JPS63126260A - Manufacture of semiconductor integrated circuit - Google Patents

Manufacture of semiconductor integrated circuit

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JPS63126260A
JPS63126260A JP27224886A JP27224886A JPS63126260A JP S63126260 A JPS63126260 A JP S63126260A JP 27224886 A JP27224886 A JP 27224886A JP 27224886 A JP27224886 A JP 27224886A JP S63126260 A JPS63126260 A JP S63126260A
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JP
Japan
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semiconductor
layer
silicon wafer
type silicon
forming
Prior art date
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Application number
JP27224886A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Matsunami
松浪 光雄
Masayoshi Koba
木場 正義
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPS63126260A publication Critical patent/JPS63126260A/en
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0688Integrated circuits having a three-dimensional layout

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Abstract

PURPOSE:To increase the integration density of element, by forming elements on specified regions of an upper semiconductor after bonding a base semiconductor on a specified region of which passive elements are formed and the upper semiconductor, and separating and insulating each element region. CONSTITUTION:A p-type silicon wafer 1 and an n-type silicon wafer 2 are respectively formed by stacking an insulating layer 5, a Ti metal layer 3, and a Pt metal layer 4. A resistance layer 6 is formed under the layer 5 of the wafer 1, and taken out by a resistance electrode film 8 connected to contact holes on both ends. After the wafers 1 and 2 are bonded in the manner in which the respective layers 4 are stacked, transistors and the like are formed on specified positions of the wafer 2. Then the wafer 2 between transistor regions is eliminated, and the respective island-shaped transistor regions 11 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、素子を形成する半導体基板を2段に構成した
半導体集積回路の製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit in which semiconductor substrates forming elements are structured in two stages.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

モノリシック半導体集積回路は、単一の半導体基板上に
複数の素子が形成されるので、各素子間を電気的に分離
絶縁する必要がある。
Since a monolithic semiconductor integrated circuit has a plurality of elements formed on a single semiconductor substrate, it is necessary to electrically isolate and insulate each element.

この分離絶縁を実現するために、従来より、各素子領域
をpn接合で分離し、基板に逆バイアスを印加すること
によりこの各素子領域を浮かせて絶縁するという方法が
あった。
In order to achieve this separation and insulation, there has conventionally been a method of separating each element region by a pn junction and applying a reverse bias to the substrate to float and insulate each element region.

また、エツチングや多結晶成長等の手段を用いて多結晶
中に酸化膜等の絶縁物を介した素子領域を埋め込み形成
することにより、各素子を分離絶縁する方法も開発され
ている。
Also, a method has been developed for isolating and insulating each element by embedding an element region in polycrystal with an insulator such as an oxide film interposed therebetween using means such as etching or polycrystalline growth.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところが、pn接合に逆バイアスを印加する方法の場合
には、pn接合を設けるために素子形成層が厚くなり、
選択拡散等により各素子領域間に分離層を形成すると、
この分離層の幅が広くなり過ぎる。このため、各素子領
域間の間隙が広くなり、素子の高密度化が図れないとい
う欠点が生じていた。また、このような方法による半導
体集積回路は、各素子領域がそれぞれpn接合によって
分離されているため、このpn接合の障壁容量や漏れ電
流が周波数特性や耐電圧等の電気的緒特性に悪影響を及
ぼすという欠点も生じていた。
However, in the case of the method of applying a reverse bias to the pn junction, the element formation layer becomes thicker in order to provide the pn junction.
When a separation layer is formed between each element region by selective diffusion, etc.
This separation layer becomes too wide. For this reason, the gap between each element region becomes wide, resulting in a disadvantage that higher density of elements cannot be achieved. In addition, in semiconductor integrated circuits manufactured by this method, each element region is separated by a pn junction, so the barrier capacitance and leakage current of this pn junction have an adverse effect on electrical characteristics such as frequency characteristics and withstand voltage. It also had the disadvantage of having a negative impact.

また、多結晶中に素子領域を埋め込む方法では、pn接
合がないので電気的緒特性への悪影響を防止でき、各素
子領域間の間隙も狭めることができるが、なおかつ分離
のための多結晶部分のスペースに無駄があり、特に受動
素子(抵抗等)が大きな面積を要するため、素子の高密
度化の障害になるという欠点があり、このため、チップ
面積が太き(なることから歩留まり低下の原因にもなっ
ていた。
In addition, in the method of embedding the element region in polycrystal, since there is no pn junction, it is possible to prevent an adverse effect on the electrical characteristics, and the gap between each element region can be narrowed. This has the disadvantage of wasting space, and in particular, passive elements (resistors, etc.) require a large area, which is an obstacle to increasing the density of elements. It was also the cause.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明に係る半導体集積回路の製造方法は、上記問題点
を解決するために、基部半導体の各所定領域に受動素子
をそれぞれ形成する工程と、この基部半導体の受動素子
形成面上に上部半導体を接着する工程と、接着した上部
半導体の各所定領域に能動素子及び必要に応じて受動素
子をそれぞれ形成する工程と、上部半導体の各素子領域
間の間隙を除去し、各素子領域を互いに分離絶縁する工
程とを有することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a step of forming passive elements in each predetermined region of a base semiconductor, and forming an upper semiconductor on the passive element forming surface of the base semiconductor. A step of bonding, a step of forming an active element and, if necessary, a passive device in each predetermined region of the bonded upper semiconductor, and a step of removing gaps between each element region of the upper semiconductor to separate and insulate each element region from each other. It is characterized by having a step of.

