チャネル領域を一定の膜厚に残して素子基
板を薄膜化する工程と、該素子基板の埋込み層をエツチ
ングにより除去して絶縁膜からなる底壁部と側壁部とを
有する溝を形成する工程とを含むように構威し、又は、
前記基板と支持基板を張り合わせる工程に先立って、チ
ャネル領域に隣接する所定トランジスタ領域に不純物イ
オンをドーピングする工程を含むように構成する。Detailed Description of the Invention (Summary) Regarding a semiconductor device and its manufacturing method, patterning of parts that will eventually become transistor regions, such as source, drain, and gate for MOS transistors, and emitter, collector, and base formation for bipolar transistors. This process is performed before the bonding process to provide a sufficient stopper surface when thinning the element substrate, to make the thickness of the thin film uniform, and to obtain uniform and stable transistor characteristics. A semiconductor device in which an insulating film is formed on the back side of a substrate, and an element substrate is thinned from the front side with the insulating film adhered to a support substrate, the semiconductor device being formed by etching from the back side of the element substrate. A trench with a constant depth and a channel region with a constant film thickness formed between adjacent trenches, which are made up of a sidewall portion closed by the insulating film and a bottom wall portion closed by the insulating film, and a groove with a constant depth that is open on the front side of the element substrate. The width of the channel region in the direction adjacent to the political situation is configured to be smaller than the film thickness of the channel region, or the back side of the element substrate is etched along the outer periphery of a predetermined channel region to form the element substrate. a step of forming a groove with a constant depth on the back side of the element substrate, a step of embedding a buried layer to serve as a stopper when thinning the element substrate due to political circumstances, and a step of covering the buried layer and the back side of the element substrate. A step of forming an insulating film, a step of adhering the insulating film to a support substrate and laminating the element substrate to the support substrate, and using the buried layer as a bar on the surface side of the element substrate. A step of thinning the element substrate while leaving a predetermined channel region with a constant film thickness, and a step of removing the buried layer of the element substrate by etching to form a groove having a bottom wall portion and side wall portions made of an insulating film. or,
The method is configured to include a step of doping impurity ions into a predetermined transistor region adjacent to the channel region prior to the step of bonding the substrate and the support substrate together.
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に張
り合わせウェハーの素子基板を薄膜化する際に膜厚を均
一にすることができる半導体装置及びその製造方法に関
する。The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can make the film thickness uniform when thinning an element substrate of a bonded wafer.
近時、IC等においては、微細化による高集積化、高機
能化及び高速化に拍車がかかっており、その微細加工に
ついては電子ビーム露光装置の高速・高清度化によって
微小パターンの描画が可能となりつつあることから、0
.1μm以下の能動素子で高速なデバイス構造が要求さ
れている。一方、パターンの微細化のみでは半導体基板
との容量や抵抗の増大により信号の遅延を生ずるという
問題があり、これに対し有効なものとして薄膜の半導体
結晶を用いる5OI(シリコンオンインシュレータ)構
造、例えば張り合わせウェハーの素子基板(素子形成層
)を薄膜化するものが知られている。In recent years, there has been an increase in the integration, functionality, and speed of ICs and other products due to miniaturization, and with regard to microfabrication, it is now possible to draw minute patterns by increasing the speed and clarity of electron beam exposure equipment. Since it is becoming 0
.. A high-speed device structure with active elements of 1 μm or less is required. On the other hand, if only the pattern is miniaturized, there is a problem that signal delay occurs due to an increase in capacitance and resistance with the semiconductor substrate.For example, a 5OI (silicon on insulator) structure using a thin film of semiconductor crystal is effective for this problem. It is known to thin the element substrate (element forming layer) of a bonded wafer.
従来のこの種の半導体装置及びその製造方法について図
面に基づいて説明する。A conventional semiconductor device of this type and its manufacturing method will be explained based on the drawings.
第6図(a)〜(c)は従来の半導体装置の製造方法・
の−例を説明する図である。FIGS. 6(a) to 6(c) show a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
It is a figure explaining an example of.
同図において、31は例えばSiからなる素子基板、3
2は例えばSiからなる支持基板、33は素子基板31
の裏面31aを覆う酸化膜、34は素子基Fi31のト
ランジスタの作成されない空き領域又はダイシングライ
ンに設けられ、数μm以上の間隔でエツチング又は研磨
時のストッパーとなるストソバ−層、35はストッパー
層34を埋め込む溝である。In the figure, 31 is an element substrate made of Si, for example;
2 is a support substrate made of Si, for example, and 33 is an element substrate 31.
