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JPS60207363A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPS60207363A
JPS60207363A JP59063567A JP6356784A JPS60207363A JP S60207363 A JPS60207363 A JP S60207363A JP 59063567 A JP59063567 A JP 59063567A JP 6356784 A JP6356784 A JP 6356784A JP S60207363 A JPS60207363 A JP S60207363A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
dielectric
semiconductor
silicon
semiconductor layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP59063567A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0147019B2 (ja
Inventor
Toshiro Usami
俊郎 宇佐美
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59063567A priority Critical patent/JPS60207363A/ja
Publication of JPS60207363A publication Critical patent/JPS60207363A/ja
Priority to US07/206,903 priority patent/US4879585A/en
Publication of JPH0147019B2 publication Critical patent/JPH0147019B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/0123Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs
    • H10D84/0126Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs
    • H10D84/0165Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs the components including complementary IGFETs, e.g. CMOS devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/02Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
    • H10D84/03Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology
    • H10D84/038Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology using silicon technology, e.g. SiGe
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76264SOI together with lateral isolation, e.g. using local oxidation of silicon, or dielectric or polycristalline material refilled trench or air gap isolation regions, e.g. completely isolated semiconductor islands
    • H01L21/76272Vertical isolation by lateral overgrowth techniques, i.e. ELO techniques

