JP4765157B2 - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
半導体基板の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4765157B2 JP4765157B2 JP2000333286A JP2000333286A JP4765157B2 JP 4765157 B2 JP4765157 B2 JP 4765157B2 JP 2000333286 A JP2000333286 A JP 2000333286A JP 2000333286 A JP2000333286 A JP 2000333286A JP 4765157 B2 JP4765157 B2 JP 4765157B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- layer
- substrate
- soi
- semiconductor
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76243—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using silicon implanted buried insulating layers, e.g. oxide layers, i.e. SIMOX techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
- H01L21/76256—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques using silicon etch back techniques, e.g. BESOI, ELTRAN
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76264—SOI 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
- H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
- H01L2221/68363—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used in a transfer process involving transfer directly from an origin substrate to a target substrate without use of an intermediate handle substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合IC、LSIを含む半導体装置一般に用いられる半導体基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体基板上に中間絶縁膜を介して半導体層が配設されるSOI(シリコンオンインシュレータ)半導体装置はバイポーラ、MOS、パワー素子等の複数の種類の素子を1チップに搭載したもの、例えば、複合ICや高耐圧ICおよび高速低消費電力が要求される携帯機器用LSIに用いて好適である。SOI半導体装置を製造するには、基板としてSiO2のような絶縁物からなる非常に抵抗の高い層の上に高品質の結晶性半導体層が形成されたいわゆるSOI基板が必要である。このようなSOI基板の製造法としては、従来、貼り合わせ法、SIMOX法、水素脆性を利用し貼り合わせとイオン注入を組み合わせた方法等が知られていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で製造したSOI基板は、いずれの方法も通常のバルク基板と比べると数〜数十倍高価である。このことが、原理的に高性能高機能であるにも関わらず、SOI半導体装置の実用化を阻む最大の要因となっていた。
【0004】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、従来のSOI基板にかわり、高品質で安価なSOI半導体装置に用いて好適な半導体基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明においては、2×1018個/cm3を超える高濃度の酸素を含んだ半導体基板(1)に半導体層(2)をエピタキシャル成長させる工程と、エピタキシャル層を形成した半導体基板を酸化性雰囲気中において1150℃以上の高温で熱処理することで半導体基板とエピタキシャル層との界面に酸素を析出させることにより酸化物層(3)を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。
【0006】
このようにSOI半導体装置の半導体基板を製造することにより、半導体デバイスに必要な厚さのSOI層をエピタキシャル層の厚さの制御でほぼ決めることができ、従来のような貼り合わせ法による場合に比べ、接合用の2枚の鏡面ウェハの準備、2枚のウェハの接着、結合熱処理、必要なSOI層厚さを得るためのエッジ処理、平面研削、再度の鏡面研磨工程、さらにはボイド、SOI厚等多くの検査工程を不要とすることができ、大幅なコスト低減を達成することができる。また、半導体基板に酸素を高エネルギーでイオン注入してSOI基板を作成するSIMOX法と比較しても、高価なイオン注入装置が不要となること、スループットが向上する等、大幅なコスト低減を達成することができる。
【0011】
また、請求項2の発明においては、半導体基板に半導体層をエピタキシャル成長させる工程の前に、高濃度の酸素を含んだ半導体からなる半導体基板(31)を水素雰囲気中にて1000℃以上の高温で熱処理することにより、半導体基板表面の結晶品位を向上させる工程を行うことを特徴としている。このような方法によっても請求項1と同様の効果が得られる。
【0018】
なお、請求項3は、請求項1または2に記載の発明によって形成される半導体基板に関する。
【0019】
また、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を適用したSOI半導体装置用の半導体基板の製造方法を説明する。図1に、本実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示し、以下、図1に基づいて説明する。