34 is an oxide film that covers the back surface 31a of the element substrate Fi 31, and is provided in an empty area or dicing line where a transistor is not formed, and is spaced at intervals of several μm or more and serves as a stopper during etching or polishing; 35 is a stopper layer 34; This is a groove to embed.
次に、その製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be explained.
まず、第6図(a)に示すように、素子基板31の裏面
31a側から前記空き領域又はダイシングラインに所定
深さの溝35をエツチングにより形成した後、例えばC
VD法及びRIEにより135内に酸化膜その他の絶縁
物からなる素子基板31を薄膜化する際のストッパー層
34を埋め込み、さらに、素子基板31上に酸化膜33
を形成する。次いで、第6図(b)に示すように、素子
基板31と支持基板32を重ね合わせ、例えば熱接着に
より張り合わせる。次いで、第6図(C)に示すように
、素子基板31を裏面31b側からエツチング又は研磨
により薄膜化し、裏面31bがストッパー層34に達す
ると、選択比の違い等からストッパー層34によりエツ
チング又は研磨が停止され、素子基板31がストッパー
層34の厚さに対応する膜厚に薄膜化される。First, as shown in FIG. 6(a), after forming a groove 35 of a predetermined depth in the vacant area or dicing line from the back surface 31a side of the element substrate 31 by etching, for example,
A stopper layer 34 for thinning the element substrate 31 made of an oxide film or other insulating material is embedded in the VD method and RIE in the 135, and an oxide film 33 is further formed on the element substrate 31.
form. Next, as shown in FIG. 6(b), the element substrate 31 and the support substrate 32 are overlapped and bonded together, for example, by thermal bonding. Next, as shown in FIG. 6(C), the element substrate 31 is thinned by etching or polishing from the back surface 31b side, and when the back surface 31b reaches the stopper layer 34, due to the difference in selectivity, etc., the element substrate 31 is thinned by etching or polishing. The polishing is stopped, and the element substrate 31 is thinned to a thickness corresponding to the thickness of the stopper layer 34.
しかしながら、このような従来の半導体装置及びその製
造方法にあっては、張り合わせウェハーの製造があくま
で酸化、張り合わせ、研磨の工程順となり、ウェハープ
ロセス(素子作成工程)がそれ以後に来るものであると
の固定観念から、各種素子のパターニングに支障がない
ようにストッパー層34を前記空き領域又はダイシング
ライン上に設けていた。したがって、ストッパー層34
を横方向で数μm以上の間隔(例えば正方格子的なもの
)でしか形成することができず、ストッパー面積が十分
でないために薄膜化の際に薄膜を0.1μm以下に均一
にするのが困難で、均一で安定したトランジスタ特性を
得ることができなかった。However, in such conventional semiconductor devices and their manufacturing methods, the manufacturing of bonded wafers consists of the steps of oxidation, bonding, and polishing, and the wafer process (device fabrication process) comes after that. Based on this fixed idea, the stopper layer 34 has been provided in the empty area or on the dicing line so as not to hinder the patterning of various elements. Therefore, the stopper layer 34
can only be formed at intervals of several μm or more in the lateral direction (for example, in a square lattice), and because the stopper area is insufficient, it is difficult to make the thin film uniform to 0.1 μm or less when thinning. It was difficult to obtain uniform and stable transistor characteristics.
そこで、本発明は、最終的にトランジスタ領域となる部
位、即ちMOS)ランジスタならソース、ドレイン及び
ゲート、バイポーラトランジスタならエミッター、コレ
クタ及びベースのバターニング工程を張り合わせ工程よ
り前に行なうようにして、薄膜化の際のストッパーを十
分に設け、薄膜の膜厚を均一にするとともに均一で安定
したトランジスタ特性を得ることを目的としている。Therefore, in the present invention, the patterning process of the parts that will eventually become the transistor region (ie, the source, drain, and gate for a MOS) transistor, and the emitter, collector, and base for a bipolar transistor is performed before the bonding process. The purpose is to provide a sufficient stopper during the process, to make the thickness of the thin film uniform, and to obtain uniform and stable transistor characteristics.
