发明名称 SOI型半导体装置及其制造方法
摘要 提供一种小型SOI型半导体装置。它系一种至少包括在绝缘膜(2)上形成之包含半导体层(3)之SOI基板(50),和在半导体层(3)上形成之能动型半导体元件(60)之SOI型半导体装置(1000)。在SOI型半导体装置之上能动型半导体元件(60),形成在由为斑点状分离半导体层(3)之分离区域(4)所包围之元件形成区域(70)内,在形成了能动型半导体元件(60)之元件形成区域(70)以外之半导体层(3)之一部分(80)上,形成了含有高浓度不纯物之吸收层(9),并且,在形成了能动型半导体元件(60)之元件形成区域(70)内不形成吸收层(9)。
申请公布号 TWI278061 申请公布日期 2007.04.01
申请号 TW092101362 申请日期 2003.01.22
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 山下胜重;西村久治;山崎浩务;井上真幸;佐藤嘉展
分类号 H01L21/762(2006.01) 主分类号 H01L21/762(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种SOI型半导体装置,至少包括:包含绝缘膜与形 成在上述绝缘膜上之半导体层之SOI基板;及在上述 半导体层形成主动型半导体元件之SOI型半导体装 置,其中 上述主动型半导体元件,形成在为将上述半导体层 分离为斑点状之分离区域所包围之元件形成区域 内,在上述元件形成区域,至少形成N型及P型中之一 种井(well); 在形成上述主动型半导体元件之上述元件形成区 域以外之上述半导体层之一部分,形成含有高浓度 不纯物扩散层之吸收层,加之,形成上述主动型半 导体元件之上述元件形成区域内,没有形成上述吸 收层,且上述吸收层之深度与上述井相比,相同或 者更深。 2.如请求项1之SOI型半导体装置,其中 上述吸收层系用离子布植法或杂质蒸镀法(impurity evaporation method)所形成,该吸收层之不纯物表面浓 度为11018原子/cm3以上。 3.一种SOI型半导体装置,至少包括: 包含绝缘膜与在上述绝缘膜上形成之半导体层之 SOI基板;及在上述半导体层形成之主动型半导体元 件;其中 上述主动型半导体元件,形成在为将上述半导体层 分离为斑点状之分离区域所包围之元件形成区域 内; 在上述元件形成区域,至少形成N型及P型中之一种 井(well); 在形成上述主动型半导体元件之上述元件形成区 域以外之上述半导体层之一部分,形成为捕获上述 半导体层中之重金属且包含含有晶格缺陷之破坏 层之吸收层,且,在形成上述主动型半导体元件之 上述元件形成区域内,没有形成上述吸收层,且上 述吸收层之深度与上述井相比,相同或者更深。 4.如请求项3之SOI型半导体装置,其中 上述吸收层系由氧、碳、矽或氮以离子布质法形 成。 5.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 上述吸收层,配置在分离于上述分离区域之位置。 6.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 在上述半导体层,形成复数个上述主动型半导体元 件;所有之上述主动型半导体元件,都位在距上述 吸收层1.5mm以内之范围内。 7.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 在一个上述元件形成区域,形成复数个上述主动型 半导体元件; 在包围上述元件形成区域之上述分离区域外侧,形 成有上述吸收层。 8.如请求项1~4中任一之SOI型半导体装置,其中 上述SOI基板,由矽基板、在上述矽基板上形成之上 述绝缘膜、在上述绝缘膜上形成之SOI活性层构成; 上述半导体层,系含有矽之SOI活性层; 上述SOI活性层,至少含有做为上述主动型半导体元 件之电晶体。 9.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 上述SOI型半导体装置,系半导体晶片; 在上述半导体晶片周围之区域,至少设置低电位侧 电源布线及高电位侧电源布线中之一个电源布线; 上述吸收层,形成在上述电源布线正下方之半导体 层。 10.