〔作 用〕[For production]

基部半導体に形成される受動素子は抵抗等である。抵抗
等の受動素子は、半導体上で大きな面積を占めることに
なるが、基部半導体には受動素子のみを設けるので、後
の工程で上段に形成される能動素子等との接続に便利な
ように比較的自由に各素子を配置することができる。こ
れらの受動素子は、基部半導体上での不純物の選択拡散
等の従来からの半導体集積回路の製造工程により形成さ
れ、必要に応じて絶縁膜の形成及び高融点材料による電
極形成によって配線が行われる。
The passive element formed in the base semiconductor is a resistor or the like. Passive elements such as resistors occupy a large area on the semiconductor, but since only passive elements are provided on the base semiconductor, they can be easily connected to active elements formed on the upper stage in later steps. Each element can be arranged relatively freely. These passive elements are formed using conventional semiconductor integrated circuit manufacturing processes such as selective diffusion of impurities on a base semiconductor, and wiring is performed by forming an insulating film and electrodes using a high-melting point material as necessary. .

接着は、基部半導体及び上部半導体の接着面にそれぞれ
形成した金属層又は絶縁層を高温で加圧することにより
又はその他の確実な接着手段により行う。基部半導体及
び上部半導体は、必要ある場合は、いずれか又は双方の
接着面に予め絶縁層を形成しておく。
Adhesion is performed by pressurizing metal layers or insulating layers formed on the bonding surfaces of the base semiconductor and the upper semiconductor at high temperature, or by other reliable bonding means. If necessary, an insulating layer is previously formed on the bonding surface of either or both of the base semiconductor and the upper semiconductor.

上部半導体に形成される能動素子はトランジスタやダイ
オード等であり、必要に応じて形成される受動素子は抵
抗等である。これらの素子は、上部半導体上での不純物
拡散又はイオン注入、エピタキシャル層の形成、フォト
エツチング技術、選択エツチング技術、絶縁膜の形成及
び電極形成等の従来からの半導体集積回路の製造工程に
よって形成される。この際、各素子領域はpn接合によ
って分離する必要がないので、半導体の厚さは各素子を
形成するために必要な最小限でよい。
Active elements formed in the upper semiconductor are transistors, diodes, etc., and passive elements formed as needed are resistors, etc. These elements are formed by conventional semiconductor integrated circuit manufacturing processes such as impurity diffusion or ion implantation on the upper semiconductor, formation of an epitaxial layer, photoetching technology, selective etching technology, formation of an insulating film, and formation of electrodes. Ru. At this time, since each element region does not need to be separated by a pn junction, the thickness of the semiconductor may be the minimum required to form each element.

上部半導体の各素子領域間の除去は、フォトリングラフ
ィ技術を利用した選択エツチング等によって行う。この
半導体の除去は、上部半導体の絶縁層若しくは基部半導
体と上部半導体との間の接着層又は基部半導体の絶縁層
に達するまで行い、上部半導体の各素子領域を電気的に
確実に分離絶縁する。この半導体の除去工程は、一般的
には素子の形成工程の途上で行い、その後に絶縁膜の形
成、電極形成等が行われる。
Removal between each element region of the upper semiconductor is performed by selective etching using photolithography technology. This removal of the semiconductor is performed until reaching the insulating layer of the upper semiconductor, the adhesive layer between the base semiconductor and the upper semiconductor, or the insulating layer of the base semiconductor, thereby reliably electrically separating and insulating each element region of the upper semiconductor. This semiconductor removal process is generally performed during the element formation process, followed by the formation of an insulating film, electrode formation, etc.

〔実施例1〕 本発明の一実施例を第1図乃至第5図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below based on FIGS. 1 to 5.

本実施例は、基部半導体として結晶面が(100)のn
型シリコンウェハ1を用い、また、上部半導体として結
晶面が(100)のp型シリコンウェハ2を用い、さら
に、これらn型シリコンウェハ1とp型シリコンウェハ
2とを接着する接着層としてTi金属層3及びpt金属
層4を用いた場合を示す。
In this example, the crystal plane is (100) n as the base semiconductor.
Furthermore, a p-type silicon wafer 2 with a (100) crystal plane is used as the upper semiconductor, and a Ti metal is used as an adhesive layer to bond the n-type silicon wafer 1 and the p-type silicon wafer 2 together. A case is shown in which layer 3 and pt metal layer 4 are used.