第1の発明による半導体装置は、上記目的達成のため、
素子基板の裏面側に絶縁膜が形成され、該絶縁膜が支持
基板に接着された状態で素子基板が表面側から薄膜化さ
れた半導体装置であって、前記素子基板の裏面側からの
エツチングにより形成された側壁部及び前記絶縁膜によ
り閉塞された底壁部からなり、素子基板の表面側で開口
した深さ一定の溝と、隣合う溝の間に形成さた膜厚一定
のチャネル領域とを有し、政情の隣合う方向におけるチ
ャネル領域の幅が該チャネル領域の膜厚より小さいこと
を特徴とするものである。In order to achieve the above object, the semiconductor device according to the first invention has the following features:
A semiconductor device in which an insulating film is formed on the back side of an element substrate, and the element substrate is thinned from the front side with the insulating film adhered to a support substrate, and the element substrate is etched from the back side. a groove with a constant depth that is open on the front surface side of the element substrate, and a channel region with a constant film thickness formed between adjacent grooves; , and is characterized in that the width of the channel region in the direction adjacent to the political situation is smaller than the film thickness of the channel region.
第2の発明による半導体装置の製造方法は、上記目的達
成のため、基板の裏面側を所定チャネル領域の外周に沿
いエツチングして該素子基板の裏面側に側壁部を有する
深さ一定の溝を形成する工程と、政情に素子基板を薄膜
化する際のストッパーとなる埋込み層を埋め込む工程と
、該埋込み層及び素子基板の裏面側を覆う絶縁膜を形成
する工程と、該絶縁膜を支持基板に接着して素子基板を
支持基板に張り合わせる工程と、該素子基板の表面側で
前記埋込み層をストンバーとして用いることにより前記
所定チャネル領域を一定の膜厚に残して素子基板を薄膜
化する工程と、該素子基板の埋込み層をエツチングによ
り除去して絶縁膜からなる底壁部と側壁部とを有する溝
を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes etching the back side of a substrate along the outer periphery of a predetermined channel region to form a groove of a constant depth having a side wall on the back side of the element substrate. a step of embedding a buried layer that will serve as a stopper when thinning the element substrate due to political circumstances; a step of forming an insulating film that covers the buried layer and the back side of the element substrate; and a step of forming the insulating film on a support substrate. a step of attaching the element substrate to a support substrate by adhering it to the supporting substrate; and a step of thinning the element substrate by leaving the predetermined channel region at a constant film thickness by using the buried layer as a stone bar on the front side of the element substrate. and a step of removing the buried layer of the element substrate by etching to form a trench having a bottom wall portion and side wall portions made of an insulating film.
また、第2の発明においては、前記素子基板と支持基板
を張り合わせる工程に先立って、チャネル領域に隣接す
る所定トランジスタ領域に不純物イオンをドーピングす
る工程を含むことを特徴とするものである。Further, the second aspect of the present invention is characterized by including a step of doping impurity ions into a predetermined transistor region adjacent to the channel region, prior to the step of bonding the element substrate and the support substrate together.
なお、本発明においては、トランジスタのチャネル領域
5は前記溝4の延在する方向における中央部で前記幅が
最小となるようなくびれた形状であるのが好ましい。ま
た、薄膜化の方法としては選択エツチング又は研磨、あ
るいはこれらを併用する方法があげられる。In the present invention, it is preferable that the channel region 5 of the transistor has a constricted shape such that the width is minimum at the center in the direction in which the groove 4 extends. Furthermore, methods for thinning the film include selective etching, polishing, or a combination of these methods.
第1の発明では、素子基板1に形成された溝4の間にチ
ャネル領域5が形成され、溝4の隣合う方向におけるチ
ャネル領域5の幅が該チャネル領域5の膜厚より小さく
形成される。したがって、幅広い溝4に薄膜化の際のス
トッパーを埋め込むことが可能となり、従来に比ベスト
ソバー面積を十分に確保して薄膜の膜厚を均一化できる
。また、素子基板lに横幅の狭いチャネル領域5内の層
を電子チャネルとして能動素子を形成し、均一で安定し
たトランジスタ特性を得ることができる。In the first invention, the channel region 5 is formed between the grooves 4 formed in the element substrate 1, and the width of the channel region 5 in the direction adjacent to the grooves 4 is formed to be smaller than the film thickness of the channel region 5. . Therefore, it is possible to embed a stopper during thinning into the wide groove 4, and it is possible to ensure a sufficient area of the best sover compared to the conventional method and to make the thickness of the thin film uniform. Further, by forming an active element on the element substrate l using a layer in the narrow channel region 5 as an electron channel, it is possible to obtain uniform and stable transistor characteristics.