Landscapes

  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は誘電体分離構造を含む半導体装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般的に半導体集積回路においては、1つのチップ内に
多数の各種集積回路素子(トランジスタ、ダイオード、
抵抗、容量等)が形成され、これら各素子間は互いに分
離される。この素子分離の一方式として誘電体分離方式
が行なわれている。この誘電体分離方式は能動素子が形
成される半導体層の周囲を完全に誘電体で分離してしま
うものである。
この方式では0MO8構造でのラッチアップが抑制され
、またα線によるソフトエラーの発生を減少できること
から、素子の誤動作率を非常に低くできるという利点を
有する。更に、絶縁物の存在により対地容量が小さくな
り、素子の動作速度が速くなる傾向がある。
この誘電体分離を達成する方法としては、(I>シリコ
ン基板上に非晶質絶縁層を形成し、更にその上に非晶質
シリコンを堆積した後、溶融又は同相成長により単結晶
シリコンを形成する方法(いわゆる5ol)。 ゛ (II)絶縁基板(例えばサファイア基板)上に気相成
長により直接単結晶シリコン層を形成する方法(いわゆ
る5O8)。
(I[[)単結晶シリコン基板の所定部分の周囲に絶縁
物を形成し、所定部分にのみ単結晶シリコンを形成する
方法。
などが知られている。
上記(1)の方法としては既に多数の報告があり(例え
ば応用物理vo1.53、ρp、27〜32)、例えば
絶縁物を埋込む方法、酸素イオンを高濃度にイオン注入
する方法、陽極化成したポーラスシリコンを酸化する方
法などが知られている。また、試験的に集積回路を形成
している例もある。
ところで、近年経済的な見地などから素子の微細化、大
規模集積化が進むに伴い、パターン露光時のウェハ平坦
度に対する要求はまずまず厳しくなっている。理想レン
ズを用いた露光装置の場合を例にとると、波長5000
IIlの光を照射し、線幅1.5〜1unのパターンを
形成するためには焦平面に対するウェハ表面のズレは1
.4〜0.7p以内でなければならないとされている(
日経エレクトロニクス、増刊号゛マイクロデバイセズ″
ρ、91゜(1983))。
ところが、誘電体分離構造においては、素子構造形成以
前には反りが2−以下であるものをスクリーニングして
使用しても、実際の素子製造工程においては1〇−以上
反るものが多く、微細なパターンを形成するのに大きな
障害となっている。
これは、通常集積回路の製造には900〜1000℃に
も達する高温工程が用いられているが、単結晶シリコン
と分離に用いられている絶縁物との熱膨張係数を素子製
造工程の全ての温度で完全に一致させることが困難であ
ることによる。特に、従来の誘電体分離方式では誘電体
により分離され、能動素子が形成される半導体層の面積
が全チップ面積の大部分を占めているため、上記熱膨張
率の不一致は大きな影響を及ぼす。したがって、高温工
程のくり返しにより誘電体分離構造のウェハは製造工程
中に大きく反ってしまい、歩留りが低下する原因となっ
ていた。
〔発明の目的〕
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり
、誘電体分離構造を有するが、素子製造工程中に生じる
反りが少なく歩留りが高いうえに、高速・高信頼性の半
導体装置を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明の半導体装置は、半導体基板表面で該基板と誘電
体により電気的に絶縁された半導体層内に形成された能
動素子と、半導体基板表面に該基板と電気的に導通して
形成された能動素子とを有する半導体装置において、前
記半導体基板と誘電体により電気的に絶縁された半導体
層の面積が全チップ面積の30%以下であることを特徴
とするものである。
このような半導体装置によれば、半導体基板と5− 誘電体により電気的に絶縁された半導体層の面積が全チ
ップ面積中に占める割合いが小さいので、半導体層と誘
電体との熱膨張率の差がそれほど影響することがなく、
製造工程中の反りが減少して歩留りが従来よりも大幅に
向上する。また、半導体基板と誘電体により電気的に絶
縁された半導体層に例えば0MO8構造を有する能動素
子を形成すれば、ラッチアップを防止することができ、
信頼性を向上することができる。また、論理演算部と、
その他の記憶部等を有するいわゆるワンチップマイクロ
コンピュータに本発明の誘電体分離構造を適用し、半導
体基板と誘電体により電気的に絶縁された半導体層に論
理演算部を構成する能動素子を形成すれば、α線による
ソフトエラーに起因する誤動作率を大幅に減少すること
ができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図(a)〜(d)に示す製
造方法を併記して説明する。
まず、直径3インチのP型シリコン基板1の表面の一部
を選択的に酸化して誘電体分離領域とな6− る5i02膜2.2を形成した。次に、SiO2膜2.
2の一部を選択的にエツチング除去して満3.3を形成
した(第1図(a)図示)。次いで、基板1表面に図示
しないマスク材を形成した後、全面に多結晶シリコン膜
を堆積した。つづいて、全面エッチバックを行ない、前
記溝3.3内にのみ多結晶シリコン4.4を埋設した後
、前記マスク材を除去した(同図(b)図示)。次いで
、全面に図示しない酸化膜及び窒化膜を順次堆積した後
、レーザーを用いて前記多結晶シリコン4.4が溶融し
かかるまでアニールした。このレーザーアニールの際、
s + 02膜2.2が形成されていないバルクの基板
1表面では変化が起こらない。
これは多結晶シリコン4.4を囲んでいるs + 02
膜2.2は熱伝導率が低いため、多結晶シリコン4.4
の温度が上昇するが、シリコン基板1は熱伝導率が高い
ため、温度がそれほど上昇しないことによると推定され
る。つづいて、窒化膜及び酸化膜を除去すると、基板1
表面の一部に誘電体分離がなされた島状の単結晶シリコ
ン5.5が形成される(同図(C)図示)。なお、以上
の工程で形成したチップの大きさは8IIlll+角、
島状の単結晶シリコン5.5の大きさは15−角とした
。また、島状の単結晶シリコン5の面積Sのチップ面積
S中で占める割合いが、それぞれ50.40.30及び
20%のウェハを形成した。
次いで、上記各ウェハのうち真空チャック使用時におい
て反りが5−以下のウェハをそれぞれ25枚選択し、以
下に示すような通常の製造工程に従い、n型素子領域6
の形成、n型素子領域7の形成、ゲート酸化PIA8の
形成、不純物ドープ多結晶シリコン堆積後のパターニン
グによるゲート電極9・・・の形成、ゲート電極9・・
・及びレジスi・をマスクとするイオン注入によるn+
型ソース、ドレイン領域10.11.12.13及びバ
イアス用のn+拡散層14の形成、グー1−電極9・・
・及びレジストをマスクとするイオン注入によるp+型
ソース、ドレイン領域15.16及びバイアス用のp+
拡散層17の形成、層間絶縁膜18堆積後のコンタクト
ホール形成、配線金属蒸着後のバターニングによる配線
19・・・の形成を行なった。以上の工程により、5i
