JP2008112900A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】クロストークノイズを抑制し誤作動を防止できるようにした半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】Si基板1と、Si基板1上に設けられたSi層12と、MOS領域のSi層12の底面および側面を覆う絶縁分離層5、6を備える。絶縁分離層5は、絶縁膜5aおよび導電層5bからなり、MOS領域のSi層12と他領域のSi層12との間を絶縁分離する。また、絶縁分離層6は、絶縁膜6aおよび導電層6bからなり、Si層12とSi基板1との間を絶縁分離する。導電層5b、6bは、金属または低抵抗半導体からなるので、MOS領域のSi層12と他領域のSi層12との間、および、Si層12と半導体基板との間で電気力線を遮断することができる。
【選択図】図1A semiconductor device capable of suppressing crosstalk noise and preventing malfunctioning and a method for manufacturing the same are provided.
A Si substrate, a Si layer provided on the Si substrate, and insulating isolation layers and covering the bottom and side surfaces of the Si layer in the MOS region are provided. The insulating separation layer 5 includes an insulating film 5a and a conductive layer 5b, and insulates and separates the Si layer 12 in the MOS region from the Si layer 12 in the other region. The insulating separation layer 6 includes an insulating film 6a and a conductive layer 6b, and insulates and separates the Si layer 12 and the Si substrate 1 from each other. Since the conductive layers 5b and 6b are made of a metal or a low-resistance semiconductor, the electric lines of force are blocked between the Si layer 12 in the MOS region and the Si layer 12 in the other region, and between the Si layer 12 and the semiconductor substrate. can do.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、SOI構造を有する半導体装置とその製造方法に関し、特に、SOI−CMOSとバイポーラデバイスの混載、デジタル回路とアナログ回路の混載、あるいは、低電圧・低電流駆動回路と高電圧・高電流駆動回路の混載からなる半導体装置等においてノイズ低減に有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having an SOI structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, a mixed mounting of SOI-CMOS and a bipolar device, a mixed mounting of a digital circuit and an analog circuit, or a low voltage / low current driving circuit and a high voltage / high current. The present invention relates to a technique effective for noise reduction in a semiconductor device or the like including a drive circuit.
SOI基板上に形成された電界効果型トランジスタは、素子分離の容易性、ラッチアップフリー、ソース/ドレイン接合容量が小さいなどの点から、その有用性が注目されている。特に、完全空乏型SOIトランジスタは、低消費電力かつ高速動作が可能で、低電圧駆動が容易なため、SOIトランジスタを完全空乏モードで動作させるための研究が盛んに行われている。ここで、非特許文献1には、バルク基板上にSOI層を形成することで、SOIトランジスタを低コストで形成できる方法が開示されている。この方法では、Si基板上にSi/SiGe層を成膜し、SiとSiGeとのエッチングレートの違いを利用してSiGe層のみを選択的に除去することにより、Si基板とSi層との間に空洞部を形成する。そして、空洞部内に露出されたSiの熱酸化を行うことにより、Si基板とSi層との間にSiO2膜(即ち、BOX層)を形成する。
しかしながら、バルク構造とSOI構造とを同一基板上に混載した場合、SOI構造を持つ回路ブロックは他の回路ブロックとの電流的遮断に優れるものの、高電圧ノイズの影響を受け易く信頼性低下の原因になるおそれがあった。特に、低電圧・低パワー駆動のMOSFET等のSOI回路ブロックは、同一基板に配置されている高電圧駆動回路ブロックの電圧ノイズの影響を受けやすく、BOX層上のSOI層裏面(即ち、SOI層のうちのBOX層に近接した部分)が反転して、誤作動するおそれがあった。
そこで、この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、素子間や回路ブロック間のクロストークノイズを抑制し誤作動を防止できるようにした半導体装置およびその製造方法の提供を目的とする。
However, when the bulk structure and the SOI structure are mixedly mounted on the same substrate, the circuit block having the SOI structure is excellent in current interruption with other circuit blocks, but is easily affected by high voltage noise and causes a decrease in reliability. There was a risk of becoming. In particular, an SOI circuit block such as a low voltage / low power driving MOSFET is susceptible to the voltage noise of the high voltage driving circuit block disposed on the same substrate, and the SOI layer back surface (that is, the SOI layer) on the BOX layer. The portion in the vicinity of the BOX layer) may be inverted and malfunctioned.
Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a semiconductor device capable of suppressing crosstalk noise between elements and circuit blocks and preventing malfunction, and a method for manufacturing the same. Objective.
〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた半導体層と、所定領域の前記半導体層の底面と側面とを覆って、当該所定領域の前記半導体層を前記半導体基板および他領域の前記半導体層の両方から絶縁分離する絶縁分離層と、を備え、前記絶縁分離層は、導電層と、当該導電層を両側から挟む絶縁膜とを有することを特徴とするものである。ここで、「導電層」の材質は、金属または低抵抗半導体である。また、本発明の「絶縁分離する」とは、電流的のみならず電気力線的にも絶縁した状態を保持できるように分離することである。
発明1の半導体装置によれば、所定領域の半導体層と他領域の半導体層との間で生じる電気力線や、半導体層と半導体基板との間で生じる電気力線を絶縁分離層で遮断することができ、これらの間でそれぞれクロストークノイズを抑制することができる。これにより、半導体装置の誤作動を防止することができる。
[Invention 1] In order to achieve the above object, a semiconductor device of
According to the semiconductor device of the first aspect, the lines of electric force generated between the semiconductor layer in the predetermined region and the semiconductor layer of the other region and the electric lines of force generated between the semiconductor layer and the semiconductor substrate are blocked by the insulating separation layer. The crosstalk noise can be suppressed between them. Thereby, malfunction of the semiconductor device can be prevented.
〔発明2〕 発明2の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層上に第2半導体層を形成する工程と、前記第2半導体層と前記第1半導体層とを部分的にエッチングして、前記第2半導体層と前記第1半導体層とを貫く第1溝を形成する工程と、前記第1溝の底面および側面に第1絶縁膜を形成し、続いて、当該第1絶縁膜が形成された前記第1溝内に第1導電層を形成することによって、前記第2半導体層を支持する支持体を前記第1溝内に形成する工程と、前記第2半導体層と前記第1半導体層とを部分的にエッチングして、前記第1半導体層の側面を露出させる第2溝を形成する工程と、前記第2半導体層よりも前記第1半導体層の方がエッチングされ易い特定のエッチング条件で、前記第2溝を介して前記第1半導体層をエッチングすることによって、前記半導体基板と前記第2半導体層との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内の上下の面と、前記第2溝の底面および側面とにそれぞれ第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜が形成された前記空洞部内と前記第2溝内とにそれぞれ第2導電層を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。ここで、「第1導電層」および「第2導電層」の材質は、金属または低抵抗半導体である。 [Invention 2] A method of manufacturing a semiconductor device of Invention 2 includes a step of forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, a step of forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer. And the first semiconductor layer are partially etched to form a first groove penetrating the second semiconductor layer and the first semiconductor layer, and a first insulation is formed on a bottom surface and a side surface of the first groove. Forming a film, and subsequently forming a first conductive layer in the first groove in which the first insulating film is formed, thereby providing a support for supporting the second semiconductor layer in the first groove. A step of forming, a step of partially etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer to form a second groove exposing a side surface of the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer In the specific etching conditions that the first semiconductor layer is more easily etched, Etching the first semiconductor layer through the second groove to form a cavity between the semiconductor substrate and the second semiconductor layer, upper and lower surfaces in the cavity, and the first Forming a second insulating film on each of the bottom and side surfaces of the two grooves, forming a second conductive layer in each of the cavity where the second insulating film is formed and in the second groove; It is characterized by including. Here, the material of the “first conductive layer” and the “second conductive layer” is a metal or a low-resistance semiconductor.