如请求项9之SOI型半导体装置,其中 上述吸收层和上述电源布线采用电性连接。 11.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 上述SOI型半导体装置,含有切断后就成为半导体晶 片之包含复数个半导体晶片区域之晶圆状构成; 包含上述晶圆状构成之上述SOI型半导体装置,以相 邻之上述半导体晶片区域之分界部分为界线,且, 该分界线内之上述半导体层至少有一部分包含上 述吸收层。 12.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 上述SOI型半导体装置,系半导体晶片; 沿着上述半导体晶片周边,设置复数个焊接垫; 上述复数个焊接垫之至少一个之正下方或者其周 边,设置上述吸收层。 13.如请求项12之SOI型半导体装置,其中 上述吸收层,设置在离上述至少一个焊接垫之外缘 30m以内之区域(包括该焊接垫内之区域)之正下 方。 14.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 上述SOI型半导体装置,包括滙流排线路、电源布线 及接地线中之至少一个; 上述滙流排线路、电源布线及接地线之至少一个 之下方,设置上述吸收层。 15.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 在上述半导体层上,介于绝缘膜,形成被动型半导 体元件; 上述吸收层,形成在位于上述被动型半导体元件下 方之上述半导体层; 上述被动型半导体元件,至少包含电容及多晶矽电 阻中之一个。 16.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 上述SOI型半导体装置,包含复数个电路方块; 上述复数个电路方块之每一个,边长为3mm以下; 在上述复数个电路方块周边,设置上述吸收层。 17.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 上述SOI型半导体装置,包含输出电晶体; 上述输出电晶体,分割成边长小于3mm之复数个方块 ; 上述复数个方块之每一个周围,设置上述吸收层。 18.如请求项1或3之SOI型半导体装置,其中 上述SOI型半导体装置,含有大规模逻辑电路; 上述大规模逻辑电路,分割成每边长3mm以下之复数 个方块而配置; 上述复数个方块之每一个周围,设置上述吸收层。 19.一种SOI型半导体装置之制造方法,其中包括: 准备含有绝缘膜和在上述绝缘膜上形成之半导体 层之SOI基板之步骤; 在上述半导体层表面内,除成为形成主动型半导体 元件之元件形成预定区域之部分外,选择性形成包 含高浓度不纯物之吸收层之步骤; 在形成上述吸收层之步骤后或者与该步骤同一步 骤中,进行为促进包含在上述半导体层之重金属之 吸收之热处理之步骤; 在上述热处理后,在上述半导体层形成将上述元件 形成预定区域分离为斑点状且含有分离沟之分离 区域之步骤; 在由上述分离沟所包围之上述元件形成区域内,形 成主动型半导体元件之步骤。 20.一种SOI型半导体装置之制造方法,其中包括: 准备包含由半导体构成之SOI活性层之SOI基板之步 骤; 在上述半导体层表面内,除成为形成主动型半导体 元件之元件形成预定区域之部分外,选择性形成包 含高浓度不纯物之吸收层之步骤; 在上述吸收层形成后,在上述SOI活性层之表面之上 述元件形成预定区域,导入用于形成井之不纯物之 步骤; 为将导入之不纯物植入到上述元件形成预定区域 形成井,而进行热处理之步骤;及 上述热处理后,在上述半导体层形成将上述元件形 成预定区域分离为斑点状之分离区域之步骤。 21.一种SOI型半导体装置之制造方法,其中包括: 准备包含由半导体构成之SOI活性层之SOI基板之步 骤; 在上述SOI半导体层表面内,除成为形成主动型半导 体元件之元件形成预定区域之部分外,选择性形成 吸收层,为达到形成吸收层之目的而导入高浓度不 纯物之步骤; 在上述SOI活性层之表面之上述元件形成预定区域, 导入用于形成井之不纯物之步骤; 植入已导入之上述不纯物且于上述元件形成区域 形成井,并且为形成上述吸收层而进行热处理之步 骤;及 上述热处理后,在上述半导体层形成将上述元件形 成预定区域分离为斑点状之分离区域之步骤。 22.