【0021】
本実施形態においては、表面が鏡面研磨された高濃度の格子間酸素を含んだ高抵抗の半導体基板1をエピタキシャル成長用基板として用いる。CZ法で成長したシリコン単結晶中には、1018個/cm3程度の酸素が格子間に存在するが、本実施形態では、これより高い例えば2×1018個/cm3を超える濃度の格子間酸素を含むミラーウェハを出発材料としている。当該ミラーウェハは、通常のミラーウェハ同様、CZ法により製造できる。この半導体基板1に、例えば、SC−1液(NH4OH、H2O2、H2Oからなる混合液,APM液)への浸漬処理、SC−2液(HCl、H2O2、H2Oからなる混合液,HPM液)への浸漬処理、希HF溶液への浸漬処理、超純水置換、乾燥からなる一連の前洗浄処理を行った後、エピタキシャル装置中でHClエッチ、H2ガス置換等からなる通常のエピタキシャル成長でエピタキシャル層(半導体活性層)2を活性層として必要な厚さに応じて成長させる。
【0022】
しかる後、エピタキシャル層2を形成したこの半導体基板1を酸化性雰囲気中で、例えば1150℃以上の高温で熱処理することにより、高濃度の格子間酸素を含んだ高抵抗の半導体基板1の中の酸素をエピタキシャル層2/半導体基板1界面の歪み層を核として析出させる。この結果、エピタキシャル層2と半導体基板1との界面にSiO2の層状領域(酸化膜)3が形成されSOI構造が形成される。界面に形成されるSiO2の層状領域3は数100nm程度であるが、用いた半導体基板1が高抵抗であるところから、トレンチ分離等と併用することにより素子間を電気的に絶縁分離することができ、通常のSOI基板と同等の性能を実現できる。
【0023】
本実施形態に示すSOI半導体用の半導体基板の製造方法によれば、従来のような貼り合わせ法による場合に比べ、2枚の接合用ミラーウェハの準備、2枚のミラーウェハの接着、結合熱処理、必要なSOI厚を得るためのエッジ処理,平面研削,再度の鏡面研磨工程、さらにはボイド,SOI厚等多くの検査工程を不要とすることができ、大幅なコスト低減を達成することができる。また、SIMOX法と比較すると、SIMOX法では半導体基板に酸素を高いエネルギーで高濃度(1×1018cm-3)にてイオン注入しなければならないために高価な装置が必要な上にスループットが悪くなるが、これに対し、本実施形態では高濃度の格子間酸素を含む半導体基板を用い、活性層形成用に通常のエピタキシャル成長を行い、酸化性雰囲気中で熱処理することのみでSiO2の層状領域3を形成することができるため、大幅なコスト低減を達成することができる。
【0024】
(第2実施形態)
図2に、本発明の第2実施形態を示す。本実施形態では、第1実施形態で用いた半導体基板1に代えて半絶縁性の半導体基板11を用いている。このように半絶縁性の半導体基板11を用い、第1実施形態と同様に半導体基板11の上にエピタキシャル層12を形成してもよい。このようにすることで、エピタキシャル層12の形成後に酸化性雰囲気中での高温の酸素析出熱処理を行うことなく、疑似SOI構造を構成することができる。
【0025】
ここで示す半絶縁性の半導体基板11としては、例えば、少数キャリアのライフタイムが1×10-8sec以下である基板を用いることができる。これは、本実施形態に示す構造の半導体基板11及びエピタキシャル層12に対して素子を形成した場合に隣接するセル同士に備えられた不純物層と半導体基板11とによって形成される寄生トランジスタのhFEと少数キャリアのライフタイムとの関係が図3のように示されるからである。すなわち、図3に示すように、寄生トランジスタによる影響を十分少ないものとするには、寄生トランジスタのhFEが10-1以下であることが好ましいといえるが、少数キャリアのライフタイムであるτgが10-8以下となるとき寄生トランジスタのhFEが10-1以下になるのである。このため、少数キャリアのライフタイムが上記値となるように設定している。
【0026】
なお、半導体基板11のキャリア濃度としては特に制限がなく、例えば1×1014cm-3以下のものであってもよい。
【0027】
また、上記半絶縁性の半導体基板11としては、例えば、高濃度の格子間酸素や炭素等のバンドギャップ中に深いトラップレベルを形成する不純物を含む基板を用いることができる。
【0028】
(第3実施形態)
図4に、本発明の第3実施形態を示す。本実施形態では、第2実施形態で用いた半導体基板11に代えて、導電型がエピタキシャル層22と反対の導電型であるドーパントを添加した半絶縁性基板21を用いている。つまり、図中に示されるように、エピタキシャル層22をn型にする場合には、半導体基板21にp型基板を用い、エピタキシャル層22をp型にする場合には、半導体基板21にn型基板を用いる。こうすることで、形成したエピタキシャル層22と半導体基板21との間でPN接合が形成されるため、第2実施形態よりもさらに確実な電気的分離が達成できる。
【0029】
なお、本実施形態のようにPN接合を形成する場合においては、上記したようにキャリア濃度を低く設定することで、高耐圧とすることもできる。
【0030】
(第4実施形態)
図5に、本発明の第4実施形態を示す。本実施形態では、第1〜第3実施形態と同様に半導体基板31として高濃度の格子間酸素を含んだ高抵抗の半導体基板もしくは半絶縁性基板を用い(図5(a))、この半導体基板31にエピタキシャル成長前に水素中で例えば1000℃以上の高温熱処理を行う。このようにすることで、基板中に含まれていた格子間酸素原子が外方拡散して基板最表面から抜け出すこと、若しくは基板最表面の原子が再配列を起こすことのいずれか一方若しくは双方が生じ、基板表面に酸素外方拡散や原子再配列による層32が形成され(図5(b))、基板表面の結晶品位が向上する。このため、この後、形成するエピタキシャル層33(図5(c))の結晶性をより一層向上させることができる。
【0031】
(第5実施形態)
図6に、本発明の第5実施形態を示す。なお、図6に示す工程のうち、図6(a)〜(c)に示す工程は、それぞれ、図5(a)〜(c)に示す工程と同一である。本実施形態は、第4実施形態に示した方法で作成したエピタキシャル成長基板を酸化性雰囲気中で例えば1150℃以上の高温で熱処理する(図6(d))ことにより、高濃度の格子間酸素を含んだ高抵抗の半導体基板31の中の酸素をエピタキシャル成長層/基板界面の歪み層を核としてSiO2の層状領域34を析出させ、SOI構造を形成するものである。