まず、第2図に示すように、n型シリコンウェハ1は、
上面の所定箇所に受動素子としての抵抗を形成後、上面
全面に、絶縁層5を形成し、さらに、Ti金属層3及び
pt金属N4を重ねて形成する。p型シリコンウェハ2
は、下面全面に絶縁層5を形成した後に、Ti金属層3
及びPt金属層4を重ねて形成する。n型シリコンウェ
ハ1の上に形成する抵抗は、まずp型不純物を選択拡散
して抵抗層6を形成し、その上面全面を電極窓を残して
抵抗絶縁膜7で覆い、その上面に所定パターンの抵抗電
極膜8・・・を形成することにより構成される。p型不
純物の選択拡散は、n型シリコンウェハ1の上面全面を
熱酸化又は低温気相成長等によりSing又はSiN等
の膜で覆い、フォトエツチング技術、エツチング技術等
により所定箇所に窓を開口し拡散マスクを形成した上で
、p型の不純物を熱拡散等でn型シリコンウェハ1の表
層に拡散するものである。この際、後の工程で受ける熱
処理温度等を考慮して拡散条件を定め、最終的に所望の
抵抗値が得られるようにしておく。
First, as shown in FIG. 2, an n-type silicon wafer 1 is
After forming a resistor as a passive element at a predetermined location on the upper surface, an insulating layer 5 is formed on the entire upper surface, and a Ti metal layer 3 and a PT metal N4 are further formed in layers. p-type silicon wafer 2
After forming an insulating layer 5 on the entire bottom surface, a Ti metal layer 3 is formed.
and a Pt metal layer 4 are formed in an overlapping manner. To form a resistor on an n-type silicon wafer 1, first, a p-type impurity is selectively diffused to form a resistive layer 6, the entire upper surface of the resistive layer 6 is covered with a resistive insulating film 7 leaving an electrode window, and a predetermined pattern is formed on the upper surface. The resistive electrode film 8 is constructed by forming the resistive electrode film 8 . Selective diffusion of p-type impurities is achieved by covering the entire upper surface of the n-type silicon wafer 1 with a film of Sing or SiN by thermal oxidation or low-temperature vapor phase growth, and opening windows at predetermined locations using photoetching technology, etching technology, etc. After forming a diffusion mask, p-type impurities are diffused into the surface layer of n-type silicon wafer 1 by thermal diffusion or the like. At this time, the diffusion conditions are determined in consideration of the heat treatment temperature, etc. to be applied in a later step, so that the desired resistance value can be finally obtained.

抵抗絶縁膜7は、選択拡散の際の酸化膜等を除去した上
で改めて低温気相成長等で再度酸化膜を形成し、フォト
エ・ノチング技術、エツチング技術等によって所定箇所
に電極窓を開口することにより形成される。抵抗電極膜
8は、低圧CVD(Che−mical Vapour
 Deposition )法、スパッタ法、電子ビー
ム蒸着法等によりM o s W % W S iz−
、M 。
For the resistive insulating film 7, after removing the oxide film etc. during selective diffusion, an oxide film is formed again by low-temperature vapor phase growth, etc., and electrode windows are opened at predetermined locations by photo-notching technology, etching technology, etc. It is formed by The resistive electrode film 8 is formed by low pressure CVD (Chemical Vapor
Mos W % W S iz- by deposition method, sputtering method, electron beam evaporation method, etc.
,M.

Si、、’l’1siz等の高融点の金属膜をn型シリ
コンウェハ1上面全面に形成後、フォトエツチング技術
、選択エツチング技術等によって所定のパターンにエツ
チングすることによって形成される。
It is formed by forming a metal film with a high melting point such as Si, . .

抵抗電極膜8の形成にこのような高融点材料を用いたの
は、後の熱処理による溶融を防止するためである。この
抵抗層6の抵抗は、両端のコンタクト孔に接続した抵抗
電極膜8・・・によって引き出される。絶縁層5は、5
iOz、SxN若しくはAl2O3又はこれらの多層膜
よりlなり、熱酸化法、低温気相成長法又はスパッタ法
等により形成される。Ti金属層3及びPt金属層4は
、連続スパッタ法又は電子ビーム連続蒸着法により形成
する。Ti金属層3は、絶縁層5の酸化膜等に良(馴染
み、Ti金属N3とPt金属層4も真空槽内で連続的に
形成されるので、これらの金属層3・4はn型シリコン
ウェハ1及びn型シリコンウェハ2に強固に接着される
。以上の工程が本発明の構成要素である「基部半導体の
各所定領域に受動素子をそれぞれ形成する工程」に対応
する。
The reason why such a high melting point material is used to form the resistive electrode film 8 is to prevent melting during subsequent heat treatment. The resistance of this resistance layer 6 is drawn out by resistance electrode films 8 connected to the contact holes at both ends. The insulating layer 5 is 5
It is made of iOz, SxN, Al2O3, or a multilayer film thereof, and is formed by a thermal oxidation method, a low-temperature vapor phase growth method, a sputtering method, or the like. The Ti metal layer 3 and the Pt metal layer 4 are formed by continuous sputtering or continuous electron beam evaporation. The Ti metal layer 3 is compatible with the oxide film of the insulating layer 5, etc., and since the Ti metal N3 and Pt metal layer 4 are also formed continuously in the vacuum chamber, these metal layers 3 and 4 are made of n-type silicon. It is firmly bonded to the wafer 1 and the n-type silicon wafer 2. The above steps correspond to the "step of forming passive elements in each predetermined region of the base semiconductor" which is a component of the present invention.