発明2の半導体装置の製造方法によれば、第1絶縁膜および第1導電層を含んで構成される支持体によって、所定領域の第2半導体層と他領域の第2半導体層との間を絶縁分離することができ、当該間で生じる電気力線を遮断することができる。また、第2絶縁膜および第2導電層によって、第2半導体層と半導体基板との間を絶縁分離することができ、当該間で生じる電気力線を遮断することができる。従って、これらの間でそれぞれクロストークノイズを抑制することができ、半導体装置の誤作動を防止することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the second aspect of the present invention, between the second semiconductor layer in the predetermined region and the second semiconductor layer in the other region by the support including the first insulating film and the first conductive layer. Insulating and separating can be performed, and electric lines of force generated therebetween can be blocked. In addition, the second insulating film and the second conductive layer can insulate and separate the second semiconductor layer and the semiconductor substrate, and can block lines of electric force generated between the second semiconductor layer and the semiconductor substrate. Therefore, crosstalk noise can be suppressed between them, and malfunction of the semiconductor device can be prevented.
〔発明3〕 発明3の半導体装置の製造方法は、発明2の半導体装置の製造方法において、前記第1導電層および前記第2導電層の材質はそれぞれ高融点金属であることを特徴とするものである。ここで、「高融点金属」としては、例えばタングステン(W)、タングステンシリサイド(WSi2)、モリブテンシリサイド(MOSi2)、タンタル(Ta)、タンタルシリサイド(TaSi2)、タンタルナイトライド(TaN)等が挙げられる。
発明3の半導体装置の製造方法によれば、第2半導体層上に例えばゲート絶縁膜を形成する際に、第1、第2導電層の溶融を防止することができる。また、金属は熱伝導性に優れているので、デバイス動作時に第2半導体層で生じた熱を外部に効率良く放散することが可能である。
[Invention 3] The semiconductor device manufacturing method of Invention 3 is characterized in that, in the semiconductor device manufacturing method of Invention 2, the materials of the first conductive layer and the second conductive layer are each a refractory metal. It is. Here, the "high melting point metal", for example, tungsten (W), tungsten silicide (WSi 2), molybdenum silicide (MOSi 2), tantalum (Ta), tantalum silicide (TaSi 2), tantalum nitride (TaN), etc. Is mentioned.
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the third aspect, the first and second conductive layers can be prevented from melting when, for example, a gate insulating film is formed on the second semiconductor layer. In addition, since metal is excellent in thermal conductivity, it is possible to efficiently dissipate heat generated in the second semiconductor layer during device operation to the outside.
〔発明4〕 発明4の半導体装置の製造方法は、発明2または発明3の半導体装置の製造方法において、前記第2導電層の材質は高融点金属であり、前記第2導電層を形成する工程では、前記第2絶縁膜が形成された前記空洞部内に機能性液体を導入し、続いて、当該機能性液体に加熱処理を施してその溶媒成分を蒸発させることによって、前記第2導電層を形成する、ことを特徴とするものである。このような方法であれば、第2導電層の成膜材料を空洞部内の奥深いところまで行き届かせることが可能であり、空洞部内を隙間なく埋め込むことが可能である。 [Invention 4] The method of manufacturing a semiconductor device of Invention 4 is the method of manufacturing a semiconductor device of Invention 2 or 3, wherein the second conductive layer is made of a refractory metal and the second conductive layer is formed. Then, by introducing a functional liquid into the cavity where the second insulating film is formed, and subsequently subjecting the functional liquid to a heat treatment to evaporate the solvent component, the second conductive layer is formed. It is characterized by forming. With such a method, the film forming material for the second conductive layer can be made to reach deep inside the cavity, and the cavity can be embedded without a gap.