【0032】
このように、第4実施形態に対して、さらに酸化性雰囲気中での熱処理を行うことで、第1実施形態のように、SiO2の層状領域3を形成することも可能である。
【0033】
(第6実施形態)
図7に、本発明の第6実施形態を示す。本実施形態では、第1〜第3実施形態と同様に、半導体基板41として高濃度の格子間酸素を含んだ高抵抗の半導体基板もしくは半絶縁性基板を用い(図7(a))、後工程で形成する活性層としてのエピタキシャル層43とは逆の導電型の薄い半導体層42をエピタキシャル成長させ(図7(b))、引き続きエピタキシャル層43をエピタキシャル成長させる(図7(c))。例えば、活性層(エピタキシャル層43)をn-型層とするのであれば、半導体層42をp-型層とする。
【0034】
このような製造方法によれば、半導体基板41とエピタキシャル層43の界面に形成された活性層とは逆の導電型を持つ半導体層42が、完全空乏化して下地の高抵抗な半導体基板41とともに電圧の支持と絶縁分離の役割を果たす結果、疑似的SOI構造として作用する。もちろん、第1実施形態と同様に、高温酸化性雰囲気中での熱処理を行い、酸化物層の析出を行うようにしてもよい。
【0035】
(第7実施形態)
図8に、本発明の第7実施形態を示す。本実施形態では、第6実施形態の途中のエピタキシャル成長の前に、第4、5実施形態と同様に、用いる半導体基板41に対して図5(b)に示す工程を施す。すなわち、水素中で例えば1000℃以上の高温熱処理を行う。このようにすることにより、半導体基板41の中に含まれていた格子間酸素原子が外方拡散して基板最表面から抜け出すこと、若しくは基板最表面の原子が再配列を起こすことのいずれか一方若しくは双方が生じ、基板表面に酸素外方拡散や原子再配列による層44が形成され(図8(b))、基板表面の結晶品位が向上する。
【0036】
なお、この後、図8(c)、(d)に示すように、図7(b)、(c)に示す工程と同様の工程を行うことで疑似SOI構造が構成される。なお、本実施形態においても、高温酸化性雰囲気中での熱処理を行い、第5実施形態のように酸化物層の析出を行うようにしてもよい。
【0037】
(第8実施形態)
図9に、本発明の第8実施形態を示す。本実施形態においては、第1〜第3実施形態で示したような高濃度の格子間酸素を含んだ高抵抗の半導体基板もしくは半絶縁性基板をベースウェハ51とし、通常のミラーウェハをボンドウェハ52として用意する(図9(a))。そして、ベースウェハ51とボンドウェハ52のうち少なくともいずれか一方の鏡面研磨された主面に酸化膜53を形成し(図9(b))、通常のウェハ貼り合わせ法を用いて両ウェハの主面同士を清浄雰囲気中で接着、高温の結合熱処理を行い結合ウェハ54を作成する(図9(c))。
【0038】
その後、その結合ウェハ54のうちボンドウェハ52側の裏面を表面研削および鏡面研磨により所定のSOI層厚さにしてSOI基板を製造する(図9(d))。
【0039】
本実施形態では、従来の貼り合わせウェハの製造方法と異なり、ベースウェハに高濃度の格子間酸素を含んだ高抵抗の基板もしくは半絶縁性基板を用いているので、例えば数100nm程度と従来の1/10程度の薄い埋め込み酸化膜厚で例えば200V以上の高耐圧用SOI基板が実現することができる。
【0040】
(第9実施形態)
図10に、本発明の第9実施形態を示す。本実施形態においては、第1〜第3実施形態で示したような高濃度の格子間酸素を含んだ高抵抗の半導体基板もしくは半絶縁性基板をボンドウェハ61とし、通常のミラーウェハをベースウェハ62として用意する(図10(a))。そして、ボンドウェハ61とベースウェハ62のうち少なくともいずれか一方の鏡面研磨された主面に酸化膜63を形成し(図10(b))、通常のウェハ貼り合わせ法を用いて両ウェハの主面同士を清浄雰囲気中で接着、高温の接合熱処理を行い結合ウェハ64を作成する(図10(c))。
【0041】
その後、その結合ウェハ64のうちボンドウェハ61側の裏面を表面研削および鏡面研磨により所定のSOI層厚さにしてSOI基板を製造する(図10(d))。
【0042】
さらに、水素雰囲気中にて高温で熱処理することにより、SOI層表面の酸素を外方拡散させる。これにより、結合界面に酸素が残り、この部分にゲッタリングサイトが形成される(図10(e))。
【0043】
このようにして、SOI層にゲッタリングサイトが形成されると、SOI層上に酸化膜を形成した際には、重金属汚染物質がゲッタリングサイトに取り込まれるため、酸化膜の寿命を向上させることができる。
【0044】
なお、本実施形態によって形成されるSOI基板は、例えば、図11に示すデバイスの形成に用いられる。このデバイスには、LDMOS70、バイポーラトランジスタ80、CMOS90、ダイオード100が形成されている。
【0045】
LDMOS70は、n-型のSOI層(ボンドウェハ61)の表層部に形成されたp型ベース領域71と、p型ベース領域71の表層部に形成されたn+型ソース領域72と、p型ベース領域71から離間するようにSOI層の表層部に形成されたn+型ドレイン領域73と、少なくともp型ベース領域71上に形成されたゲート絶縁膜74と、このゲート絶縁膜74上に形成されたゲート電極75と、n+型ソース領域72に電気的に接続されるソース電極76、n+型ドレイン領域73に接続されるドレイン電極77を備えて構成されている。
【0046】
バイポーラトランジスタ80は、SOI層の表層部に形成されたp型ベース領域81と、p型ベース領域81の表層部に形成されたn+型エミッタ領域82と、p型ベース領域81から離間するようにSOI層の表層部に形成されたn+型コレクタ領域83と、これら各領域に接続されるベース電極84、エミッタ電極85、コレクタ電極86とを備えて構成されている。
【0047】
CMOS90は、SOI層の表層部に形成されたn型ウェル層91及びp型ウェル層92と、n型ウェル層91において互いに離間するように配置されたp+型のソース93a・ドレイン94aと、p型ウェル層92において互いに離間するように配置されたn+型のソース93b・ドレイン94bと、各ソース93a、93b・ドレイン94a、94bの間に形成されるチャネル領域の上に形成されたゲート絶縁膜95a、95b及びゲート電極96a、96bと、各ソース93a、93b・ドレイン94a、94bに接続されるソース電極97a、97b及びドレイン電極98a、98bとを備えて構成されている。