第2の発明では、素子基板lと支持基板3の張り合わせ
に先立ってチャネル領域5の外周に沿い溝11が形成さ
れ、政情11に薄膜化の際のスト・ツバ−となる埋込み
層12が埋め込まれ、素子基板1と支持基vi3の張り
合わせ後、埋込み層12を利用してチャネル領域5が膜
厚一定に薄膜化され、次いで、埋込み層12が除去され
る。したがって、各品種毎のマスクパターンを用いたパ
ターニングを張り合わせ工程前に行なうことにより、埋
込み層12の面積を十分確保して膜厚を均一化すること
ができる。また、埋込み層12を除去した溝4によりチ
ャネル領域5の左右からの熱酸化等でチャネル領域5に
残る半導体層を制御できる。In the second invention, a groove 11 is formed along the outer periphery of the channel region 5 prior to bonding the element substrate l and the support substrate 3, and a buried layer 12 is embedded in the substrate 11 to serve as a stopper when thinning the film. After bonding the element substrate 1 and the support base vi3, the channel region 5 is thinned to a constant thickness using the buried layer 12, and then the buried layer 12 is removed. Therefore, by performing patterning using a mask pattern for each type before the bonding process, a sufficient area of the buried layer 12 can be ensured and the film thickness can be made uniform. Moreover, the semiconductor layer remaining in the channel region 5 can be controlled by thermal oxidation from the left and right sides of the channel region 5 due to the trench 4 from which the buried layer 12 has been removed.
さらに、第2の発明では、素子基板lと支持基+ffl
3の張り合わせに先立ってチャネル領域5に隣接する
トうンジスタ領域6に不純物イオンをドーピングして、
薄膜ICを横方向に形成することができる。Furthermore, in the second invention, the element substrate l and the support base +ffl
3, doping impurity ions into the transistor region 6 adjacent to the channel region 5,
Thin film ICs can be formed laterally.
以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.
第1〜5図は本発明に係る半導体装置及びその製造方法
の一実施例を示す図であり、第1図(a)はその半導体
装置の構造を示す断面図、第1図(b)はその素子基板
の要部斜視図、第2図(a)〜(c)はその製造方法を
説明する図、第3〜5図はその素子基板にMO3型素子
を形成した場合の態様を示しており、第3図はその素子
基板の要部斜視図、第4図はその平面図、第5図はその
変形態様を示す平面図である。1 to 5 are diagrams showing an embodiment of a semiconductor device and its manufacturing method according to the present invention, FIG. 1(a) is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device, and FIG. 1(b) is a A perspective view of the main part of the element substrate, FIGS. 2(a) to 2(c) are diagrams explaining the manufacturing method, and FIGS. 3 to 5 show the mode when an MO3 type element is formed on the element substrate. 3 is a perspective view of essential parts of the element substrate, FIG. 4 is a plan view thereof, and FIG. 5 is a plan view showing a modified form thereof.
第1〜4図において、1は例えばSi(シリコン)から
なる素子基板、2は素子基板1の裏面la側に形成され
た例えばStowからなる絶縁膜、3は素子基板1の裏
面1a側に張り合わされた例えばSiからなる支持基板
、4は素子基板1に形成された複数の溝、5は隣合う溝
4の間に形成されたチャネル領域、6.はチャネル領域
5の両側に隣接するソース6S及びドレイン6Dを形成
するトランジスタ領域、7は例えばポリシリコン又はタ
ングステンからなるゲート電極、8は例えば5iQzか
らなるゲート酸化膜である。素子基板1は支持基板3に
接着された状態で選択上・ノチング又は研磨によって表
面1b側から薄膜化されており、その膜厚Tは例えば0
.2μmである。溝4は素子基板1の表面lb上に開口
しており、この溝4は素子基板lの裏面1a側からのエ
ツチングにより形成された側壁部4a及び絶縁膜2によ
り閉塞された底壁部4bを有している。また、溝4が隣
合う方向におけるチャネル領域5の幅Wは例えば500
人〜1000人であり、チャネル領域5の膜厚Tより小
さくなっている。In FIGS. 1 to 4, 1 is an element substrate made of, for example, Si (silicon), 2 is an insulating film made of, for example, Stow, formed on the back side la of the element substrate 1, and 3 is bonded to the back side 1a of the element substrate 1. 4 is a plurality of grooves formed in the element substrate 1; 5 is a channel region formed between adjacent grooves 4; 6. are transistor regions forming a source 6S and a drain 6D adjacent to both sides of the channel region 5; 7 is a gate electrode made of, for example, polysilicon or tungsten; and 8 is a gate oxide film made of, for example, 5iQz. The element substrate 1 is selectively thinned from the surface 1b side by notching or polishing while being adhered to the support substrate 3, and the film thickness T is, for example, 0.