〔発明5〕 発明5の半導体装置の製造方法は、発明2から発明4の何れか一の半導体装置の製造方法において、前記第1導電層または前記第2導電層の少なくとも一方の電位を固定するための電位固定用コンタクト電極を形成する工程、をさらに含むことを特徴とするものである。このような方法であれば、第1導電層および第2導電層により、周辺のデバイスや基板からの電気力線を完全に遮断できる。従って、クロストークノイズの低減効果をさらに高めることができる。
[Invention 5] A method for manufacturing a semiconductor device according to
〔発明6〕 発明6の半導体装置の製造方法は、発明2から発明5の何れか一の半導体装置の製造方法において、前記第1導電層または前記第2導電層の少なくとも一方を熱容量の大きい物質に接続する放熱用コンタクト電極を形成する工程、をさらに含むことを特徴とするものである。このような方法であれば、デバイス動作時の第1導電層または第2導電層による放熱効果をさらに高めることができる。
[Invention 6] A method for manufacturing a semiconductor device according to
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1(a)は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成例を示す平面図、図1(b)は、図1(a)をX−X´線で切断したときの断面図、図1(c)は、図1(a)をY−Y´線で切断したときの断面図である。
図1(a)〜(c)に示すように、この半導体装置は、シリコン(Si)基板1と、Si基板1上に形成された絶縁分離層5、6と、絶縁分離層6上に形成されたSi層12と、Si層12上に形成されたMOSトランジスタ50と、Si基板1上の全面に形成されてMOSトランジスタ50を覆う層間絶縁膜61と、MOSトランジスタ50のゲート電極53を層間絶縁膜61上に引き出すための第1のコンタクト電極63と、絶縁分離層5の電位を所定値に固定するための第2のコンタクト電極65と、絶縁分離層5、6同士を電気的に接続するための第3のコンタクト電極67と、を含んだ構成となっている。この図では、図面の複雑化を回避するため、MOSFETソース・ドレインの引き出し電極の記入を省略している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1A is a plan view showing a configuration example of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. FIG.1 (c) is sectional drawing when FIG.1 (a) is cut | disconnected by the YY 'line | wire.
As shown in FIGS. 1A to 1C, this semiconductor device is formed on a silicon (Si)
ここで、絶縁分離層5は、MOSトランジスタ50が形成された領域(以下、MOS領域という。)のSi層12と、他領域のSi層12とを水平方向で絶縁分離するための層(即ち、素子分離層)であり、高融点金属または低抵抗半導体からなる導電層5bと、この導電層5aを断面視で左右の側から挟みこむ絶縁膜5aとで構成されている。また、絶縁分離層6は、MOS領域のSi層12と、Si基板1とを深さ方向で絶縁分離するための層(即ち、BOX層)であり、高融点金属または低抵抗半導体からなる導電層6bと、この導電層6aを断面視で上下の側から挟みこむ絶縁膜6aとで構成されている。図1(a)〜(c)に示すように、MOS領域のSi層12は、絶縁分離層5によって平面方向から囲まれ、且つ、絶縁分離層6によって深さ方向から囲まれた構造となっている。
Here, the
なお、導電層5b、6bが高融点金属からなる場合は、その材質は例えばタングステン(W)、タングステンシリサイド(WSi2)、モリブテンシリサイド(MOSi2)、タンタル(Ta)、タンタルシリサイド(TaSi2)またはタンタルナイトライド(TaN)である。導電層5b、6bが低抵抗半導体からなる場合は、その材質は例えばリン等のN型不純物が添加されたN+ドープドポリシリコン(N+Poly Si)である。また、絶縁膜5a、5bは、例えばシリコン酸化(SiO2)膜またはシリコン窒化(SiN)膜である。次に、上記構造を有する半導体装置の製造方法について説明する。
When the
図2〜図13は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。詳しくは、図2(a)〜図13(a)は、図1(b)に示したX−X´断面構造を形成するまでの過程を示す図である。また、図2(b)〜図13(b)は、図1(c)に示したY−Y´断面構造を形成するまでの過程を示す図である。
図2(a)および(b)に示すように、まず始めに、単結晶のSi基板1上に単結晶のシリコンゲルマニウム(SiGe)層11と単結晶のSi層12とを順次積層する。これらSiGe層11およびSi層12は、例えばエピタキシャル成長法で形成する。SiGe層11およびSi層12の膜厚は、例えば1〜200nm程度とする。次に、Si層12を熱酸化あるいはCVD法により表面にSiO2膜21を形成する。そして、CVD法により、SiO2膜21上の全面にシリコン窒化(SiN)膜23を形成する。このSiN膜23は、Si層12の酸化を防止するための酸化防止膜として機能すると共に、後の工程でCMP(化学的機械研磨)を行う際にストッパー層としても機能する。
2 to 13 are views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention. Specifically, FIGS. 2A to 13A are diagrams illustrating a process until the XX ′ cross-sectional structure illustrated in FIG. 1B is formed. FIGS. 2B to 13B are diagrams showing a process until the YY ′ cross-sectional structure shown in FIG. 1C is formed.