【0048】
ダイオード100は、SOI層の表層部に形成されたp型領域101及びp+型コンタクト領域102と、p型領域101から離間するように形成されたn+型領域103と、各領域に接続されるアノード電極104及びカソード電極105によって構成されている。
【0049】
そして、本実施形態におけるSOI基板のSOI層にはゲッタリングサイトが形成されることから、上記各素子のうちのLDMOS70、CMOS90もしくはダイオード100の形成に本実施形態のSOI基板を使用すると以下の効果が得られる。
【0050】
すなわち、LDMOS70やCMOS90のようにゲート絶縁膜74、95a、95bを備えた素子のような場合には、重金属汚染物質がゲッタリングサイトに取り込まれることから、ゲート絶縁膜74、95a、95bの寿命向上が図れ、素子の信頼性を向上させることができる。
【0051】
また、CMOS90のようにn型ウェル層91とp型ウェル層92とが共に形成されるような場合には、ラッチアップ防止の観点から各層をトレンチ分離した方が好ましいが、デバイスサイズ縮小のためにレンチ分離を行わない場合がある。このような場合においてもゲッタリングサイトが形成されていることから、ラッチアップ防止機能を果たすことができる。
【0052】
また、ダイオード100のように、オンからオフに切り替わった時に、アノードからn-型のSOI層中に注入されていたホールが再びアノードに戻り、逆方向電流を発生させてしまうが、ゲッタリングサイトがトラップサイトとなってホールを捕獲し、捕獲したホールを電子と再結合させて消滅させてしまうため、逆方向電流が発生しない様にできる。これにより、ダイオード100のリカバリー特性を改善することができる。なお、図11では図示していないが、IGBTにおいてもダイオードと同様の要因によって逆方向電流が発生することから、本実施形態で示したSOI基板をIGBTの形成に用いれば、IGBTのリカバリー特性の改善も行える。
【0053】
(他の実施形態)
上記各実施形態では、格子間に配置された酸素について例示しているが、それ以外の部位に配置された酸素によっても上記と同様の作用を発生させることができるため、特に半導体基板1、21、31、41、51に含まれている酸素は格子間酸素である必要はない。
【0054】
また、上記各実施形態では、半導体基板1、21、31、41、51として高抵抗のものを用いているが、高抵抗に限らずとも上記各実施形態における効果を得ることができる。
【0055】
また、第1、第5実施形態では、酸化性雰囲気中での熱処理により酸化物層を析出させる場合について説明したが、その他の絶縁物層を析出させることも可能である。例えば、部分的に内在する窒素等を核として窒化物層等を増殖させることも可能であり、このような絶縁物層によってもSOI基板の代りとすることができる。従って、このような場合には半導体基板に酸素が含まれていることは必須ではない。
【0056】
なお、上記各実施形態によって形成される基板を用いて各種絶縁分離構造を形成することができる。この一例を図12(a)〜(e)に示す。なお、この図では、第3実施形態におけるPN接合を構成する基板を用いた場合を例に挙げて説明してあるが、その他の実施形態で形成される基板であっても同様である。
【0057】
例えば、図12(a)に示すようにエピタキシャル層22と反対の導電型のウェル層110を半絶縁性基板21に接するように形成するウェル分離構造を形成することができる。また、図12(b)に示すようにエピタキシャル層22に対して半絶縁性基板21まで達するトレンチ111を形成すると共に、トレンチ111内を絶縁膜112で埋め込むことでトレンチ分離構造を形成することができる。また、図12(c)に示すように、図12(a)、(b)とを組み合わせたウェルトレンチ分離構造を形成することも可能である。また、図12(d)に示すように、図12(b)に示したトレンチを2本隣接させた構成としたダブルトレンチ分離構造を形成することも可能である。さらに、図12(e)に示すように、ダブルトレンチ分離構造の各トレンチに挟まれた領域を半絶縁性基板21と同じ導電型のウェル層113にすると共に、このウェル層113を接地することで、寄生抜き取りが可能なダブルトレンチ分離構造を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示す図である。
【図2】本発明の第2実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示す図である。
【図3】寄生トランジスタのhFEと少数キャリアのライフタイムとの関係を示す図である。
【図4】本発明の第3実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示す図である。
【図5】本発明の第4実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示す図である。
【図6】本発明の第5実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示す図である。
【図7】本発明の第6実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示す図である。
【図8】本発明の第7実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示す図である。
【図9】本発明の第8実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示す図である。
【図10】本発明の第9実施形態におけるSOI半導体装置用の半導体基板の製造工程を示す図である。
【図11】図10に示す工程により製造したSOI基板を用いたデバイスの作成例を示す断面図である。
【図12】本発明の各実施形態によって製造される基板を用いて各種絶縁分離構造を形成した場合を示す断面図である。
【符号の説明】
1…高抵抗な半導体基板、2…エピタキシャル層、3…SiO2の層状領域、
11…半絶縁性の半導体基板、12…エピタキシャル層、