.. It is 2 μm. The groove 4 is open on the surface lb of the element substrate 1, and the groove 4 has a side wall 4a formed by etching from the back surface 1a of the element substrate 1 and a bottom wall 4b closed by the insulating film 2. have. Further, the width W of the channel region 5 in the direction in which the grooves 4 are adjacent to each other is, for example, 500 mm.
The thickness is from 1,000 to 1,000, which is smaller than the film thickness T of the channel region 5.
次に、その製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be explained.
まず第2図(a)に示すように、厚さが例えば500μ
m程度の素子基板1の裏面la側でフォトリソグラフィ
による加工を行なう。即ち、電子ビームによるステシル
パターンの縮小転写方式でレジストをパターニングし、
トランジスタのゲート及びチャネルを形成するチャネル
領域5を残してその周囲をエツチングにより掘り込み、
深さが例えば0.2μ一定の溝11を形成する。次いで
、この溝11に薄い保護用酸化膜(図示せず)を形成し
た抜溝11に例えばCVD法による酸化膜又は5OG(
スピンオングラス:シリコンのアルコール化合物)から
なる埋込み層12を埋め込み、一方、チャネル領域5に
隣接するトランジスタ領域6にソース6S及びドレイン
6Dを形成するための不純物イオン例えばAs等をドー
ピングし、さらに、素子基板1の裏面la側を覆う絶縁
膜2を形成する。First, as shown in Figure 2(a), the thickness is, for example, 500 μm.
Processing by photolithography is performed on the rear surface la side of the element substrate 1 having a diameter of about m. That is, the resist is patterned using a stencil pattern reduction transfer method using an electron beam,
Leaving the channel region 5 that forms the gate and channel of the transistor, etching is performed around it.
A groove 11 having a constant depth of, for example, 0.2 μm is formed. Next, a thin protective oxide film (not shown) is formed in this groove 11, and an oxide film or 5OG (
A buried layer 12 made of spin-on glass (alcohol compound of silicon) is buried, and impurity ions such as As are doped to form a source 6S and a drain 6D in the transistor region 6 adjacent to the channel region 5. An insulating film 2 covering the back side la of the substrate 1 is formed.
次いで、第2図(b)に示すように、支持基板3のSi
表面(又は酸化膜)と素子基板1の絶縁膜2側を重ね合
わせ、適当な気圧下で両基板1.3の間にIKV程度の
パルス電圧を加えるとともに800℃程度に加熱し、絶
縁膜2が形成された素子基板1及び支持基板3を接着す
る。次いで、第2図(C)に示すように、素子基板1の
表面lb側をエツチング又は研磨し、素子基板1を薄膜
化する。このとき、素子基板1のSiと溝ll内の埋込
み層12の選択比の違い等により埋込み層12がストッ
パーとなり、埋込み層12の厚さに対応する一定膜厚(
例えば0.2μm)のチャネル領域5及びトランジスタ
領域6が形成される。次いで、埋込み層12をエツチン
グ例えばRIEにより除去すると第1図(a)の状態と
なる。−このとき、溝4が素子基板1の表面lb上に開
口するが、?s4の側壁部4aには酸化膜が形成されて
いるから、次にこれを除去し、再度ゲート酸化膜8を5
0人程度成長させる。次いで、第3.4図に示すように
ゲート電極7を形成すると、薄いSi結晶によるMO3
型素子が横方向に向って作成される。なお、溝4にCV
D法等を用いてSin、等の絶縁膜を埋め込み、更に絶
縁膜、コンタクトホール、配線層、カバー膜等を形成す
ることにより、半導体装置が完成する。Next, as shown in FIG. 2(b), the Si of the supporting substrate 3 is
The surface (or oxide film) and the insulating film 2 side of the element substrate 1 are overlapped, and a pulse voltage of about IKV is applied between both substrates 1.3 under an appropriate atmospheric pressure and heated to about 800°C to form the insulating film 2. The element substrate 1 and support substrate 3 on which are formed are bonded together. Next, as shown in FIG. 2(C), the surface lb side of the element substrate 1 is etched or polished to make the element substrate 1 thin. At this time, the buried layer 12 acts as a stopper due to the difference in selectivity between the Si of the element substrate 1 and the buried layer 12 in the trench 11, and a constant film thickness corresponding to the thickness of the buried layer 12 (
For example, a channel region 5 and a transistor region 6 having a thickness of 0.2 μm are formed. Next, when the buried layer 12 is removed by etching, for example, RIE, the state shown in FIG. 1(a) is obtained. - At this time, the groove 4 opens on the surface lb of the element substrate 1, but? Since an oxide film is formed on the side wall portion 4a of s4, this is removed next, and a gate oxide film 8 is formed again.