As shown in FIGS. 2A and 2B, first, a single crystal silicon germanium (SiGe)
次に、図3(a)および(b)に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、SiN膜23、SiO2膜21、Si層12およびSiGe層11をパターニングすることにより、Si基板1の表面を露出させる溝31を形成する。なお、溝31を形成するエッチング工程では、Si基板1の表面でエッチングを止めるようにしてもよいし、Si基板1をオーバーエッチングしてSi基板1に凹部を形成するようにしてもよい。また、溝31の配置位置はSi層12における素子分離領域の一部に対応させる。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
次に、図4(a)および(b)に示すように、溝31の底面および側面を含むSi基板1上の全面に絶縁膜5aを形成する。上述したように、この絶縁膜5aは例えばSiO2膜またはSiN膜であり、熱酸化またはCVD法で形成する。そして、図5(a)および(b)に示すように、CVD法により基板全面が覆われるようにして溝31内に導電層5bを成膜する。ここで、導電層5bは、高融点金属または低抵抗半導体である。上述したように、導電層5bとして高融点金属を用いる場合には、例えば、W、WSi2、MOSi2、Ta、TaSi2またはTaNを成膜する。また、導電層5bとして低抵抗半導体を用いる場合には、例えば、リン等のN型不純物が添加されたN+Poly Siを成膜する。なお、この導電層5bと絶縁膜5aとによってSBSI法の支持体が構成され、後の工程でSiGe層11をエッチングする際には、この支持体によってSi層12がSi基板1上で支持されることとなる。
Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, an insulating
次に、導電層5bを例えばCMPにより平坦化して溝31内にのみ導電層を残し、溝31以外の絶縁膜上から導電層を取り除く。そして、図6(a)および(b)に示すように、Si基板1上の全面に、耐エッチング性に優れた(即ち、フッ硝酸溶液に対してエッチングされにくい)絶縁膜25を形成する。例えば、絶縁膜25としてSiO2膜またはSiN膜をCVD法で形成する。この時、支持体は、導電層5b、絶縁膜5a、及び、絶縁膜25から構成される。
Next, the
次に、図7(a)および(b)に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、絶縁膜25、SiN膜23、SiO2膜21、Si層12およびSiGe層11をパターニングすることにより、Si基板1の表面を露出させる溝35を形成する。なお、溝35を形成するエッチング工程では、Si基板1の表面でエッチングを止めるようにしてもよいし、Si基板1をオーバーエッチングしてSi基板1に凹部を形成するようにしてもよい。また、溝35の配置位置はSi層12における素子分離領域の一部に対応させ、その向きは例えば前に形成した溝31の形成方向と平面視で概略直交する方向とする。
Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, the insulating
次に、図8(a)および(b)に示すように、溝35を介してSiGe層11をエッチング除去し、Si基板1とSi層12との間に空洞部37を形成する。ここで、溝31(図3(a)参照)内には絶縁膜5aおよび導電層5bからなる支持体が設けられているので、SiGe層11が除去された場合においても、Si層12をSi基板1上で支持することが可能である。また、溝31とは別に溝35が設けられているので、Si層12下のSiGe層11にエッチングガスまたはエッチング液を接触させることが可能となる。このため、Si層12の品質を損なうことなく、Si基板1とSi層12との間に空洞部37を形成することが可能となる。なお、SiGe層11のエッチングにはフッ硝酸溶液を用いると良い。これにより、Si基板1およびSi層12のエッチングを十分に抑制しつつ、SiGe層11だけをエッチング除去することができる。導電層5bのエッチング耐性が無い場合には、溝35を開口する位置を、導電層5bの存在位置と平面的に重ならないようにする。これにより、導電層5bのエッチングを回避できる。
Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, the
次に、図9(a)および(b)に示すように、空洞部37内の上下の面(即ち、空洞部37に面するSi基板1の表面と、Si層12の裏面)と、溝35の底面および側面(即ち、溝35に面するSi基板1の表面と、SiN膜23、SiO2膜21、Si層12の各側面)にそれぞれ絶縁膜6aを形成する。上述したように、この絶縁膜6aは例えばSiO2膜またはSiN膜であり、熱酸化またはCVD法で形成する。
Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, upper and lower surfaces in the cavity portion 37 (that is, the surface of the