21…導電型が逆の半導体基板、22…エピタキシャル層。
Claims (3)
- 2×1018個/cm3を超える高濃度の酸素を含んだ半導体基板(1)に半導体層(2)をエピタキシャル成長させる工程と、
前記エピタキシャル層を形成した前記半導体基板を酸化性雰囲気中において1150℃以上の高温で熱処理することで前記半導体基板と前記エピタキシャル層との界面に前記酸素を析出させることにより酸化物層(3)を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体基板の製造方法。 - 前記半導体層をエピタキシャル成長させる工程の前に、前記半導体基板(31)を水素雰囲気中にて1000℃以上の高温で熱処理することにより、前記半導体基板表面の結晶品位を向上させる工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体基板の製造方法。
- 2×1018個/cm3を超える高濃度の酸素を含んだ半導体基板(1)と、
前記半導体基板の上にエピタキシャル成長された半導体層(2)とを有し、
前記半導体基板と前記半導体層との界面に前記酸素が析出した酸化物層(3)が含まれている半導体基板。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000333286A JP4765157B2 (ja) | 1999-11-17 | 2000-10-31 | 半導体基板の製造方法 |
US09/713,018 US6676748B1 (en) | 1999-11-17 | 2000-11-16 | Method for manufacturing semiconductor substrate |
EP00125154A EP1102314A3 (en) | 1999-11-17 | 2000-11-17 | Method for manufacturing a SOI substrate |
US10/716,606 US7220654B2 (en) | 1999-11-17 | 2003-11-20 | Method for manufacturing semiconductor substrate |
US11/783,765 US7754580B2 (en) | 1999-11-17 | 2007-04-12 | Method for manufacturing semiconductor substrate |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11-326934 | 1999-11-17 | ||
JP1999326934 | 1999-11-17 | ||
JP32693499 | 1999-11-17 | ||
JP2000333286A JP4765157B2 (ja) | 1999-11-17 | 2000-10-31 | 半導体基板の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010279103A Division JP5051293B2 (ja) | 1999-11-17 | 2010-12-15 | 半導体基板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001210811A JP2001210811A (ja) | 2001-08-03 |
JP4765157B2 true JP4765157B2 (ja) | 2011-09-07 |
Family
ID=26572340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000333286A Expired - Fee Related JP4765157B2 (ja) | 1999-11-17 | 2000-10-31 | 半導体基板の製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US6676748B1 (ja) |
EP (1) | EP1102314A3 (ja) |
JP (1) | JP4765157B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7494901B2 (en) * | 2002-04-05 | 2009-02-24 | Microng Technology, Inc. | Methods of forming semiconductor-on-insulator constructions |
US6794227B2 (en) * | 2002-06-28 | 2004-09-21 | Seh America, Inc. | Method of producing an SOI wafer |
KR100473476B1 (ko) * | 2002-07-04 | 2005-03-10 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 및 그 제조방법 |
JP2004111722A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
US7670936B1 (en) * | 2002-10-18 | 2010-03-02 | Advanced Micro Devices, Inc. | Nitridation of gate oxide by laser processing |
KR100743821B1 (ko) * | 2003-02-25 | 2007-07-30 | 가부시키가이샤 섬코 | 실리콘 단결정 육성 방법, 실리콘 웨이퍼 제조 방법 및 soi 기판 제조 방법 |
CN100342492C (zh) * | 2003-03-14 | 2007-10-10 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 一种厚膜绝缘层上硅材料的制备方法 |
JP2004311891A (ja) * | 2003-04-10 | 2004-11-04 | Seiko Instruments Inc | 半導体装置 |