次に、このn型シリコンウェハ1とn型シリコンウェハ
2とは、第3図に示すように、互いのPt金属層4・4
を重ね合わせて、所定の温度と圧力を加えることにより
接着する。通常圧力を加えた金属層が強固に接着を開始
するのは、その金属の融点の40%〜50%の温度範囲
である。そして、Ptの場合はこの接着開始温度が88
0を程度であることから、ここでは890℃まで加熱し
て圧力を加える。この場合、Tiとptとは金属反応を
起こしにくいので、Ti金属層3・3及び接着して一体
化したPt金属層4は安定した状態を保っている。以上
の工程が本発明の構成要素である「基部半導体の受動素
子形成面上に上部半導体を接着する工程」に対応する。
Next, as shown in FIG. 3, the n-type silicon wafer 1 and the n-type silicon wafer 2
are placed on top of each other and bonded by applying a predetermined temperature and pressure. Normally, a metal layer to which pressure is applied starts to firmly adhere in a temperature range of 40% to 50% of the melting point of the metal. In the case of Pt, this adhesion starting temperature is 88
Since 0 is a degree, here, the temperature is heated to 890° C. and pressure is applied. In this case, since Ti and pt hardly cause a metal reaction, the Ti metal layers 3, 3 and the Pt metal layer 4, which are bonded and integrated, maintain a stable state. The above steps correspond to the "step of bonding the upper semiconductor onto the passive element forming surface of the base semiconductor" which is a component of the present invention.

上記のようにしてn型シリコンウェハ1とn型シリコン
ウェハ2とが接着すると、第4図に示すように、n型シ
リコンウェハ2の上面全面を平滑エツチングし、この平
滑されたn型シリコンウェハ2の所定位置に能動素子と
してのトランジスタ等を形成する。平滑エツチングを行
う際には、n型シリコンウェハ1の下面全面に保護層を
形成する。保護層は、平滑エツチングの際のエツチング
液からn型シリコンウェハ1を保護するためのものであ
り、TiAu、CrAu等の金属2重膜からなる。平滑
エツチングは、取扱いの都合上剛性を持たせるために厚
くスライスされたn型シリコンウェハ2を素子形成のた
めの必要最小限の厚さまで削り込む作業である。エツチ
ング液は、n型シリコンウェハ2の(100)面に対し
て優先エツチングができるKOH又はN a OHの水
溶液を使用する。なお、この時、必要に応じてポリシン
グ等を行ってもよい。n型シリコンウェハ1の下面の保
護層は、平滑エツチング終了後に除去する。
When the n-type silicon wafer 1 and the n-type silicon wafer 2 are bonded together as described above, the entire upper surface of the n-type silicon wafer 2 is smoothed and etched as shown in FIG. A transistor or the like as an active element is formed at a predetermined position of 2. When smoothing etching is performed, a protective layer is formed on the entire lower surface of the n-type silicon wafer 1. The protective layer is for protecting the n-type silicon wafer 1 from an etching solution during smoothing etching, and is made of a double metal film of TiAu, CrAu, or the like. Smooth etching is an operation in which the n-type silicon wafer 2, which has been sliced thickly in order to provide rigidity for convenience of handling, is ground down to the minimum thickness necessary for forming elements. As the etching solution, a KOH or NaOH aqueous solution that can preferentially etch the (100) plane of the n-type silicon wafer 2 is used. Note that at this time, polishing or the like may be performed as necessary. The protective layer on the lower surface of the n-type silicon wafer 1 is removed after smoothing etching is completed.

上面を平滑にされたn型シリコンウェハ2にトランジス
タを形成するには、まず所定位置にn型不純物の選択拡
散によりベース層9・9を形成し、このベース層9・9
内にさらにp型不純物の選択拡散によりエミツタ層10
・10をそれぞれ形成することにより行う。なお、この
トランジスタの形成の際の処理温度はベース層9形成の
時の1000℃程度の温度が最高となるが、TiPt合
金系が溶解する可能性のある温度は1300℃程度とな
るので、接着されたPt金属層4が剥がれるようなこと
はなく安定している。また、抵抗層6は、最初の形成時
において、前述したようにこれらの処理温度を受けるこ
とを見込んだ処理をしているため、このときに所望の抵
抗値が得られる。
In order to form a transistor on the n-type silicon wafer 2 whose upper surface has been smoothed, base layers 9 and 9 are first formed at predetermined positions by selectively diffusing n-type impurities.
The emitter layer 10 is further formed by selectively diffusing p-type impurities into the
・Perform by forming 10, respectively. Note that the highest processing temperature for forming this transistor is about 1000°C when forming the base layer 9, but since the temperature at which the TiPt alloy system may melt is about 1300°C, the adhesive The coated Pt metal layer 4 does not peel off and is stable. In addition, since the resistance layer 6 is subjected to processing in anticipation of being subjected to these processing temperatures as described above when it is first formed, a desired resistance value can be obtained at this time.