次に、図10(a)および(b)に示すように、空洞部内に導電層6bを形成する。導電層6bとして低抵抗半導体を用いる場合には、例えばN+Poly SiをCVD法で成膜する。また、導電層6bとして高融点金属を用いる場合には、例えば、WSi2、MOSi2、Ta、TaSi2またはTaNを、CVD法または液体金属の埋め込み法で形成する。
Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, a
ここで、液体金属の埋め込み法について説明する。まず始めに、図9(a)および(b)において、Si基板1を所定の薬液に浸漬して、空洞部37内を含む基板全体を親液性化する。ここで、所定の薬液としては例えば下記A)〜D)の何れか一を使用する。
A)過酸化水素水(H2O2+H2O)
B)アンモニア過水(NH4OH+H2O2+H2O)
C)硫酸過水(H2SO4+H2O2+H2O)
D)塩酸過水(HCl+H2O2+H2O)
Here, the liquid metal embedding method will be described. First, in FIGS. 9A and 9B, the
A) Hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 + H 2 O)
B) Ammonia hydrogen peroxide (NH 4 OH + H 2 O 2 + H 2 O)
C) Sulfuric acid / hydrogen peroxide (H 2 SO 4 + H 2 O 2 + H 2 O)
D) Hydrochloric acid overwater (HCl + H 2 O 2 + H 2 O)
次に、図9(a)および(b)において、例えばSi基板1の上方から絶縁膜25の表面に向けてAr又はFをイオン注入してその表面を疎液性化する。このイオン注入工程では、不純物分布の深さ(Rp:project range)が絶縁膜25の表面付近となるように、注入エネルギーを低めに調整しておく。これにより、絶縁膜25の表面と、溝35の底面だけに不純物がイオン注入され、その表面が疎液性化される。空洞部37内には不純物はほとんど到達しないので、空洞部内は親液性のままである。なお、この疎液性化の処理はイオン注入に限られることはなく、例えばArプラズマ処理でも良い。ここで、Arプラズマ処理とは、Arプラズマ雰囲気にSi基板1を晒してその表面にダメージを与える処理のことである。
Next, in FIGS. 9A and 9B, for example, Ar or F is ion-implanted from the upper side of the
次に、溝35を通して空洞部37内に機能性液体を導入する。ここで、機能性液体としては例えば下記a)〜c)の何れか一を使用する。
a)金属粒子若しくは半導体粒子を溶媒に分散させた液体
b)MOD(Metal Organic Decomposition)溶液
c)液体高次シラン溶液、シクロペンタシランおよびシリルシクロペンタシランより選ばれるシリコン化合物と不活性の有機媒体との混合溶液
機能性液体を空洞部37内に導入する方法としては、例えば、スピンコーティングや、インクジェット等がある。そして、空洞部37内を機能性液体で満たした後は、Si基板1にアニール処理を施して機能性液体に含まれる溶媒成分を蒸発させ、機能性液体を固形化させる。これにより、液体金属の埋め込み法を終了する。
Next, a functional liquid is introduced into the
a) Liquid in which metal particles or semiconductor particles are dispersed in a solvent b) MOD (Metal Organic Decomposition) solution c) Silicon compound selected from liquid higher order silane solution, cyclopentasilane and silylcyclopentasilane, and inert organic medium Examples of methods for introducing the functional liquid into the
次に、図10(a)および(b)において、CMPやエッチバック、またはウエットエッチングによって、Si基板1の上方全面に平坦化処理を施して、溝以外のSi基板1上から導電層6b、絶縁膜25および絶縁膜5aを順次除去する。このとき、SiN膜23が平坦化処理のストッパーとして機能する。続いて、SiN膜23を例えば熱リン酸を用いたウエットエッチングで除去し、SiO2膜21を例えばフッ酸溶液を用いたウエットエッチングで除去する。このようにして、図11(a)および(b)に示すように、Si層12の表面を露出させる。