US7045432B2 (en) * | 2004-02-04 | 2006-05-16 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method for forming a semiconductor device with local semiconductor-on-insulator (SOI) |
JP4974474B2 (ja) | 2004-06-22 | 2012-07-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
KR100640628B1 (ko) * | 2005-01-10 | 2006-10-31 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 자기정렬 콘택 플러그 형성 방법 |
US20060205192A1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Shallow-junction fabrication in semiconductor devices via plasma implantation and deposition |
US7071010B1 (en) * | 2005-05-10 | 2006-07-04 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Methods of making a three terminal magnetic sensor having a collector region electrically isolated from a carrier substrate body |
JP2007067012A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
US7268028B1 (en) | 2006-04-17 | 2007-09-11 | International Business Machines Corporation | Well isolation trenches (WIT) for CMOS devices |
US20080238417A1 (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-02 | Canon Denshi Kabushiki Kaisha | Magnetic substance detection sensor and magnetic substance detecting apparatus |
ITMI20080562A1 (it) * | 2008-04-01 | 2009-10-02 | St Microelectronics Srl | Stampo con caratteristiche nanometriche, metodo di realizzazione di detto stampo e relativo utilizzo in un metodo di realizzazione di un array di nanotubi di carbonio |
JP5470839B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2014-04-16 | 株式会社Sumco | 貼り合わせシリコンウェーハの製造方法 |
US8664746B2 (en) * | 2011-09-20 | 2014-03-04 | Stmicroelectronics Pte. Ltd. | Gettering method for dielectrically isolated devices |
FI128442B (en) * | 2017-06-21 | 2020-05-15 | Turun Yliopisto | Silicon structure with crystalline silica |
CN115513172B (zh) * | 2022-11-22 | 2023-04-28 | 广东芯粤能半导体有限公司 | 半导体结构及其制备方法 |
Family Cites Families (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56164547A (en) * | 1980-05-21 | 1981-12-17 | Fujitsu Ltd | Semiconductor measurement |
JPS5787119A (en) * | 1980-11-19 | 1982-05-31 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPS57210635A (en) * | 1981-06-19 | 1982-12-24 | Tokyo Daigaku | Manufacture of semiconductor device |
US4376138A (en) * | 1982-01-04 | 1983-03-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical waveguides in InGaAsP and InP |
US4459159A (en) * | 1982-09-29 | 1984-07-10 | Mara William C O | Method for making semi-insulating substrate by post-process heating of oxygenated and doped silicon |
JPS59188925A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-26 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPS61121433A (ja) * | 1984-11-19 | 1986-06-09 | Sharp Corp | 半導体基板 |
DE3751243T2 (de) * | 1986-02-18 | 1995-08-31 | Toshiba Kawasaki Kk | Opto-elektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung. |