一种SOI型半导体装置之制造方法,其中包括: 准备包含绝缘膜与在上述绝缘膜上形成之半导体 层之SOI基板之步骤; 在上述半导体层表面内,除成为形成主动型半导体 元件之元件形成预定区域之部分外,形成包含高浓 度不纯物之吸收层之步骤; 在选择性导入井形成用之不纯物至上述元件形成 预定区域后,经过进行热处理而形成井之步骤; 为使上述元件形成预定区域内不包含上述吸收层, 形成包围上述半导体层之上述元件形成预定区域 之分离区域之步骤;及 在上述分离区域所包围之上述元件形成预定区域, 形成主动型半导体元件之步骤。 23.如请求项19之SOI型半导体装置之制造方法,其中 形成上述主动型半导体元件之步骤中,在1个上述 元件形成预定区域,形成复数个该主动型半导体元 件。 24.如请求项21或22之SOI型半导体装置之制造方法, 其中 形成上述分离区域之步骤中,上述吸收层系以与上 述分离区域分离之配置方式形成该分离领域。 25.如请求项19~22中任一之SOI型半导体装置之制造 方法,其中 在上述吸收层中之上述高浓度不纯物之表面浓度 为11018原子/cm3以上。 26.如请求项19~22中任一之SOI型半导体装置之制造 方法,其中 所准备之上述SOI基板,含有切断后就成为半导体晶 片之包含复数个半导体晶片区域之晶圆; 上述半导体晶片区域之每一个,包含从设置接地线 区域、设置滙流排线路区域、设置电源布线区域 、设置焊接垫区域、设置被动型半导体元件区域 之群组中至少选择一个区域;及复数个上述元件形 成预定区域; 在上述至少一个区域之上述半导体层,形成上述吸 收层。 27.如请求项19~22中任一之SOI型半导体装置之制造 方法,其中 所准备之上述SOI基板,含有切断后就成为半导体晶 片之包含复数个半导体晶片区域之晶圆; 将相邻之上述半导体晶片区域之界线部分当做分 界线,在该分界线内之半导体层形成上述吸收层。 28.如请求项19~22中任一之SOI型半导体装置之制造 方法,其中 所准备之上述SOI基板,含有切断后就成为半导体晶 片之包含复数个半导体晶片区域之晶圆; 上述半导体晶片区域之每一个,包含复数个电路方 块之形成区域; 上述各电路方块形成区域,含有边长小于3mm之尺寸 ;在位于该电路方块形成区域周围之上述半导体层 ,形成上述吸收层。 图式简单说明: 图1(a),系显示本发明实施方式1相关之包含在SOI型 半导体装置1000之中能动型半导体元件(CMOS晶体管) 之主要构成部分之模式平面图。图1(b),系显示图1( a)中X-X'断面图。 图2(a)及图2(b),系说明吸收层9吸收重金属之原理图 。 图3中,自图3(a)至图3(d),系为说明实施方式1相关之 SOI型半导体装置1000制造方法之步骤断面图。 图4中,自图4(a)至图4(d),系为说明实施方式1相关之 SOI型半导体装置1000制造方法之步骤断面图。 图5中,自图5(a)至图5(d),系为说明实施方式1相关之 SOI型半导体装置1000制造方法之步骤断面图。 图6中,自图6(a)至图6(c),系为说明实施方式1相关之 SOI型半导体装置1000制造方法之步骤断面图。 图7中,自图7(a)至图7(d),系为说明实施方式1相关之 SOI型半导体装置1000其他制造方法之步骤断面图。 图8中,自图8(a)至图8(c),系为说明实施方式1相关之 SOI型半导体装置1000其他制造方法之步骤断面图。 图9(a)及图9(b),系显示本发明实施方式2相关之SOI型 半导体装置之第一构成之模式平面图。图9(c),系 显示形成离散型吸收层之构成平面图。 图10,系显示图9中A-A'断面构成之模式图。 图11,系显示本发明实施方式2相关之SOI型半导体装 置之第二构成模式平面图。 图12,系显示本发明实施方式2相关之SOI型半导体装 置之第三构成模式平面图。 图13,系显示本发明实施方式2相关之SOI型半导体装 置之第四构成模式平面图。 图14,系显示本发明实施方式2相关之SOI型半导体装 置之第五构成模式平面图。 图15,图14中之A-A'断面图。 图16,图14中之B-B'断面图。 图17,图14中之C-C'断面图。 图18(a),系从前之SOI型半导体装置之CMOS晶体管平面 图。图18(b),系图18(a)中之Y-Y'断面图。
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