Grow about 0 people. Next, when the gate electrode 7 is formed as shown in Fig. 3.4, MO3 made of thin Si crystal is formed.
Mold elements are created laterally. In addition, groove 4 has a CV
A semiconductor device is completed by embedding an insulating film such as Sin using the D method or the like, and further forming an insulating film, a contact hole, a wiring layer, a cover film, etc.
以上のように、本実施例においては、従来各種素子のバ
ターニング前に行っていた薄膜化工程を所定素子のパタ
ーニング後に行うようにし、従来はダイシングライン等
の空き領域にしかなかったストッパー埋め込みスペース
を1000人から500人のチャネル領域5のシリコン
を除いたチャネル領域5の周囲の大部分とし、このスペ
ースに酸化膜又はSOGからなる埋込み層12を埋め込
んでいるので、従来のSOIのメリットに加えて、素子
基板lの薄膜化に際してストッパー面積が十分に確保さ
れ、300人以内の膜厚の均一性をもたせることができ
、埋込み層12を除去した溝4の間(ゲート酸化膜8の
間)に横幅が非常に狭い最小100人程程度薄いSt層
5aを形成でき、このSi層5aを横方向2次元電子チ
ャネルとするsor能動素子を形成して均一で安定した
トランジスタ特性を有するLSI回路等を実現すること
ができる。As described above, in this embodiment, the thinning process, which was conventionally performed before patterning of various elements, is performed after patterning of a predetermined element, and the stopper embedding space, which was conventionally available only in empty areas such as dicing lines, is now performed. is the majority of the area around the channel region 5 excluding the silicon of 1,000 to 500 people, and the buried layer 12 made of oxide film or SOG is buried in this space, in addition to the advantages of conventional SOI. Therefore, when thinning the element substrate l, a sufficient stopper area can be ensured, and uniformity of the film thickness within 300 mm can be achieved. A thin St layer 5a having a width of at least 100 layers can be formed with a very narrow lateral width, and a sor active element using this Si layer 5a as a lateral two-dimensional electron channel can be formed to produce LSI circuits, etc. that have uniform and stable transistor characteristics. can be realized.
また、3次元状態ではSi結晶中の電子のエネルギー順
位がほぼ連続的に分布していたのに対し、2次元結晶(
500人〜300Å以下)状態では量子順位が離散的に
なるため、チャネル領域5の電子チャネル5cを流れる
電子が散乱される機会が少なくなり、電子速度の高速化
が期待できる。さらに、第4図に示すように、電界がチ
ャネル領域5のSiの導電性部分からゲートにかけて電
子チャネル5cと垂直な等電位線を持つので、電界によ
り加速さたホットエレクトロンがゲート酸化膜8に注入
されてゲート酸化膜8を劣化させることが防止され、寿
命低下も防止される。Furthermore, in the three-dimensional state, the energy ranks of the electrons in the Si crystal were distributed almost continuously, whereas in the two-dimensional crystal (
500 Å to 300 Å) state, the quantum order becomes discrete, so there are fewer opportunities for electrons flowing through the electron channel 5c of the channel region 5 to be scattered, and an increase in electron velocity can be expected. Furthermore, as shown in FIG. 4, since the electric field has equipotential lines perpendicular to the electron channel 5c from the Si conductive portion of the channel region 5 to the gate, hot electrons accelerated by the electric field reach the gate oxide film 8. This prevents the gate oxide film 8 from being implanted and deteriorating it, and also prevents the life from being shortened.