02112.2によって誘電体分離された単結晶シリコ
ン中に0MO8を含む能動素子を、その他の基板1表面
にM OS l−ランジスタなどの能動素子をそれぞれ
形成した(同図(d)図示)。なお、本実施例における
典型的なパターン幅は3岬とした。
この際、上記集積回路製造工程の写真蝕刻工程(PEP
工程)において、反りが10IIJn以上あるものはパ
ターン合わせが困難であるため、工程から順次除外して
いった。この結果、各条件25枚のウェハのうち、最終
工程まで残ったウェハの枚数Nを下記表に示す。
上記表から明らかなように誘電体分離されている単結晶
シリコンの面積が全チップ面積の30%以下である場合
には製造工程中に生じる反りが少9− なく、次のPEP工程を行なうことのできるウェハが多
くなり、歩留りが大幅に向上した。また、誘電体分離を
行なっていない基板1の表面にも素子を形成して共存さ
せることにより、集積回路の集積度を減少させることな
く集積回路を製造することができた。また、基板1と誘
電体分離された単結晶シリコン中に形成された0MO8
については、ラッチアップ現象は全く観察されなかった
更に、第2図に示す如く、1つのチップ21内にCPU
22、メモリ・コントローラ23、メモリ24、外部の
周辺装置31と接続される入・出力ポート(IOP)2
5及びこれらにクロック信号を送るクロック26、・・
・が形成されるワンチップマイクロコンピュータに本発
明を適用し、CPU21の部分を誘電体(Si02)2
7で分離し、他の部分はシリコン基板表面に形成した。
この集積回路を放射線源下で動作させたところ、CPU
21におけるソフトエラーに起因する誤動作率は、CP
LIをシリコン表面に形成した場合と比較して5%以下
に低減した。マイクロコンピュータの場10− 合、CPUの誤動作率がシステム全体の誤動作率と大き
な相関があることはいうまでもない。
なお、上記実施例では8102膜に多結晶シリコンを埋
込んだ後、レーザアニニルにより単結晶シリコンを形成
する誘電体分離方式を用いたが、これに限らずシリコン
基板に酸素イオンを高濃度にイオン注入する方法、シリ
コン基板の一部を陽極化成してポーラスシリコンとし、
このポーラスシリコンを酸化する方法などによって得ら
れる誘電体分離構造でも上記実施例と同様の効果を得る
ことができる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、歩留りが高く、高速
・高信頼性の誘電体分離構造を有する半導体装置を提供
できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は本発明の実施例における誘電体
分離構造の半導体装置を得るための観造工程を示す断面
図、第2図は本発明の他の実施例における誘電体分離構
造を有するマイクロコンピュータの構成図である。 1・・・p型シリコン基板、2・・・SiO2膜、3・
・・溝、4・・・多結晶シリコン、5・・・単結晶シリ
コン、6・・・n型素子領域、7・・・n型素子領域、
8・・・ゲート酸化膜、9・・・ゲート電極、10.1
1.12.13・・・n++ソース、ドレイン領域、1
4・・・n+型型数散層15.16・・・p++ソース
、ドレイン領域、17・・・p+型型数散層18・・・
層間絶縁膜、19・・・配線、21・・・チップ、22
・・・CPU、23・・・メモリコントローラ、24・
・・メモリ、25・・・入・出カポ−I〜、26・・・
クロック、27・・・誘電体(Si02)、31・・・
周辺装置。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 半導体基板表面で該基板と誘電体により電気的
    に絶縁された半導体層内に形成された能動素子と、半導
    体基板表面に該基板と電気的に導通して形成された能動
    素子とを有する半導体装置において、前記半導体基板と
    誘電体により電気的に絶縁された半導体層の面積が全チ
    ップ面積の30%以下であることを特徴とする半導体装
    置。
  2. (2) 半導体基板と誘電体により電気的に絶縁された
    半導体層内に形成される能動素子が0MO8構造を有す
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
  3. (3)半導体基板と誘電体により電気的に絶縁された半
    導体層内に形成される能動素子が論理演算部を構成する
    素子であり、基板と電気的に導通した素子が記憶部を構
    成する素子を含む特許請求の範囲第1項記載の半導体装
    置。
JP59063567A 1984-03-31 1984-03-31 半導体装置 Granted JPS60207363A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59063567A JPS60207363A (ja) 1984-03-31 1984-03-31 半導体装置
US07/206,903 US4879585A (en) 1984-03-31 1988-06-15 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59063567A JPS60207363A (ja) 1984-03-31 1984-03-31 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60207363A true JPS60207363A (ja) 1985-10-18
JPH0147019B2 JPH0147019B2 (ja) 1989-10-12

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JP59063567A Granted JPS60207363A (ja) 1984-03-31 1984-03-31 半導体装置

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JP (1) JPS60207363A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01155655A (ja) * 1987-12-14 1989-06-19 Hitachi Ltd 半導体集積回路
JPH0338857A (ja) * 1989-06-30 1991-02-19 Honeywell Inc 半導体装置および半導体分離構造を製造する方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01155655A (ja) * 1987-12-14 1989-06-19 Hitachi Ltd 半導体集積回路
JPH0338857A (ja) * 1989-06-30 1991-02-19 Honeywell Inc 半導体装置および半導体分離構造を製造する方法

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JPH0147019B2 (ja) 1989-10-12

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