JPS62190756A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-20 | Toshiba Corp | 光電子集積化素子とその製造方法 |
JPS6329937A (ja) | 1986-07-23 | 1988-02-08 | Sony Corp | 半導体基板 |
JPS6411316A (en) | 1987-07-03 | 1989-01-13 | Sanyo Electric Co | Formation of soi structure |
JPH0721855Y2 (ja) | 1987-07-10 | 1995-05-17 | 日産自動車株式会社 | 触媒コンバータ装置 |
JPH01290229A (ja) | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Meidensha Corp | 半導体ウエハ |
JPH0237771A (ja) * | 1988-07-28 | 1990-02-07 | Fujitsu Ltd | Soi基板 |
JPH0246770A (ja) * | 1988-08-08 | 1990-02-16 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
JPH02189930A (ja) * | 1989-01-18 | 1990-07-25 | Nec Corp | バイポーラトランジスタの製造方法 |
JPH02237033A (ja) * | 1989-03-09 | 1990-09-19 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体基板の製造方法 |
FR2647967B1 (fr) * | 1989-06-06 | 1991-08-16 | Thomson Csf | Dispositif optoelectronique sur substrat semi-isolant et procede de realisation d'un tel dispositif |
US5141879A (en) * | 1989-08-28 | 1992-08-25 | Herbert Goronkin | Method of fabricating a FET having a high trap concentration interface layer |
JPH0384931A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Sony Corp | 半導体基板のゲッタリング方法 |
JP2801704B2 (ja) | 1989-12-11 | 1998-09-21 | 株式会社東芝 | 半導体基板の製造方法 |
JPH0479372A (ja) * | 1990-07-23 | 1992-03-12 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体基板の製造方法 |
JPH0493031A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-25 | Nec Corp | シリコン半導体基板 |
JPH0719738B2 (ja) * | 1990-09-06 | 1995-03-06 | 信越半導体株式会社 | 接合ウェーハ及びその製造方法 |
JP3618105B2 (ja) * | 1991-03-07 | 2005-02-09 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 半導体基板の製造方法 |
US5144377A (en) * | 1991-04-04 | 1992-09-01 | University Of Delaware | High-speed heterojunction light-emitting diode |
JP3217089B2 (ja) * | 1991-08-23 | 2001-10-09 | 富士通株式会社 | Soiウェハおよびその製造方法 |
JP3218374B2 (ja) * | 1992-04-13 | 2001-10-15 | 株式会社ジャパンエナジー | InP半導体表面および界面の評価方法 |
JP2807614B2 (ja) | 1993-03-26 | 1998-10-08 | 三菱マテリアル株式会社 | Soiウェーハの作製方法 |
JP3384506B2 (ja) * | 1993-03-30 | 2003-03-10 | ソニー株式会社 | 半導体基板の製造方法 |
JPH0837286A (ja) * | 1994-07-21 | 1996-02-06 | Toshiba Microelectron Corp | 半導体基板および半導体基板の製造方法 |
US5611855A (en) * | 1995-01-31 | 1997-03-18 | Seh America, Inc. | Method for manufacturing a calibration wafer having a microdefect-free layer of a precisely predetermined depth |
JP2822943B2 (ja) * | 1995-06-30 | 1998-11-11 | 日本電気株式会社 | 周波数補正回路 |
JPH1041241A (ja) * | 1996-07-26 | 1998-02-13 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法 |
US5930642A (en) * | 1997-06-09 | 1999-07-27 | Advanced Micro Devices, Inc. | Transistor with buried insulative layer beneath the channel region |
JPH114028A (ja) * | 1997-06-11 | 1999-01-06 | Hitachi Cable Ltd | 化合物半導体素子の製造方法及び化合物半導体素子 |