なお、チャネル領域5及びトランジスタ領域6からなる
Sin島が薄いため、ゲート電圧が正の場合に低いイン
ピーダンスが得られないときは、第5図に示すように複
数の島を並列化するのが適当であり、これにより、Si
n島の幅を広くする場合であっても薄膜化の際のストッ
パーを十分に密に設けることができ、効果的である。ま
た、素子基板1の第1層目の掘り込みパターンの形成時
に、同時に第2層目以後のパターニングに対する位置合
わせマークを形成しておくようにすれば、パターンの重
ね合わせ精度を向上することができる。Note that if the Sin island consisting of the channel region 5 and the transistor region 6 is thin and low impedance cannot be obtained when the gate voltage is positive, it is appropriate to connect multiple islands in parallel as shown in FIG. Therefore, Si
Even when the width of the n-island is widened, the stoppers for thinning can be provided sufficiently densely, which is effective. Furthermore, if alignment marks for patterning of the second layer and subsequent layers are formed at the same time when forming the dug pattern of the first layer of the element substrate 1, pattern overlay accuracy can be improved. can.
本発明によれば、薄膜化工程におけるストッパーを密に
かつ十分な面積だけ確保して、薄膜化する素子基板の膜
厚の均一化を図ることができ、均一で安定したトランジ
スタ特性を得ることができる。また、素子基板に横幅が
非常に狭いチャネル領域を形成し、高速で信頼性の高い
半導体装置を製作することができる。According to the present invention, the stoppers in the thinning process can be provided densely and with a sufficient area, so that the thickness of the element substrate to be thinned can be made uniform, and uniform and stable transistor characteristics can be obtained. can. Furthermore, a channel region having a very narrow width can be formed on the element substrate, and a high-speed and highly reliable semiconductor device can be manufactured.
第1〜2図は本発明に係る半導体装置及びその製造方法
の一実施例を説明する図であり、第1図(a)は一実施
例の半導体装置の断面図、第1図(b)はその素子基板
の要部斜視図、第2図(a)〜(C)は一実施例の製造
方法を説明する図、
第3〜5図はその素子基板にMO3型素子を形成した場
合の態様を示す図であり、
第3図はその素子基板の要部斜視図、
第4図はその要部平面図、
第5図はその変形態様を示す平面図である。
第6図(a)〜(C)は従来の半導体装置の製造方法の
一例を説明する図である。
■・・・・・・素子基板、
1a・・・・・・裏面、
1b・・・・・・表面、
2・・・・・・絶縁膜、
3・・・・・・支持基板、
4・・・・・・溝、
5・・・・・・チャネル領域、
6・・・・・・トランジスタ領域、
7・・・・・・ゲート電極、
11・・・・・・溝、
12・・・・・・埋込み層、
T・・・・・・膜厚、
W・・・・・・幅。
6:トランジスタ領域
一実施例の素子基板の要部斜視図
第
図
(1))
第
図
MO3型素子を形成した場合の態様を示す要部斜視図第
3図1 and 2 are diagrams for explaining an embodiment of a semiconductor device and a method for manufacturing the same according to the present invention, FIG. 1(a) is a cross-sectional view of the semiconductor device of one embodiment, and FIG. 1(b) is a perspective view of the main part of the element substrate, Figures 2(a) to (C) are diagrams explaining the manufacturing method of one embodiment, and Figures 3 to 5 are diagrams of the case where an MO3 type element is formed on the element substrate. FIG. 3 is a perspective view of the main part of the element substrate, FIG. 4 is a plan view of the main part, and FIG. 5 is a plan view showing a modification thereof. FIGS. 6A to 6C are diagrams illustrating an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device. ■...Element substrate, 1a...Back surface, 1b...Front surface, 2...Insulating film, 3...Support substrate, 4. ... Groove, 5 ... Channel region, 6 ... Transistor region, 7 ... Gate electrode, 11 ... Groove, 12 ... ...buried layer, T...film thickness, W...width. 6: A perspective view of the main parts of the element substrate of an embodiment of the transistor region (Fig. (1)) Fig. 3 A perspective view of the main parts showing the mode when an MO3 type element is formed
Claims (3)
が形成され、該絶縁膜(2)が支持基板(3)に接着さ
れた状態で素子基板(1)が表面(1b)側から薄膜化
された半導体装置であって、 前記素子基板(1)の裏面(1a)側からのエッチング
により形成された側壁部(4a)及び前記絶縁膜(2)
により閉塞された底壁部(4b)からなり、素子基板(
1)の表面側で開口した深さ一定の溝(4)と、 隣合う溝(4)の間に形成された膜厚一定のチャネル領
域(5)とを有し、 該溝(4)の隣合う方向におけるチャネル領域(5)の
幅が該チャネル領域(5)の膜厚より小さいことを特徴
とする半導体装置。(1) Insulating film (2) on the back side (1a) of the element substrate (1)
is formed, and the element substrate (1) is thinned from the front surface (1b) side with the insulating film (2) adhered to the support substrate (3), the element substrate (1) The side wall portion (4a) and the insulating film (2) formed by etching from the back surface (1a) side of the
It consists of a bottom wall portion (4b) closed by an element substrate (
1) has a groove (4) with a constant depth that is open on the surface side, and a channel region (5) with a constant thickness formed between adjacent grooves (4), A semiconductor device characterized in that a width of a channel region (5) in an adjacent direction is smaller than a film thickness of the channel region (5).