次に、図12(a)および(b)に示すように、Si層12を熱酸化してその表面にゲート絶縁膜51を形成する。次に、CVD法により、ゲート絶縁膜51上に例えばN+Poly Siを形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、このN+Poly Siをパターニングして、ゲート電極53を形成する。
Next, in FIGS. 10A and 10B, planarization is performed on the entire upper surface of the
Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, the
次に、ゲート電極53をマスクとして、As、P、Bなどの不純物をSi層12内にイオン注入して、ゲート電極53両側のSi層12にそれぞれ低濃度不純物導入層からなるLDD層(図示せず)を形成する。次に、CVD法により、LDD層が形成されたSi層12上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜をエッチバックして、ゲート電極53の側壁にサイドウォール(図示せず)を形成する。そして、ゲート電極53およびサイドウォールをマスクとして、As、P、Bなどの不純物をSi層12内にイオン注入して、ソースおよびドレイン(図示せず)を形成する。
Next, using the
次に、図13(a)および(b)に示すように、CVD法により、Si基板1の上方全面に層間絶縁膜61を形成する。そして、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術を用いて、この層間絶縁膜61を部分的にエッチングし、ゲート電極53の真上と、導電層5b、6bの真上にそれぞれコンタクトホールを形成する。そして、Si基板1の上方全面に例えばアルミニウム(Al)などをスパッタリングで形成し、コンタクトホールを埋め込む。その後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、このアルミニウムをパターニングして、コンタクト電極63、65、67(図1参照)を形成する。このようにして、図1(a)〜(c)に示した半導体装置を完成させる。
Next, as shown in FIGS. 13A and 13B, an
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、絶縁膜5aおよび導電層5bからなる絶縁分離層5によって、MOS領域のSi層12と他領域のSi層12との間が絶縁分離され、絶縁膜6aおよび導電層6bからなる絶縁分離層6によって、Si層12とSi基板1との間が絶縁分離される。また、絶縁分離層5、6のそれぞれの導電層の電位は、コンタクト電極65、67を介して所定値に固定されるので、MOS領域と他領域との間、および、Si層12と半導体基板との間で電気力線を効率良く遮断することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the insulating
これにより、MOSトランジスタ50と、他領域に形成されたデバイス(例えば、MOSトランジスタや、バイポーラトランジスタ等)との間でクロストークノイズを低減することができ、絶縁分離層5を挟んだ両領域のデバイス特性(例えば、トランジスタの動作特性)の、高精度・高信頼性化に寄与することができる。また、MOSトランジスタ50等のデバイスが複数集まって構成される回路ブロックが絶縁分離層5を挟んだ両領域にそれぞれ形成されている場合には、両領域の回路ブロック間でクロストークノイズを低減することができ、両方の回路ブロック特性の高精度・高信頼性化に寄与することができる。
As a result, crosstalk noise can be reduced between the
さらに、導電層5b、6bが金属からなる場合には、熱伝導率が大きく、高速動作や大電流動作によって生じる熱量をLSI全体に分散させることができる。例えば、コンタクト電極65、67を熱容量の大きい冷却物質とつなげれば、上記熱量を冷却物質に逃がすことができる。また、デバイス単体や回路ブロックは、絶縁分離層5、6にて覆われているため、通常のSOIと同様に、ラッチアップ耐性にも優れる。
このように、本発明の実施の形態によれば、ラッチアップ、クロストークノイズ耐性に優れ、回路動作発熱によるLSIチップの局所的温度上昇を抑制し、高精度・高信頼性の半導体装置を提供することが可能となる。
Further, when the
As described above, according to the embodiment of the present invention, it is excellent in latch-up and crosstalk noise resistance, suppresses a local temperature rise of an LSI chip due to circuit operation heat generation, and provides a highly accurate and highly reliable semiconductor device. It becomes possible to do.