以上の工程が本発明の構成要素である「接着した上部半
導体の各所定領域に能動素子及び必要に応じて受動素子
を形成する工程」の一部に対応する。
The above steps correspond to a part of the "step of forming an active element and, if necessary, a passive element in each predetermined region of the bonded upper semiconductor" which is a component of the present invention.

このようにしてp型シリコンウェハ2にトランジスタが
形成されると、第5図に示すように、各トランジスタ領
域間のp型シリコンウェハ2を除去して、それぞれ島状
のトランジスタ領域11・11を形成する。p型シリコ
ンウェハ2の除去はフッ硝酸をエツチング液として、絶
縁層5の除去はフッ酸をエツチング液として、Ti金属
層3の除去は硫酸をエツチング液として、pt金属層4
の除去は王水をエツチング液として使用しフォトエツチ
ング技術を利用した選択エツチング等により行う。以上
の工程が本発明の構成要素である「上部半導体の各素子
領域間の間隙を除去し、上部半導体の各素子領域を互い
に分離絶縁する工程」に対応する。
Once the transistors are formed on the p-type silicon wafer 2 in this way, as shown in FIG. Form. The p-type silicon wafer 2 was removed using hydrofluoric acid as an etching solution, the insulating layer 5 was removed using hydrofluoric acid as an etching solution, and the Ti metal layer 3 was removed using sulfuric acid as an etching solution.
The removal is carried out by selective etching using photo-etching technology using aqua regia as an etching solution. The above steps correspond to the "step of removing the gaps between the respective element regions of the upper semiconductor and isolating and insulating the respective element regions of the upper semiconductor from each other" which is a component of the present invention.

そして最後に、第1図に示すように、n型シリコンウェ
ハlに形成した絶縁層5の露出部分及び各トランジスタ
領域11・11の上面全面に絶縁膜12を形成し、この
絶縁膜12及びn型シリコンウェハ1に形成した絶縁層
5の必要箇所に電極窓を開口して、所定パターンの電極
膜13を形成することにより半導体集積回路を完成する
。絶縁膜12は、SiO□又はSiN等からなり、熱酸
化法又は低温気相成長法により形成する。電極窓は、フ
ォトエツチング技術、選択エツチング技術等により絶縁
膜12及び絶縁層5の一部を除去することにより開口す
る。電極膜13は、/l、 MOlW、MoSi2、W
Si2等の導電体からなり、電子ビーム蒸着法、スパッ
タ法又は低圧プラズマCVD法等により絶縁膜12及び
電極窓の上にこの導電体の膜を形成後、フォトエツチン
グ技術を利用して選択エツチングによりこの導電体の膜
を所定パターンにエツチングすることによって形成され
る。以上の工程が本発明の構成要素である「接着した上
部半導体の各所定領域に能動素子及び必要に応じて受動
素子を形成する工程」の一部に対応する。
Finally, as shown in FIG. A semiconductor integrated circuit is completed by opening electrode windows at required locations in the insulating layer 5 formed on the mold silicon wafer 1 and forming the electrode film 13 in a predetermined pattern. The insulating film 12 is made of SiO□, SiN, or the like, and is formed by a thermal oxidation method or a low-temperature vapor phase growth method. The electrode window is opened by removing a portion of the insulating film 12 and the insulating layer 5 using a photoetching technique, a selective etching technique, or the like. The electrode film 13 is /l, MOLW, MoSi2, W
A film of this conductor is formed on the insulating film 12 and the electrode window by electron beam evaporation, sputtering, or low-pressure plasma CVD, and then selectively etched using photoetching technology. It is formed by etching this conductor film into a predetermined pattern. The above steps correspond to a part of the "step of forming an active element and, if necessary, a passive element in each predetermined region of the bonded upper semiconductor" which is a component of the present invention.

なお、本実施例では、n型シリコンウェハ1とp型シリ
コンウェハ2との接着のためにTi金属層3とPL金属
層4との多重膜を用いたが、CrとCu、、CrとPt
若しくはTiとNi等の多重膜、T iS 1 % M
 o S I SW S I SCr Co等の単−合
金膜等を用いることもできる。
In this example, a multilayer film of Ti metal layer 3 and PL metal layer 4 was used for bonding n-type silicon wafer 1 and p-type silicon wafer 2, but Cr and Cu, Cr and Pt
Or a multilayer film of Ti and Ni, etc., TiS 1% M
A single alloy film such as o SI SW SI SCr Co or the like may also be used.

〔実施例2〕 本発明の他の実施例を第6図乃至第8図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。
[Embodiment 2] Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 6 to 8.