領域(5)の外周に沿いエッチングして該素子基板(1
)の裏面(1a)側に側壁部(4a)を有する深さ一定
の溝(11)を形成する工程と、 該溝(11)に素子基板(1)を薄膜化する際のストッ
パーとなる埋込み層(12)を埋め込む工程と、 該埋込み層(12)及び素子基板(1)の裏面(1a)
側を覆う絶縁膜(2)を形成する工程と、 該絶縁膜(2)を支持基板(3)に接着して素子基板(
1)を支持基板(3)に張り合わせる工程と、 該素子基板(1)の表面(1b)側で前記埋込み層(1
2)をストッパーとして用いることにより前記所定チャ
ネル領域(5)を一定の膜厚に残して素子基板(1)を
薄膜化する工程と、該素子基板(1)の埋込み層(12
)をエッチングにより除去して絶縁膜(2)からなる底
壁部(4b)と側壁部(4a)とを有する溝(4)を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。(2) Etching the back surface (1a) side of the element substrate (1) along the outer periphery of a predetermined channel region (5) to
) forming a groove (11) with a constant depth having a side wall (4a) on the back surface (1a) of the substrate, and embedding the groove (11) to serve as a stopper when thinning the element substrate (1). a step of embedding the layer (12); and the embedding layer (12) and the back surface (1a) of the element substrate (1).
A step of forming an insulating film (2) covering the side, and adhering the insulating film (2) to a supporting substrate (3) to form an element substrate (
1) on the support substrate (3), and the step of laminating the buried layer (1) on the surface (1b) side of the element substrate (1).
2) as a stopper to reduce the thickness of the device substrate (1) by leaving the predetermined channel region (5) at a constant thickness; and
) by etching to form a groove (4) having a bottom wall (4b) and a side wall (4a) made of an insulating film (2). .
工程に先立って、チャネル領域(5)に隣接する所定ト
ランジスタ領域(6)に不純物イオンをドーピングする
工程を含むことを特徴とする請求項2記載の半導体装置
の製造方法。(3) Prior to the step of bonding the substrate (1) and the supporting substrate (3), the method includes a step of doping impurity ions into a predetermined transistor region (6) adjacent to the channel region (5). A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1315711A JPH03177072A (en) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | Semiconductor device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1315711A JPH03177072A (en) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | Semiconductor device and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03177072A true JPH03177072A (en) | 1991-08-01 |
Family
ID=18068619
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1315711A Pending JPH03177072A (en) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | Semiconductor device and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03177072A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003086795A (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Sharp Corp | Semiconductor device, method of manufacturing the same, integrated circuit, and semiconductor system |
JP2003101013A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Sharp Corp | Semiconductor device, method of manufacturing the same, integrated circuit, and semiconductor system |
WO2005036651A1 (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-21 | Nec Corporation | Semiconductor device and production method therefor |
-
1989
- 1989-12-05 JP JP1315711A patent/JPH03177072A/en active Pending
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US7612416B2 (en) | 2003-10-09 | 2009-11-03 | Nec Corporation | Semiconductor device having a conductive portion below an interlayer insulating film and method for producing the same |
JP4904815B2 (en) * | 2003-10-09 | 2012-03-28 | 日本電気株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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