この実施の形態では、Si基板1が本発明の「半導体基板」に対応し、SiGe層11が本発明の「第1半導体層」に対応し、Si層12が本発明の「半導体層」または「第2半導体層」に対応している。また、溝31が本発明の「第1溝」に対応し、溝35が本発明の「第2溝」に対応している。さらに、絶縁膜5aが本発明の「第1絶縁膜」に対応し、導電層5bが本発明の「第1導電層」に対応し、絶縁膜6aが本発明の「第2絶縁膜」に対応し、導電層6bが本発明の「第2導電層」に対応している。また、コンタクト電極65、67の両方が、本発明の「電位固定用コンタクト電極」または「放熱用コンタクト電極」に対応している。
In this embodiment, the
1 Si基板、5 絶縁分離層(素子分離層)、5a、6a 絶縁膜、5b、6b 導電層(高融点金属または低抵抗半導体)、6 絶縁分離層(BOX層)、11 SiGe層、12 Si層(SOI層)、21 SiO2膜、23 SiN膜、25 絶縁膜、31 溝(支持体用の溝)、35 溝(フッ硝酸溶液導入用の溝)、37 空洞部、50 トランジスタ、51 ゲート絶縁膜、53 ゲート電極、61 層間絶縁膜、63、65、67 コンタクト電極
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記半導体基板上に設けられた半導体層と、
所定領域の前記半導体層の底面と側面とを覆って、当該所定領域の前記半導体層を前記半導体基板および他領域の前記半導体層の両方から絶縁分離する絶縁分離層と、を備え、
前記絶縁分離層は、導電層と、当該導電層を両側から挟む絶縁膜とを有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A semiconductor layer provided on the semiconductor substrate;
An insulating separation layer that covers a bottom surface and a side surface of the semiconductor layer in a predetermined region and insulates and isolates the semiconductor layer in the predetermined region from both the semiconductor substrate and the semiconductor layer in another region;
The insulating isolation layer includes a conductive layer and an insulating film sandwiching the conductive layer from both sides.
前記第1半導体層上に第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層と前記第1半導体層とを部分的にエッチングして、前記第2半導体層と前記第1半導体層とを貫く第1溝を形成する工程と、
前記第1溝の底面および側面に第1絶縁膜を形成し、続いて、当該第1絶縁膜が形成された前記第1溝内に第1導電層を形成することによって、前記第2半導体層を支持する支持体を前記第1溝内に形成する工程と、
前記第2半導体層と前記第1半導体層とを部分的にエッチングして、前記第1半導体層の側面を露出させる第2溝を形成する工程と、
前記第2半導体層よりも前記第1半導体層の方がエッチングされ易い特定のエッチング条件で、前記第2溝を介して前記第1半導体層をエッチングすることによって、前記半導体基板と前記第2半導体層との間に空洞部を形成する工程と、
前記空洞部内の上下の面と、前記第2溝の底面および側面とにそれぞれ第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜が形成された前記空洞部内と前記第2溝内とにそれぞれ第2導電層を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate;
Forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer;
Partially etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer to form a first groove penetrating the second semiconductor layer and the first semiconductor layer;
Forming a first insulating film on a bottom surface and a side surface of the first groove, and subsequently forming a first conductive layer in the first groove in which the first insulating film is formed; Forming a support in the first groove for supporting
Partially etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer to form a second groove exposing a side surface of the first semiconductor layer;
The semiconductor substrate and the second semiconductor are etched by etching the first semiconductor layer through the second groove under a specific etching condition in which the first semiconductor layer is more easily etched than the second semiconductor layer. Forming a cavity between the layers;
Forming a second insulating film on each of the upper and lower surfaces in the cavity and the bottom and side surfaces of the second groove;
Forming a second conductive layer in the cavity where the second insulating film is formed and in the second groove, respectively.
前記第2導電層を形成する工程では、
前記第2絶縁膜が形成された前記空洞部内に機能性液体を導入し、続いて、当該機能性液体に加熱処理を施してその溶媒成分を蒸発させることによって、前記第2導電層を形成する、ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 The material of the second conductive layer is a refractory metal,
In the step of forming the second conductive layer,
The functional liquid is introduced into the cavity where the second insulating film is formed, and then the functional liquid is subjected to heat treatment to evaporate the solvent component, thereby forming the second conductive layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein:
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|---|---|---|---|---|
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