本実施例は、基部半導体として結晶面が(111)のn
型シリコンウェハ1′を用い、また、上部半導体として
結晶面が(100)のp型シリコンウェハ2を用い、さ
らに、これらn型シリコンウェハ1′とp型シリコンウ
ェハ2とを接着する接着層として絶縁層5′を用いた場
合を示す。
In this example, the crystal plane is (111) n as the base semiconductor.
A p-type silicon wafer 1' is used, and a p-type silicon wafer 2 with a (100) crystal plane is used as the upper semiconductor, and an adhesive layer for bonding these n-type silicon wafer 1' and p-type silicon wafer 2 is used. A case where an insulating layer 5' is used is shown.

まず、第6図に示すように、n型シリコンウェハ1′は
、上面の所定箇所に受動素子としての抵抗を形成し、上
面全面に絶縁層5′を形成する。
First, as shown in FIG. 6, an n-type silicon wafer 1' has resistors as passive elements formed at predetermined locations on the upper surface, and an insulating layer 5' formed over the entire upper surface.

p型シリコンウェハ2は、下面全面に、n”tl込層1
4を形成し、さらに絶縁層5′を形成する。
The p-type silicon wafer 2 has an n''tl layer 1 on the entire bottom surface.
4 is formed, and an insulating layer 5' is further formed.

n型シリコンウェハ1′の上面に形成する抵抗は、まず
p型不純物を選択拡散して抵抗層6を形成し、その上面
全面を電極窓を残して抵抗絶縁膜7で覆い、その上面に
所定パターンの抵抗電極膜8・・・を形成することによ
り構成される。この際、後の工程で受ける熱処理温度等
を考慮して拡散条件を定め、最終的に所望の抵抗値が得
られるようにしておく。抵抗電極Jl!8は、低圧CV
D法、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等によりMOlW
、WSi2、Mo5iz、Ti5iz等の高融点材料の
金属膜を、n型シリコンウェハ1′上面全面に形成後、
フォトエツチング技術、選択エツチング技術により所定
のパターンにエツチングすることによって形成される。
To form a resistor on the upper surface of the n-type silicon wafer 1', first, p-type impurities are selectively diffused to form a resistive layer 6, and the entire upper surface is covered with a resistive insulating film 7 leaving an electrode window. It is constructed by forming a resistive electrode film 8 in a pattern. At this time, the diffusion conditions are determined in consideration of the heat treatment temperature, etc. to be applied in a later step, so that the desired resistance value can be finally obtained. Resistance electrode Jl! 8 is low pressure CV
MOLW by D method, sputtering method, electron beam evaporation method, etc.
After forming a metal film of a high melting point material such as , WSi2, Mo5iz, Ti5iz, etc. on the entire upper surface of the n-type silicon wafer 1',
It is formed by etching into a predetermined pattern using photo-etching technology or selective etching technology.

この抵抗層6の抵抗は、両端のコンタクト孔に接続した
抵抗電極膜8・・・によって引き出される。n+埋込層
14は、p型シリコンウェハ2の下面全面にn型不純物
を拡散することにより形成される。絶縁層5′は、St
O□よりなり、熱酸化法、低温気相成長法等により形成
される。この絶縁層5′には、形成時に同時にP20S
及びB2O3をドープする。ノンドープのSin。
The resistance of this resistance layer 6 is drawn out by resistance electrode films 8 connected to the contact holes at both ends. The n+ buried layer 14 is formed by diffusing n-type impurities over the entire lower surface of the p-type silicon wafer 2. The insulating layer 5' is St
It is made of O□ and is formed by thermal oxidation method, low temperature vapor phase growth method, etc. This insulating layer 5' is made of P20S at the same time as it is formed.
and doping with B2O3. Non-doped Sin.

膜の融点は1700°C程度であるが、PzOsが10
%ドープされると融点は1000℃程度となり、これに
加えてB201等がドープされると融点はさらに低下す
る。従って、絶縁層5′には、少なくとも表面層が11
00℃程度で溶解するようにP2O,及びBz 03を
ドープしておく。以上の工程が本発明の構成要素である
「基部半導体の各所定領域に受動素子をそれぞれ形成す
る工程」に対応する。
The melting point of the film is about 1700°C, but when PzOs is 10
% doping, the melting point will be about 1000° C., and if B201 or the like is additionally doped, the melting point will further decrease. Therefore, the insulating layer 5' has at least a surface layer of 11
P2O and Bz 03 are doped so as to melt at about 00°C. The above steps correspond to the "step of forming passive elements in each predetermined region of the base semiconductor" which is a component of the present invention.

次に、このn型シリコンウェハ1′とp型シリコンウェ
ハ2とを、第7図に示すように、互いの絶縁層5′ ・
5′を重ね合わせて、所定の温度と圧力を加えることに
より接着する。この際、絶縁層5′ ・5′には圧力を
加えるので、5i02が溶解する1100℃より低い1
000℃以下の温度で接着を行う。以上の工程が本発明
の構成要素である「基部半導体の受動素子形成面上に上
部半導体を接着する工程」に対応する。
Next, as shown in FIG.
5' are overlapped and bonded by applying a predetermined temperature and pressure. At this time, since pressure is applied to the insulating layers 5' and 5', the temperature is lower than 1100°C at which 5i02 melts.
Adhesion is carried out at a temperature of 000°C or less. The above steps correspond to the "step of bonding the upper semiconductor onto the passive element forming surface of the base semiconductor" which is a component of the present invention.

上記のようにしてn型シリコンウェハ1′とp型シリコ
ンウェハ2とが接着すると、同じく第7図に示すように
、実施例1と同じ手順でp型シリコンウェハ2の上面全
面を平滑エツチングし、この平滑されたp型シリコンウ
ェハ2の所定値’tに能動素子としてのトランジスタ等
を形成する。上面を平滑されたp型シリコンウェハ2に
トランジスタを形成するには、まず所定位置にn型不純
物の選択拡散によりベースN9・9を形成し、このベー
ス層9・9内にさらにp型不純物の選択拡散によりエミ
ツタ層10・10をそれぞれ形成することにより行う。
After the n-type silicon wafer 1' and the p-type silicon wafer 2 are bonded together as described above, the entire top surface of the p-type silicon wafer 2 is etched to smooth it in the same manner as in Example 1, as shown in FIG. , transistors and the like as active elements are formed on the smoothed p-type silicon wafer 2 at a predetermined value 't. To form a transistor on a p-type silicon wafer 2 whose top surface has been smoothed, a base N9.9 is first formed at a predetermined position by selective diffusion of n-type impurities, and then a p-type impurity is further added to the base layer 9.9. This is done by forming the emitter layers 10, 10, respectively, by selective diffusion.

なお、このトランジスタの形成の際の処理温度はベース
層9形成の時の1000°C程度の温度が最高となるが
、5in2からなる絶縁層5′の溶解温度は1100℃
程度となるので、接着された一体化した絶縁層5′が剥
がれるようなことはなく安定している。また、抵抗層6
も、これらの温度処理が行われることを計算に入れて拡
散条件が設定されているので、これらの工程終了後に所
定の抵抗値を呈するようになっている。以上の工程が本
発明の構成要素である[接着した上部半導体の各所定領
域に能動素子及び必要に応じて受動素子を形成する工程
」に対応する。
Note that the highest processing temperature during the formation of this transistor is about 1000°C when forming the base layer 9, but the melting temperature of the insulating layer 5' consisting of 5in2 is 1100°C.
Since the bonded and integrated insulating layer 5' is not peeled off, it is stable. In addition, the resistance layer 6
However, since the diffusion conditions are set taking into consideration that these temperature treatments will be carried out, a predetermined resistance value is exhibited after these steps are completed. The above steps correspond to the component of the present invention, which is the step of forming an active element and, if necessary, a passive element in each predetermined region of the bonded upper semiconductor.

このようにしてp型シリコンウェハ2にトランジスタが
形成されると、第8図に示すように、各トランジスタ領
域間のp型シリコンウェハ2をn+埋込Ji14まで除
去して、それぞれ島状のトランジスタ領域11・11を
形成するとともに、絶縁層5′の露出部分及びこの各ト
ランジスタ領域11・11の上面全面に絶縁膜12を形
成し、この絶縁膜12及び絶縁層5′の必要箇所に電極
窓を開口して、所定パターンの電極膜13を形成するこ
とにより半導体集積回路を完成する。以上の工程が本発
明の構成要素である「上部半導体の各素子領域間の間隙
を除去し、上部半導体の各素子領域を互いに分離絶縁す
る工程」に対応する。
When transistors are formed on the p-type silicon wafer 2 in this way, as shown in FIG. At the same time as forming the regions 11, 11, an insulating film 12 is formed on the exposed portion of the insulating layer 5' and the entire upper surface of each transistor region 11, 11, and electrode windows are formed at necessary locations on the insulating film 12 and the insulating layer 5'. A semiconductor integrated circuit is completed by opening the electrode film 13 in a predetermined pattern. The above steps correspond to the "step of removing the gaps between the element regions of the upper semiconductor and isolating the element regions of the upper semiconductor from each other" which is a component of the present invention.

なお、実施例1及び実施例2では、n型シリコンウニハ
ト1′に形成する抵抗に抵抗電極膜8を形成する場合を
示したが、設計上不要な場合もあり必ずしも形成しなけ
ればならないものではない。また、実施例2では、トラ
ンジスタの特性向上のためp型シリコンウェハ2の下面
にn+埋込層14を設けた場合を示しているが、実施例
1のp型シリコンウェハ2にも同様のn1埋込層を設け
ることができる。さらに、実施例1及び実施例2では、
基部半導体及び上部半導体としてシリコンウェハを用い
た場合を示したが、これに限らず例えばGaAs又はr
nP等のIII−V族半導体、その他の半導体を使用す
ることもできる。また、実施例1及び実施例2では、バ
イポーラICについて説明したが、C−MOS−IC等
のようなユニポーラIC,その他のデバイスへの実施も
同様に可能である。
In addition, in Examples 1 and 2, a case was shown in which a resistive electrode film 8 was formed on the resistor formed on the n-type silicon urchin 1', but it may not be necessary due to the design and may not necessarily be formed. isn't it. Further, in Example 2, a case is shown in which an n+ buried layer 14 is provided on the lower surface of the p-type silicon wafer 2 in order to improve the characteristics of the transistor, but the p-type silicon wafer 2 of Example 1 also has a similar n+ buried layer 14. A buried layer can be provided. Furthermore, in Example 1 and Example 2,
Although the case where a silicon wafer is used as the base semiconductor and the upper semiconductor is shown, the present invention is not limited to this, and for example, GaAs or r
Group III-V semiconductors such as nP and other semiconductors can also be used. Further, in the first and second embodiments, a bipolar IC has been described, but it is also possible to implement the present invention in a unipolar IC such as a C-MOS-IC or other devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に係る半導体集積回路の製造方法は、以上のよう
に、基部半導体の各所定領域に受動素子をそれぞれ形成
する工程と、この基部半導体の受動素子形成面上に上部
半導体を接着する工程と、接着した上部半導体の各所定
領域に能動素子及び必要に応じて受動素子をそれぞれ形
成する工程と、上部半導体の各素子領域間の間隙を除去
し、各素子領域を互いに分離絶縁する工程とを有する構
成である。
As described above, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes the steps of forming passive elements in each predetermined region of the base semiconductor, and bonding the upper semiconductor onto the passive element forming surface of the base semiconductor. , forming an active element and, if necessary, a passive element in each predetermined region of the bonded upper semiconductor; and a step of removing gaps between each element region of the upper semiconductor and isolating and insulating each element region from each other. This is a configuration that has

これにより、上部半導体の各素子領域は、間隙の半導体
が除去されて分離絶縁されるのでpn接合を設ける必要
がなくなり、各素子領域間の間隔を狭めるとともに、電
気的緒特性に対する悪影Cを受けることもな(なる。
As a result, each element region of the upper semiconductor is separated and insulated by removing the semiconductor in the gap, so there is no need to provide a pn junction, which reduces the distance between each element region and reduces the negative effect C on electrical characteristics. I won't even receive it (naru).

また、特に大きな面積を要する受動素子をできるだけ基
部半導体に形成し、上部半導体には主に能動素子を形成
するので、大幅な素子の高密度化が可能となり、しかも
、チップ面積が小さくなるため半導体集積回路の歩留ま
りの向上を図ることができるばかりでな(、受動素子の
位置や形状の制限が緩和され設計が容易になるという効
果を奏する。
In addition, passive elements that require a particularly large area are formed in the base semiconductor as much as possible, and active elements are mainly formed in the upper semiconductor, making it possible to significantly increase the density of elements. This not only improves the yield of integrated circuits, but also eases restrictions on the position and shape of passive elements, making design easier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図乃至第5図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第1図は半導体集積回路の縦断面部分正面図、第2
図乃至第5図は半導体集積回路の製造過程を示す縦断面
部分正面図、第6図乃至第8図は本発明の他の実施例を
示すものであり、第6図は半導体集積回路の縦断面部分
正面図、第7図及び第8図は半導体集積回路の製造過程
を示す縦断面部分正面図である。 l・1′はn型シリコンウェハ(基部半導体)、2はn
型シリコンウェハ(上部半導体)、3はTi金属層、4
はpt金属層、5′は絶縁層、6は抵抗層、11はトラ
ンジスタ領域である。 特許出願人     シャープ 株式会社第1図 ′$2図 第3図 第4図
1 to 5 show one embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a vertical cross-sectional partial front view of a semiconductor integrated circuit, and FIG.
5 to 5 are vertical cross-sectional partial front views showing the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, FIGS. 6 to 8 show other embodiments of the present invention, and FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit. 7 and 8 are vertical cross-sectional partial front views showing the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit. l・1' is n-type silicon wafer (base semiconductor), 2 is n
type silicon wafer (upper semiconductor), 3 is Ti metal layer, 4
is a PT metal layer, 5' is an insulating layer, 6 is a resistance layer, and 11 is a transistor region. Patent applicant Sharp Co., Ltd. Figure 1'$2 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、基部半導体の各所定領域に受動素子をそれぞれ形成
する工程と、この基部半導体の受動素子形成面上に上部
半導体を接着する工程と、接着した上部半導体の各所定
領域に能動素子及び必要に応じて受動素子をそれぞれ形
成する工程と、上部半導体の各素子領域間の間隙を除去
し、各素子領域を互いに分離絶縁する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
1. A process of forming passive elements in each predetermined region of the base semiconductor, a process of bonding an upper semiconductor on the passive element forming surface of the base semiconductor, and a step of forming an active element and as necessary in each predetermined region of the bonded upper semiconductor. 1. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising the steps of forming passive elements accordingly, and removing gaps between each element region of an upper semiconductor to isolate and insulate each element region from each other.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8471377B2 (en) 2010-08-09 2013-06-25 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and semiconductor circuit substrate

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