TW429478B (en) * | 1997-08-29 | 2001-04-11 | Toshiba Corp | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000333286A patent/JP4765157B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-11-16 US US09/713,018 patent/US6676748B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-17 EP EP00125154A patent/EP1102314A3/en not_active Ceased
-
2003
- 2003-11-20 US US10/716,606 patent/US7220654B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-04-12 US US11/783,765 patent/US7754580B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20040108566A1 (en) | 2004-06-10 |
EP1102314A3 (en) | 2005-08-03 |
JP2001210811A (ja) | 2001-08-03 |
US7754580B2 (en) | 2010-07-13 |
US6676748B1 (en) | 2004-01-13 |
EP1102314A2 (en) | 2001-05-23 |
US20070194413A1 (en) | 2007-08-23 |
US7220654B2 (en) | 2007-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4765157B2 (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
KR100292818B1 (ko) | 모오스트랜지스터제조방법 | |
JP3512701B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2002237590A (ja) | Mos型電界効果トランジスタ | |
JP2001217433A (ja) | 埋め込みシリコンゲルマニウム層をもつcmos集積回路素子及び基板とその製造方法 | |
JPS62286283A (ja) | 半導体装置 | |
JP2000353797A (ja) | 半導体ウエハおよびその製造方法 | |
US5907168A (en) | Low noise Ge-JFETs | |
JP4088011B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP4065580B2 (ja) | トランジスタ製造用の絶縁体上シリコン型の基体および該基体の製造方法 | |
US20050217566A1 (en) | Method for producing one or more monocrystalline layers, each with a different lattice structure, on one plane of a series of layers | |
US6407014B1 (en) | Method achieving higher inversion layer mobility in novel silicon carbide semiconductor devices | |
JP3645390B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP3901957B2 (ja) | 半導体基板の製造方法及びその方法により製造された半導体装置 | |
JP5051293B2 (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
JP2000340578A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP4892825B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP4951872B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2000332021A (ja) | Soi基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法 | |
JP4667865B2 (ja) | 異なる再結合中心密度を有する結晶性半導体層を備えた電界効果トランジスタ及びその形成方法 | |
JP2002299590A (ja) | 半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 | |
Verma et al. | Review of SOI MOSFET design and fabrication parameters and its electrical characteristics | |
JP2001093985A (ja) | 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 | |
JP3145694B2 (ja) | 半導体装置 | |
JPH0575041A (ja) | Cmos半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101019 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101021 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110317 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110517 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110530 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |