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JP3287436B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JP3287436B2
JP3287436B2 JP26046693A JP26046693A JP3287436B2 JP 3287436 B2 JP3287436 B2 JP 3287436B2 JP 26046693 A JP26046693 A JP 26046693A JP 26046693 A JP26046693 A JP 26046693A JP 3287436 B2 JP3287436 B2 JP 3287436B2
Authority
JP
Japan
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semiconductor device
substrate
semiconductor
silicon
layer
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靖朋 藤山
一隆 柳田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁物基板上の半導体
装置及びその作製方法に関し、特に、Silicon
On Insulater(以下、SOIと記す)構造
を持つ半導体装置及びその作製方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device on an insulating substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a silicon device.
The present invention relates to a semiconductor device having an On Insulator (hereinafter referred to as SOI) structure and a method for manufacturing the same.

【0002】より詳しくは、単結晶半導体基板に高機
能、高性能電子デバイスや集積回路、等の半導体装置を
形成した後、これを支持基板にて支持し、裏面から単結
晶半導体基板の半導体装置部分を除いて単結晶半導体基
板を除去し、最後に電気的絶縁層を形成することで電気
的絶縁層上に半導体装置を配置した構造を有するSOI
構造の半導体装置及びその作製方法に関するものであ
る。
More specifically, after a semiconductor device such as a high-performance, high-performance electronic device or integrated circuit is formed on a single crystal semiconductor substrate, the semiconductor device is supported by a support substrate, and the semiconductor device of the single crystal semiconductor substrate is formed from the back surface. SOI having a structure in which a semiconductor device is arranged on an electrical insulating layer by removing a single crystal semiconductor substrate except for a portion and finally forming an electrical insulating layer
The present invention relates to a semiconductor device having a structure and a manufacturing method thereof.

【0003】[0003]

【従来の技術】SOI技術は、通常のシリコン集積回路
を作製するバルクのシリコン基板では到達し得ない数々
の優位点を有することから、多くの研究がなされてき
た。
2. Description of the Related Art Much research has been made on SOI technology because it has a number of advantages that cannot be attained with a bulk silicon substrate for fabricating ordinary silicon integrated circuits.

【0004】即ち、SOI技術を利用することで、 1.誘電体分離が容易で高集積化が可能、 2.放射線耐性に優れている、 3.浮遊容量が低減され高速化が可能、 4.ラッチアップ(latch up)を防止でき、高
耐圧特性が向上する、等の優位点が得られる。
[0004] That is, by using the SOI technology, 1. Dielectric separation is easy and high integration is possible. 2. Excellent radiation resistance. 3. Higher speed due to reduced stray capacitance. Advantages such as latch-up can be prevented and high withstand voltage characteristics can be improved.

【0005】比較的近年には、Zone Meltin
g Recrystallization法(以下、Z
MRと記す)や、Seperation by Ion
Implanted Oxygen法(以下、SIM
OXと記す)、貼り合わせSOI法、等のSOI基板作
製方法が提案されている。
[0005] Relatively recently, Zone Meltin
g Recrystallization method (hereinafter referred to as Z
MR), Separation by Ion
Implanted Oxygen method (hereinafter referred to as SIM
OX), a bonding SOI method, and the like, have been proposed.

【0006】ZMR法とは、SiO2 膜で被覆された単
結晶シリコン基板の一部に開口部を設け、その上に堆積
した非晶質或いは多結晶シリコン層に電子線、レーザ
光、等のエネルギービームを収束して照射するか、また
は棒状ヒータにより帯状に溶融領域を走査して開口部の
単結晶基板面をシードにした溶融再結晶により単結晶シ
リコン層をSiO2 膜上に成長させるものである。この
方法では、比較的大規模な集積回路も試作されている
が、依然として亜粒界等の結晶欠陥が多数残留してお
り、小数キャリアデバイスを作製するに至っていない。
また、制御性、生産性の点で多くの課題を抱えている。
In the ZMR method, an opening is provided in a part of a single crystal silicon substrate covered with a SiO 2 film, and an amorphous or polycrystalline silicon layer deposited thereon is exposed to an electron beam, a laser beam, or the like. A single crystal silicon layer is grown on a SiO 2 film by converging an energy beam and irradiating it, or by scanning a molten region in a strip shape using a rod-shaped heater and melting and recrystallizing the single crystal substrate surface at the opening as a seed. It is. In this method, a relatively large-scale integrated circuit is also experimentally manufactured, but a large number of crystal defects such as sub-grain boundaries still remain, and a minority carrier device has not been manufactured.
In addition, there are many problems in controllability and productivity.

【0007】また、SIMOX法は、シリコン単結晶基
板中に酸素をイオン注入することによりシリコン単結晶
基板の内部にSiO2 層を形成する方法である。この技
術は0.1ミクロン以下の極薄シリコン活性層を形成で
きるだけではなく、シリコンプロセスとの整合性が良い
ことから、現在最も成熟した手法である。
The SIMOX method is a method in which oxygen is ion-implanted into a silicon single crystal substrate to form an SiO 2 layer inside the silicon single crystal substrate. This technique is currently the most mature technique because it can form an ultra-thin silicon active layer of 0.1 μm or less and has good compatibility with a silicon process.

【0008】しかしながら、SiO2 層を形成するため
に1018ions/cm2 以上もの酸素イオンを注入す
る必要が有り、その注入時間は長く生産性に問題があ
る。しかも、高価なイオン注入装置を必要とする事から
必然的にその作製コストは高くなるという問題が有る。
また、SiO2 層によりシリコン単結晶内部を膨張、拡
張するためにSiO2 層上のシリコン単結晶薄膜層に応
力による結晶欠陥を発生させるという問題がある。
However, it is necessary to implant oxygen ions of 10 18 ions / cm 2 or more in order to form the SiO 2 layer, and the implantation time is long, and there is a problem in productivity. In addition, there is a problem that the production cost is inevitably high because an expensive ion implantation apparatus is required.
Further, expansion of internal silicon single crystal by the SiO 2 layer, there is a problem of generating a crystal defect caused by a stress in the silicon single crystal thin film layer on the SiO 2 layer to extend.

【0009】これらに比べて貼り合わせSOI法は、単
結晶シリコン基板と同一、或いは異種の支持基板を互い
に鏡面研磨しその平坦面同士をSiO2 層、等を介して
貼り合わせ、熱処理を経た後に活性層となるべき片方の
単結晶シリコン基板を研磨して、絶縁膜上に単結晶シリ
コン薄膜を残すものである。
On the other hand, in the bonding SOI method, a support substrate of the same or different type from a single crystal silicon substrate is mirror-polished with each other, and the flat surfaces thereof are bonded together via an SiO 2 layer or the like, and after heat treatment, One of the single-crystal silicon substrates to be an active layer is polished to leave a single-crystal silicon thin film on the insulating film.

【0010】この方法では、バルクそのものを活性層と
して使用することから良好な結晶品位が得られ、容易に
SOI基板が得られる技術として近年注目されている。
In this method, since the bulk itself is used as the active layer, good crystal quality is obtained, and attention has recently been paid to a technique for easily obtaining an SOI substrate.

【0011】反面、硬質基板を貼り合わせることから接
合面の平坦性、及び清浄性が確保されていないと接合界
面に未接合の空隙を残留し、接合後に通常1ミクロン以
下の厚みの単結晶シリコン薄膜とするためにシリコン・
プロセス工程において重大な問題を引き起こす活性層の
欠落を生じやすい。
On the other hand, if the flatness and cleanliness of the bonding surface are not ensured due to the bonding of the hard substrate, unbonded voids will remain at the bonding interface, and after bonding, single-crystal silicon having a thickness of generally 1 μm or less will be obtained. Silicon for thin film
Active layers are likely to be missing, which can cause significant problems in the process steps.

【0012】また前例と異なり、機械研磨や化学的エッ
チングにより単結晶シリコン基板を薄膜化する必要があ
る。SOIとして1ミクロンのシリコン薄膜を想定する
と、厚み精度は±0.1ミクロン以下が要求される。
Further, unlike the previous example, it is necessary to reduce the thickness of the single crystal silicon substrate by mechanical polishing or chemical etching. Assuming a silicon thin film of 1 micron as the SOI, the thickness accuracy is required to be ± 0.1 microns or less.

【0013】一方、透明化の要求から支持基板にガラ
ス、等の異種材料を使用する場合は、1100℃にもお
よぶ貼り合わせ時の熱処理において熱膨張係数の違いに
より基板の破壊や剥離が生じるという問題がある。
On the other hand, when a different material such as glass is used for the support substrate due to the requirement for transparency, the substrate is likely to be broken or peeled off due to a difference in thermal expansion coefficient in the heat treatment at the time of bonding up to 1100 ° C. There's a problem.

【0014】一般に、高温のシリコンプロセスに整合さ
せるために耐熱性に優れた高価な石英ガラスが使用され
るが、熱応力低減の目的から熱処理前の単結晶シリコン
薄膜の厚さは0.5ミクロン以下に制限され、研磨精度
は更に厳しくなる。
In general, expensive quartz glass having excellent heat resistance is used in order to match a high temperature silicon process. However, in order to reduce thermal stress, the thickness of a single crystal silicon thin film before heat treatment is 0.5 μm. The polishing accuracy is further restricted as follows.

【0015】また、必然的に2枚の基板から1枚の基板
を作製する事になるためコストが高くなるという問題が
ある。低コスト化の観点から支持基板として低融点ガラ
スのような低価格基板を使用することも検討されている
が、耐熱性に問題があり低温シリコンプロセスの開発が
前提となり、現状では実用的な周辺プロセスが確立され
ていない。
In addition, since one substrate is necessarily produced from two substrates, there is a problem that the cost is increased. From the viewpoint of cost reduction, the use of a low-cost substrate such as low-melting glass as a support substrate is also being considered, but there is a problem with heat resistance and the development of a low-temperature silicon process is premised. Process not established.

【0016】しかも、低融点ガラスは色々な化合物が添
加されている。特に、アルカリ・イオンによるシリコン
・プロセスの汚染は半導体装置の動作安定性に重大な問
題を引き起こす。
Moreover, various compounds are added to the low melting point glass. In particular, contamination of the silicon process by alkali ions causes serious problems in the operational stability of the semiconductor device.

【0017】これら半導体装置形成前にSOI基板を作
製する方法に対して、単結晶シリコン基板上に半導体装
置を形成した後、この表面にポリイミドやエポキシ、或
いはボロン・リン・シリケート・ガラス(以下、BPS
Gと記す)やワックス等の接着剤を介して第1の支持基
板に接着し、単結晶シリコン基板の裏面を研磨、等で除
去し、更に除去面に接着剤を介して他の第2の支持基板
を接着し、第1の支持基板及びその接着剤を除去して集
積配置された素子が形成されたSOI構造の基板を完成
する方法も提案されている。
In contrast to these methods of manufacturing an SOI substrate before forming a semiconductor device, a semiconductor device is formed on a single-crystal silicon substrate, and then polyimide, epoxy, or boron-phosphorous silicate glass (hereinafter, referred to as “polysilicon”) is formed on the surface. BPS
G) or an adhesive such as wax or the like, is adhered to the first support substrate, the back surface of the single crystal silicon substrate is polished or the like is removed, and another second surface is attached to the removed surface via an adhesive. There has also been proposed a method of bonding a support substrate, removing the first support substrate and its adhesive, and completing a substrate having an SOI structure in which integratedly arranged elements are formed.

【0018】この方法は積層すべき回路を事前に作製
し、最終段階で支持基板に貼り合わせ、半導体基板側裏
面から半導体装置を研ぎ出すもので、デバイス・トラン
スファ(Device Transfer:以下、DT
と略記す)法SOIと呼ばれ、ニェーレン、等によっ
て、最初にその方法が提案された(J.A.van N
ielen,M.J.J.Theunissen an
d J.A.Appels,Philips Tech
nical Review,vol.31,no.7/
8/9,pp.271−275,1970。あるいは、
米国特許USP3677846)。
In this method, a circuit to be laminated is prepared in advance, bonded to a support substrate in the final stage, and a semiconductor device is polished from the back surface of the semiconductor substrate. Device transfer (hereinafter referred to as DT)
This method is called the SOI method, and was first proposed by Nieren et al. (JA van N).
IElen, M .; J. J. Theunissen an
d J. A. Appels, Philips Tech
physical Review, vol. 31, no. 7 /
8/9, pp. 271-275, 1970. Or,
U.S. Pat. No. 3,677,846).

【0019】その作製方法を図5(A)から(E)を用
いて紹介する。
The manufacturing method will be described with reference to FIGS.

【0020】まず図5(A)に示すように、n+ 型単結
晶シリコンウェ−ハ36上のn型エピタキシャル層37
にUHF帯MOSトランジスタ38を衆知のシリコンプ
ロセスを用いて形成する。次に図5(B)に示すよう
に、表面にワックス39を介してガラス基板40を貼り
付ける。更に図5(C)に示すように、トランジスタの
裏面のn+ 型単結晶シリコン36及びn型エピタキシャ
ル層37を電気化学的エッチングにより除去し厚さ2ミ
クロンと薄くする。次に、図5(D)に示すように、ワ
ックスとガラス基板を取り除く。最後に、図5(E)に
示すように、トランジスタ裏面(前記エッチング面)に
ポリマー41を塗布し、セラミックス基板42に接着し
て支持するものであった。
First, as shown in FIG. 5A, an n-type epitaxial layer 37 on an n + -type single crystal silicon wafer 36 is formed.
Next, a UHF band MOS transistor 38 is formed using a well-known silicon process. Next, as shown in FIG. 5B, a glass substrate 40 is attached to the surface via a wax 39. Further, as shown in FIG. 5C, the n + -type single crystal silicon 36 and the n-type epitaxial layer 37 on the back surface of the transistor are removed by electrochemical etching to reduce the thickness to 2 μm. Next, as shown in FIG. 5D, the wax and the glass substrate are removed. Finally, as shown in FIG. 5E, a polymer 41 is applied to the back surface of the transistor (the etched surface), and is adhered and supported on a ceramic substrate.

【0021】その後、薄膜化方法の改良として、単結晶
シリコン薄膜とのエッチング液に対する選択性を利用し
てLOCOS(Local Oxidation of
Silicon)酸化層をストッパとし、ポリッシン
グによる機械研磨とアミン系エッチング液による化学エ
ッチングを併用する選択ポリッシング・トランスファ法
によるバイポーラ型トランジスタの石英基板への転写方
法が、浜口、等により報告された(第46回応用物理学
会学術講演会・講演予稿集、講演番号1p−V−9、1
985年)。
Then, as an improvement of the thinning method, LOCOS (Local Oxidation of LOCOS) is utilized by utilizing the selectivity of the single crystal silicon thin film to the etching solution.
Hamaguchi et al. Reported a method of transferring a bipolar transistor to a quartz substrate by a selective polishing transfer method using a combination of mechanical polishing by polishing and chemical etching with an amine-based etchant using an oxide layer as a stopper (No. 46th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics, Proceedings of the Lecture, Lecture No. 1p-V-9, 1
985).

【0022】ここではポリイミドを接着剤として石英ガ
ラス基板で支持する構造となっていた。
In this case, the structure is such that polyimide is supported on a quartz glass substrate as an adhesive.

【0023】一方、光学レンズとしてガラス材料からな
るブロックを例えば非球面形状を有する金型を用いてモ
ールド加工する技術が工業的に実用化されている(特公
昭54−38126。特開昭52−45613。特開昭
58−84134。松坂 健三:応用機械工学、4月
号、pp.159〜165、1986年)。
On the other hand, a technique of molding a block made of a glass material as an optical lens using, for example, a mold having an aspherical shape has been industrially practically used (Japanese Patent Publication No. 54-38126; Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 52-38126). 45613. JP-A-58-84134, Kenzo Matsuzaka: Applied Mechanical Engineering, April, pp. 159-165, 1986).

【0024】これは加圧成形法に類し、窒素雰囲気中で
ガラス材料をその屈伏点(At)温度程度に加熱して軟
化させ、金型で押圧してその形状に変形加工するもので
ある。複雑な非球面形状を切削、研磨すること無く金型
内で一発加工ができることからレンズ加工の省力化、低
コスト化の手段として注目されている。しかも、光学ガ
ラスはその屈折率、分散などの光学性能により200種
類以上もあり、屈伏点は400〜750℃の広い範囲に
分布している。また、加圧成形可能なガラス材料という
観点からは電気的絶縁性のものから導電性のものまで豊
富に提供されている。
This is similar to a pressure molding method, in which a glass material is heated to about its yield point (At) temperature in a nitrogen atmosphere to soften the glass material, and then pressed by a mold and deformed into its shape. . Since one-shot processing can be performed in a mold without cutting and polishing a complicated aspherical shape, it is attracting attention as a means of saving labor and cost of lens processing. Moreover, there are more than 200 types of optical glass depending on the optical performance such as the refractive index and dispersion, and the sag points are distributed over a wide range of 400 to 750 ° C. Further, from the viewpoint of a glass material that can be press-formed, a wide variety of materials are provided, from electrically insulating materials to conductive materials.

【0025】しかしながら、半導体集積回路技術、特に
低融点ガラス平板を支持基板として使用する例は、従来
から低温堆積可能なアモルファス・シリコン半導体薄膜
を利用した半導体装置においては一般的であるが、高温
プロセスであり少数キャリア・デバイス作製をその主流
とする単結晶シリコン・プロセスにおいては前記の理由
から応用されていない。
However, the semiconductor integrated circuit technology, in particular, an example in which a low melting point glass flat plate is used as a support substrate is generally used in a semiconductor device using an amorphous silicon semiconductor thin film which can be deposited at a low temperature. However, it has not been applied to the single crystal silicon process whose mainstream is the fabrication of minority carrier devices for the above-mentioned reason.

【0026】図6は、ガラス材料の一般的な膨張曲線を
示すものである。ガラス材料を室温から加熱すると直線
に近い形で膨張し、ある温度になると急に膨張が大きく
なる。これはガラスが弾性状態から粘弾性状態に移るこ
とを意味し、2つの直線の延長線の交点を転移点(T
g)という。温度をさらに上げていくと伸びは止まり、
逆に縮んだような曲線になる。これはガラスの軟化によ
るへたりのためで、この温度を屈伏点(At)という。
この温度以上では比較的容易にガラスを変形させること
ができるが、冷却中に再結晶化、等の組成変化や表面と
内部との収縮固化の差による引っ張り応力により変形を
生じる場合がある。従って、転移点以上屈伏点以下の温
度領域での伸びの急激な変化を利用しさらに加圧するこ
とで軟化不足を補う加圧成形が行われる。
FIG. 6 shows a general expansion curve of a glass material. When a glass material is heated from room temperature, it expands in a shape close to a straight line, and at a certain temperature, the expansion suddenly increases. This means that the glass transitions from an elastic state to a viscoelastic state, and the intersection of two straight extensions is defined as the transition point (T
g). When the temperature is further increased, the growth stops,
Conversely, it becomes a curve that shrinks. This is due to sagging due to softening of the glass, and this temperature is called the yield point (At).
Above this temperature, the glass can be deformed relatively easily, but deformation may occur due to a compositional change such as recrystallization during cooling or a tensile stress due to a difference in shrinkage and solidification between the surface and the inside. Therefore, pressure forming is performed to compensate for insufficient softening by further applying pressure using a rapid change in elongation in a temperature range from the transition point to the yield point.

【0027】衆知のごとく、高温のシリコン・プロセス
においては、最終層としての無機パッシベーション材料
としてSiO2 や、BPSG、リン・シリケート・ガラ
ス(以下、PSGと記す)、等の薄膜をChemica
l Vapor Deposition(以下CVDと
記す)法で堆積形成する例や、PbOやSiO2 を主成
分とする低融点ガラス薄膜をガラス沈着法を用いて形成
する方法などが実用化されているが、何れの形成方法も
支持基板となるような厚膜を形成すると、熱による線膨
張係数の違いによりクラックを発生するという問題があ
り、数千オングストローム程度の薄膜に限って利用され
ている。
As is well known, in a high-temperature silicon process, a thin film of SiO 2 , BPSG, phosphorus silicate glass (hereinafter, referred to as PSG) or the like as an inorganic passivation material as a final layer is used as a chemical layer.
Examples of deposition and formation by l Vapor Deposition (hereinafter, referred to as CVD) and a method of forming a low melting point glass thin film containing PbO or SiO 2 as a main component by a glass deposition method have been put to practical use. When a thick film is formed so as to be a supporting substrate, there is a problem that a crack is generated due to a difference in linear expansion coefficient due to heat, and the method is used only for a thin film of about several thousand angstroms.

【0028】また、従来のポリッシングに替わる研磨技
術として、森等によりElastic Emissio
n Machining(以下、EEMと記す)法やC
hemical Vaporization Mach
ining(以下、CVMと記す)法、あるいは、ボリ
ンジャー等によりPlasma−AssistedCh
emical Etching(以下、PACEと記
す)法、等の表面加工法が提案されている(EEM法に
関しては、森 勇蔵、他:精密機械、43巻、5号、p
p.20〜26、1977年。CVM法に関しては森
勇蔵、他:精密工学会春季大会学術講演会講演論文集、
M23、pp.517〜518、1991年。PASE
法に関しては、L.D.Bollinger and
C.B.Zarowin,“Rapid,Non−me
chanical,DamageFree Figur
ing of Optical Surfaces U
sing Plasma−Assisted Chem
ical Etching(PACE),”SPIE
Vol.966,Advances in Fabri
cation and Metrology for
Optics and Large Optics,P
P.82−90(1988))。
As a polishing technique that replaces the conventional polishing technique, Mori et al.
n Machining (hereinafter referred to as EEM) method and C
chemical Vaporization Mach
Plasma-Assisted Ch by ining (hereinafter referred to as CVM) method or Bollinger or the like.
A surface processing method such as an electronic etching (hereinafter referred to as PACE) method has been proposed (for the EEM method, Yuzo Mori, et al .: Precision Machinery, Vol. 43, No. 5, p.
p. 20-26, 1977. For the CVM method, Mori
Yuzo, et al .: Proceedings of the Japan Society for Precision Engineering Spring Conference
M23, pp. 517-518, 1991. PASE
As for the law, D. Bollinger and
C. B. Zarowin, "Rapid, Non-me
chemical, Damage Free Figur
ing of Optical Surfaces U
sing Plasma-Assisted Chem
Ial Etching (PACE), "SPIE
Vol. 966, Advances in Fabri
Cation and Metrology for
Optics and Large Optics, P
P. 82-90 (1988)).

【0029】CVM法はプラズマ・ドライ・エッチング
の一種であり、1×105 Pa(パスカル)の高圧力S
6 (六フッ化硫黄)ガス雰囲気下で平行平板電極間に
144MHz(メガ・ヘルツ)のVHF帯高周波を印加
してカソード電極に局在する高密度プラズマを生起し、
電気的に中性のフッ素ラジカルを使って被加工物表面を
エッチング除去するものである。シリコン表面を除去す
る場合、加工速度50ミクロン/分以上で従来の機械加
工同様の加工速度が得られ、しかも0.01ミクロン以
上の表面精度が得られることが報告されている。
The CVM method is a kind of plasma dry etching and has a high pressure S of 1 × 10 5 Pa (Pascal).
In a F 6 (sulfur hexafluoride) gas atmosphere, a VHF band high frequency of 144 MHz (megahertz) is applied between parallel plate electrodes to generate high-density plasma localized at the cathode electrode,
The workpiece surface is etched away using electrically neutral fluorine radicals. It has been reported that when removing the silicon surface, a processing speed similar to conventional machining can be obtained at a processing speed of 50 μm / min or more, and a surface accuracy of 0.01 μm or more can be obtained.

【0030】従来のポリッシングは加工精度が±3ミク
ロンと粗く、加工表面に与えるダメージが表面光起電力
効果(Surface Photovoltage:以
下、SPVと記す)を用いた局在準位密度分布の変化に
よる評価ではアルゴン・イオン・スパッタ並に大きいの
に比べて、CVM法は加工後の表面に与える結晶欠陥や
不純物混入などのダメージが化学エッチング並に低いこ
とが報告されている。しかも、大面積領域の加工が可能
なことからウェーハ表面加工にとって理想的な加工方法
であると考えられる。
The conventional polishing has a rough processing accuracy of ± 3 μm, and damage to a processed surface is evaluated by a change in a localized level density distribution using a surface photovoltaic effect (hereinafter referred to as SPV). It is reported that damage such as crystal defects and impurity contamination on the processed surface of the CVM method is as low as that of chemical etching, as compared with that of argon ion sputtering. Moreover, since it is possible to process a large area, it is considered to be an ideal processing method for wafer surface processing.

【0031】また、EEM法は懸濁液中にある低弾性体
ポリウレタン回転球と加工物表面との間に生じる流体潤
滑現象を利用する加工方法で、ZrO2 (酸化ジルコニ
ウム)、等の粉末粒子を加工物表面に供給し、数十Å
(オングストローム)程度の相互に接触した非常に狭い
領域で一種の原子間結合を発生させ、この結合による原
子単位の極微小量弾性破壊により加工物表面を除去する
ものである。除去領域の移動はNC(Numerica
lly Controlled)にて行うことから比較
的狭い領域の加工となるが、CVM法同様に高精度に、
且つ前記SPV法による評価では化学エッチング並のダ
メージに抑えた表面加工が可能である。
The EEM method is a processing method utilizing a fluid lubrication phenomenon generated between a low-elastic polyurethane rotating sphere in a suspension and the surface of a workpiece, and powder particles such as ZrO 2 (zirconium oxide) are used. To the surface of the workpiece,
(Angstrom) A kind of interatomic bond is generated in a very small area in contact with each other, and the surface of the workpiece is removed by an extremely small amount of elastic destruction in atomic units due to the bond. The removal area is moved by NC (Numerica)
(Controlled), processing is performed in a relatively narrow area, but with high accuracy similar to the CVM method.
In addition, in the evaluation by the SPV method, it is possible to perform surface processing while suppressing damage to the level of chemical etching.

【0032】[0032]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の方法ではSOI構造を特徴とする高性能半導体装置
を試作的に作製できるレベルにまで到達しているにもか
かわらず、その生産性、及び作製コストから十分に実用
的なレベルに達しているとは評価し難い。
As described above, although the conventional method has reached a level at which a high-performance semiconductor device characterized by an SOI structure can be manufactured on a trial basis, its productivity is high. It is difficult to evaluate that the method has reached a sufficiently practical level from the viewpoint of manufacturing cost.

【0033】例えば、貼り合わせSOI基板でさえその
価格は現在一般に市販されているシリコン・ウェーハの
約5倍程度の価格になると予測されている。従って、実
用化に際してはウェーハ作製コストに見合った付加価値
を有する高性能半導体装置の開発や、その作製コストを
現在のLSI並に引き下げる努力が必要となる。
For example, even a bonded SOI substrate is expected to be about five times as expensive as silicon wafers currently commercially available. Therefore, for practical use, it is necessary to develop a high-performance semiconductor device having an added value commensurate with the wafer fabrication cost and to reduce the fabrication cost to the level of the current LSI.

【0034】これらに比べてDT法は、従来のシリコン
・プロセスを使用できる利点があるばかりでなく、素子
形成後に安価な基板により半導体装置を支持することも
可能なことから有利である。
In comparison with the above, the DT method is not only advantageous in that a conventional silicon process can be used, but also advantageous in that a semiconductor device can be supported by an inexpensive substrate after element formation.

【0035】反面、数ミクロンの高さ及び数十から数百
ミクロンの幅におよぶ複雑な凹凸を有する半導体装置形
成面と支持基板を貼り合わせるものであることから、使
用される接着剤としては凹凸を十分に充填し、且つ平坦
化するための性質として硬化前は低粘度で有ることが必
要となる。また、硬化後は裏面除去時の半導体装置と支
持基板との接着強度を補償すると同時に、硬化に際して
は接着剤の収縮による配線の断線や応力による半導体装
置特性の変動、等を発生させないことが要求される。
On the other hand, since a semiconductor device formation surface having a complicated unevenness having a height of several microns and a width of several tens to several hundreds of microns is bonded to a support substrate, the adhesive used is Is required to have a low viscosity before curing as a property for sufficiently filling and flattening. In addition, after curing, it is necessary to compensate for the adhesive strength between the semiconductor device and the supporting substrate when the back surface is removed, and at the same time, to prevent the disconnection of the wiring due to the contraction of the adhesive and the fluctuation of the characteristics of the semiconductor device due to the stress during the curing. Is done.

【0036】半導体装置の支持基板への転写後は、素子
構造やゲート長に依存するが例えばn型MOS FET
のベース領域の裏面を除去すると、加工精度はトランジ
スタの動作特性、例えばしきい値電圧(Vth)や最大
相互インダクタンス(gm)に敏感に影響を及ぼし、ゲ
ート長が1.5ミクロンの時、デバイス活性層厚が0.
3ミクロンより薄くなるとその影響が顕著になることが
報告されている。
After the transfer of the semiconductor device to the supporting substrate, it depends on the element structure and the gate length.
When the back surface of the base region is removed, the processing accuracy sensitively affects the operation characteristics of the transistor, for example, the threshold voltage (Vth) and the maximum mutual inductance (gm). The active layer thickness is 0.
It is reported that the effect becomes significant when the thickness is less than 3 microns.

【0037】また、シリコンウェーハの最終研磨におい
ては、機械研磨によるシリコン活性層への結晶欠陥の発
生を避けるため、最終層の除去にはポリッシングを使用
するが、その精度は±3ミクロン程度と低い。このた
め、前記浜口等により提案されているように単結晶シリ
コン基板にシリコン酸化膜エッチング停止領域を形成
し、ポリッシング・クロスとアミン系エッチング液を併
用した機械化学的エッチングによる選択ポリッシング法
により高精度に裏面の除去を行う必要がある。ところ
が、既に説明したようにポリッシングによるダメージは
避けられないという問題が潜在する。
In the final polishing of the silicon wafer, polishing is used to remove the final layer in order to avoid generation of crystal defects in the silicon active layer due to mechanical polishing, but the accuracy is as low as about ± 3 μm. . For this reason, a silicon oxide film etching stop region is formed on a single crystal silicon substrate as proposed by Hamaguchi et al., And high precision is achieved by a selective polishing method based on mechanochemical etching using a polishing cloth and an amine-based etchant together. It is necessary to remove the back surface. However, as described above, there is a problem that damage due to polishing is inevitable.

【0038】従来、前記ニェーレン、等によりエッチン
グ停止層として高濃度不純物層をエッチング停止層とす
る化学的エッチングのみを使用する方法も検討された
が、半導体装置形成時の高温処理による高濃度不純物層
からの活性層への不純物拡散の問題を含んでいる。
Conventionally, a method using only chemical etching using a high-concentration impurity layer as an etching stop layer as an etching stop layer by the above-mentioned Nieren, etc. has been studied. This involves the problem of impurity diffusion from the active layer to the active layer.

【0039】従来のDT法では、トランジスタ裏面のシ
リコン層除去に際してトランジスタ層を第1の基板にて
支持し、薄膜化後はこれを取り外して再び第2の支持基
板に接着していたため工程が複雑となり、第1の支持基
板およびその接着層はトランジスタの裏面除去工程にの
み使用されることから無駄な材料消費を強いることとな
っていた。
In the conventional DT method, the transistor layer is supported by the first substrate when the silicon layer on the back surface of the transistor is removed, and after thinning, the transistor layer is removed and adhered to the second support substrate again, so that the process is complicated. Thus, the first support substrate and its adhesive layer are used only in the step of removing the back surface of the transistor, so that unnecessary material consumption is forced.

【0040】そこで、一回の転写工程のみでSOI構造
を形成し、LOCOS酸化膜を貫通して裏面配線を施す
方法も提案されている。これにより、工程の簡略化が図
られると同時に、裏面電極を形成することもでき基板電
位の制御、等の二次的効果も期待できる。
Therefore, there has been proposed a method in which an SOI structure is formed only by one transfer step, and a back wiring is formed through the LOCOS oxide film. Thereby, the process can be simplified, and at the same time, the back electrode can be formed, and secondary effects such as control of the substrate potential can be expected.

【0041】ところが、従来はエポキシ系或いはポリイ
ミド系の接着剤を支持基板との接着層として使用してい
るため、裏面配線の形成に、例えばスパッタ法やEB
(電子ビーム)蒸着法、等の100℃以上の基板加熱を
必要とする金属膜堆積法を使用することは接着剤の耐熱
性及びガス放出、等の問題から難しい。
However, since an epoxy-based or polyimide-based adhesive is conventionally used as an adhesive layer with the support substrate, the backside wiring is formed by, for example, sputtering or EB.
It is difficult to use a metal film deposition method that requires substrate heating at 100 ° C. or higher, such as an (electron beam) vapor deposition method, because of problems such as heat resistance and gas release of the adhesive.

【0042】しかも、単結晶シリコン基板除去後にトラ
ンジスタ裏面はSOI構造とするためのパッシベーショ
ン処理を必要とする。支持基板、接着剤さらにパッシベ
ーション膜は相互に影響を与えない材料、及び処理条件
が選択されなければならない。従って、支持基板との接
着剤の特性が、その後の工程条件、特に加工温度を決定
する重要な鍵となっていた。
In addition, after the single crystal silicon substrate is removed, the back surface of the transistor needs a passivation process to have an SOI structure. The supporting substrate, the adhesive, and the passivation film must be selected from materials and processing conditions that do not affect each other. Therefore, the properties of the adhesive with the support substrate have been an important key in determining the subsequent process conditions, particularly the processing temperature.

【0043】従来、ポリマ或いはワックスを接着剤とし
て使用する場合は、裏面パッシベーション層が支持基板
との接着剤層を兼ねる構造とすることで、第1の接着剤
と同一の材料を使用する。ただし、第1の支持基板及び
その接着剤の除去方法は、第2の接着剤のパッシベーシ
ョン効果及び接着強度に悪影響を及ぼさない方法を選択
する、等の制約が多かった。
Conventionally, when a polymer or wax is used as an adhesive, the same material as the first adhesive is used by forming a structure in which the back surface passivation layer also functions as an adhesive layer with the supporting substrate. However, the first support substrate and the method for removing the adhesive have many restrictions, such as selecting a method that does not adversely affect the passivation effect and the adhesive strength of the second adhesive.

【0044】[発明の目的]前記従来の技術の問題点に
鑑み、本発明は従来のシリコンプロセスを用いて信頼性
の高いSOI構造を有する大規模集積回路を形成するこ
とを第1の目的とする。
[Object of the Invention] In view of the above-mentioned problems of the prior art, the first object of the present invention is to form a large-scale integrated circuit having a highly reliable SOI structure using a conventional silicon process. I do.

【0045】更に、本発明はその作製に際して従来の様
な複雑で且つ大規模なSOIウェーハ作製工程を経るこ
と無く、これを簡便に作製することを第2の目的とす
る。
Further, it is a second object of the present invention to simply manufacture the SOI wafer without going through a complicated and large-scale SOI wafer manufacturing process as in the prior art.

【0046】更にまた、本発明は高価な支持基板を使用
すること無くSOI構造を有する大規模集積回路を低コ
ストで作製することを第3の目的とするものである。
Still another object of the present invention is to manufacture a large-scale integrated circuit having an SOI structure at low cost without using an expensive support substrate.

【0047】また、DT法において、接着剤の悪影響を
無くして方法を提供することも目的とする。
It is another object of the present invention to provide a method for eliminating the adverse effect of an adhesive in the DT method.

【0048】[0048]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の作製方法は、前記課題を解決するための手段として、
単結晶半導体基板表面に半導体装置を形成し、該半導体
装置表面を不純物バリア層で封止し、熱的に軟化させた
支持基板材料をモールド成形金型で押圧して、前記不純
物バリア層を介して前記半導体装置の形成面の起伏に沿
って変形させて密着させ、冷却硬化させることにより、
前記半導体装置の表面側に接合し、その後、前記単結晶
半導体基板の裏面側の部分を前記半導体装置領域を残す
ように除去して、前記半導体装置を薄膜化し、該薄膜化
された前記半導体装置の露出した裏面上に電気絶縁性材
料層を形成する、ことを特徴とする半導体装置の作製方
法、を提供する。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Forming a semiconductor device on the surface of the single crystal semiconductor substrate;
The device surface is sealed with an impurity barrier layer and thermally softened
The supporting substrate material is pressed with a molding die to
Along the undulations of the surface on which the semiconductor device is formed via an object barrier layer.
By deforming and contacting, and cooling and curing,
Bonding to the surface side of the semiconductor device, and thereafter,
Leave the semiconductor device region on the back side of the semiconductor substrate
To make the semiconductor device thinner,
An electrically insulating material on the exposed back surface of the semiconductor device
Of manufacturing a semiconductor device, characterized by forming a material layer
Act, provide.

【0049】また、単結晶半導体基板表面に形成された
半導体装置と、該半導体装置上に形成された不純物バリ
ア層を有する複数のチップを同一平面上に配列し、熱的
に軟化させた支持基板材料をモールド成形金型で押圧し
て、前記不純物バリア層を介して、前記複数のチップの
半導体装置形成面の起伏に沿って変形させて密着させ、
徐冷硬化させて、前記半導体装置形成面に接合すること
により、前記複数のチップを一体的に支持し、その後、
それぞれの前記単結晶半導体基板の裏面側の部分を前記
半導体装置領域を残すように除去して、それぞれの前記
半導体装置を薄膜化し、該薄膜化されたそれぞれの前記
半導体装置の露出した裏面上に電気絶縁性材料層を形成
する、ことを特徴とする半導体装置の作製方法、を提供
する。
Further , the single crystal semiconductor substrate is formed on the surface thereof.
Semiconductor device and impurity burrs formed on the semiconductor device
Arrange multiple chips with the same layer on the same plane,
Press the supporting substrate material softened to
The plurality of chips through the impurity barrier layer.
It is deformed along the undulation of the semiconductor device formation surface and brought into close contact,
Slowly cooling and bonding to the semiconductor device forming surface
Thereby, the plurality of chips are integrally supported, and thereafter,
The back-side portion of each of the single crystal semiconductor substrates is
The semiconductor device area is removed so as to remain, and the respective
The semiconductor device is thinned, and each of the thinned
Form an electrically insulating material layer on the exposed back surface of the semiconductor device
And a method for manufacturing a semiconductor device.
I do.

【0050】なお、前記単結晶半導体基板の裏面側の部
分を除去した後、前記複数の半導体装置の端子部を露出
させ、該端子間を接続後、電気絶縁層で覆うことが好ま
しい。
The portion on the back side of the single crystal semiconductor substrate
After removing the portions, the terminal portions of the plurality of semiconductor devices are exposed.
After connecting the terminals, it is preferable to cover the terminals with an electrical insulating layer.
New

【0051】[0051]

【0052】さらに、前記支持基板材料は、加圧成形可
能で加熱により軟化するガラス材料であり、前記接合の
工程は、該ガラス材料の転移点(Tg)以上、屈伏点
(At)以下の温度範囲で実施することが好ましい。
Further, the support substrate material is press-moldable.
Glass material that softens when heated
The process is performed at a temperature equal to or higher than the transition point (Tg) of the glass material,
(At) It is preferable to carry out in the following temperature range.

【0053】さらにまた、前記ガラス材料は、前記半導
体装置の非可逆的電気特性変動温度よりも低い屈伏点温
度を有する材料であることが好ましい。
Further, the glass material may include the semiconductor material.
Yield point lower than the irreversible electrical property fluctuation temperature of the body device
It is preferable that the material has a degree.

【0054】また、前記電気絶縁性材料層は、前記ガラ
ス材料の転移点(Tg)以下の温度で付着或いは堆積さ
せることにより形成されることが好ましい。
Further , the electrically insulating material layer is formed by the glass
Deposited or deposited at temperatures below the transition temperature (Tg)
It is preferable to form by making it.

【0055】[0055]

【作用】本発明の半導体装置及びその製造方法によれ
ば、まず衆知のシリコンプロセスによって単結晶シリコ
ンウェーハ上に形成された半導体集積回路は、外部入出
力端子を除いて、湿度やガラス材料からの可動イオンや
不純物の拡散を防止してその電気的動作特性を安定に保
持するための不純物バリア層としての無機パッシベーシ
ョン材料層で封止される。
According to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, first, a semiconductor integrated circuit formed on a single crystal silicon wafer by a well-known silicon process, except for external input / output terminals, is used to remove humidity and / or glass material. It is sealed with an inorganic passivation material layer as an impurity barrier layer for preventing diffusion of mobile ions and impurities and stably maintaining its electric operation characteristics.

【0056】本発明において、支持基板となるガラス材
料はこれら半導体集積回路に熱的或いは機械的な影響を
及ぼさないことが必須である。従って、低温で熱的に軟
化し、この温度範囲における線膨張係数が前記半導体集
積回路に使用される材料に近似のもので有ることが好ま
しい。例えば、室温から300℃までの単結晶シリコン
の線膨張係数を3.8×10-6/℃とすると、本発明に
使用するガラス材料の線膨張係数も10-6/℃のオーダ
であることが好ましい。ほとんどの光学ガラスがこの要
求を満たしている。
In the present invention, it is essential that the glass material serving as the support substrate does not have any thermal or mechanical influence on these semiconductor integrated circuits. Therefore, it is preferable that the material softens thermally at a low temperature and that the coefficient of linear expansion in this temperature range is close to the material used for the semiconductor integrated circuit. For example, assuming that the linear expansion coefficient of single-crystal silicon from room temperature to 300 ° C. is 3.8 × 10 −6 / ° C., the linear expansion coefficient of the glass material used in the present invention is also of the order of 10 −6 / ° C. Is preferred. Most optical glasses satisfy this requirement.

【0057】ここで、ガラス材料の成形温度として、屈
伏点温度近傍にまで前記半導体装置を加熱する場合に問
題になるのは、その金属配線材料の耐熱性である。
Here, when the semiconductor device is heated to a temperature near the sagging point temperature as the molding temperature of the glass material, a problem is the heat resistance of the metal wiring material.

【0058】一般に配線材料として使用されるアルミニ
ュウムは、電気的抵抗率の低さから好ましい材料ではあ
るが、450℃以上に加熱するとボイドの発生による断
線や、シリコン析出による抵抗値の増加を生じる問題が
ある。成形温度が配線材料の組成変化温度を越えるよう
なガラス材料を使用する場合には、マイグレーション対
策として開発された公知の高融点金属合金であるモリブ
デン・シリコン合金やタングステン・シリコン合金、等
を配線材料として使用することが好ましい。
Aluminum, which is generally used as a wiring material, is a preferable material because of its low electric resistivity. However, when heated to 450 ° C. or more, there is a problem that disconnection due to generation of voids and increase in resistance value due to deposition of silicon. There is. If a glass material whose molding temperature exceeds the composition change temperature of the wiring material is used, a known high melting point metal alloy, such as a molybdenum silicon alloy or a tungsten silicon alloy, which has been developed as a migration countermeasure, is used as the wiring material. It is preferable to use as.

【0059】本発明では前記無機パッシベーション材料
層を支持基板との界面に配置するが、工程簡略化の目的
から接着剤層や研磨等を必要とする平坦化のための厚膜
層は介しない構造としている。従って、半導体集積回路
が形成された表面は数ミクロンにおよぶ凹凸形状とな
り、ガラス材料としてはこの隙間を充填して密着するよ
うに軟化時の表面粘度が十分低いことが必要である。表
面粘度を下げる目的から、成形温度をガラス材料の溶融
温度にまで高めることはガラス材料の局部的な再結晶化
を引き起こし、更に熱的線膨張係数差を広げることにな
り、その加工条件に関しては十分な検討が必要となる。
In the present invention, the inorganic passivation material layer is disposed at the interface with the supporting substrate, but is not provided with an adhesive layer or a thick film layer for flattening which requires polishing or the like for the purpose of simplifying the process. And Therefore, the surface on which the semiconductor integrated circuit is formed has an uneven shape of several microns, and it is necessary for the glass material to have a sufficiently low surface viscosity at the time of softening so as to fill and closely adhere to the gap. For the purpose of lowering the surface viscosity, raising the molding temperature to the melting temperature of the glass material causes local recrystallization of the glass material, further expanding the difference in thermal linear expansion coefficient, and regarding the processing conditions. Careful consideration is required.

【0060】また、徐冷後の室温状態においては半導体
装置を支持する役割を担うことから機械的強度に優れて
いることが必要となる。ガラス材料はこれらの要求を十
分に満たし得る材料であると同時に、金型と加熱密着す
る際に水蒸気、等による空隙が生じることが無いこと
が、加工後の形状測定から確認されている。しかも、逆
に硬化後は本発明のように特有の凹凸形状を有する加工
面の方がアンカー効果による支持強度の増加が期待でき
る。
Further, in the room temperature state after the slow cooling, the semiconductor device plays a role of supporting the semiconductor device, so that it must have excellent mechanical strength. Shape measurement after processing confirms that the glass material is a material that can sufficiently satisfy these requirements, and that there is no void due to water vapor or the like when the glass material is brought into close contact with the mold by heating. In addition, on the contrary, after the curing, the processed surface having the unique uneven shape as in the present invention can be expected to increase the support strength due to the anchor effect.

【0061】衆知の例から、平坦化した低融点ガラス接
着層を介して平坦なガラス基板に接合させて支持する構
造も想像に難くないが、工程を複雑とし本発明の目的か
らすると好ましくない。
It is not difficult to imagine a structure in which it is bonded to a flat glass substrate via a flattened low-melting-point glass adhesive layer and is supported, but it is not preferable from the viewpoint of the object of the present invention because the process is complicated.

【0062】本発明における次に重要な加工要素は、半
導体装置形成裏面の単結晶シリコン基板の除去工程であ
る。
The next important processing element in the present invention is the step of removing the single crystal silicon substrate on the back surface of the semiconductor device.

【0063】例えばMOS FETの場合には、そのチ
ャネル領域の低部を除去することから加工精度はもとよ
り除去工程における結晶欠陥の発生や不純物による影響
を伴わない加工方法が前提となる。なぜなら、高温プロ
セスでは一般的なゲッタリング処理も、工程を経るにつ
れて順次その処理温度を下げていくDT法では裏面除去
後に適用することが難しい。
For example, in the case of a MOS FET, since the lower part of the channel region is removed, a processing method that does not involve the generation of crystal defects or the influence of impurities in the removing step is premised, as well as the processing accuracy. This is because it is difficult to apply a general gettering process in the high-temperature process after the back surface is removed in the DT method in which the process temperature is gradually lowered as the process proceeds.

【0064】また、600ミクロンに及ぶ厚いシリコン
・ウェーハのほとんどを除去することから加工速度が機
械加工並に速いことが必要となる。
Further, since most of the silicon wafers having a thickness of up to 600 microns are removed, the processing speed needs to be as high as that of mechanical processing.

【0065】既に説明したように、CVM法やEEM法
によるシリコンの除去加工はこれらの要求を十分に満た
すものである。
As described above, the removal processing of silicon by the CVM method or the EEM method sufficiently satisfies these requirements.

【0066】ただし、表面の空間分解能のみを目的とし
た従来のような表面加工とは異なり、その加工量の制御
に関してはMOS FETのチャネル領域の厚みが直接
動作特性に影響を及ぼすことから、加工残し厚、即ちチ
ャネル領域の厚み測定及びその加工速度へのフィードバ
ックが必要となる。
However, unlike the conventional surface processing for the purpose of only the spatial resolution of the surface, regarding the control of the processing amount, the thickness of the channel region of the MOS FET directly affects the operation characteristics. Measurement of the remaining thickness, that is, the thickness of the channel region, and its feedback to the processing speed are required.

【0067】本発明では、まず加工物全体の形状を測定
した後、光学的膜厚測定が可能となる厚みまで加工速度
一定で加工量を時間により制御して除去し、さらに光学
的膜厚測定を逐次適用しながら最終厚まで除去する。こ
れは従来例の様なLOCOS酸化膜による選択ポリッシ
ング法に比べて種々の半導体装置への応用自由度を高め
るものである。
In the present invention, after the shape of the entire workpiece is measured, the processing amount is removed by controlling the processing amount with time at a constant processing speed until the optical film thickness can be measured. Is removed sequentially to the final thickness. This increases the degree of freedom in application to various semiconductor devices as compared with the selective polishing method using a LOCOS oxide film as in the conventional example.

【0068】除去後の大気暴露されたMOS FET裏
面を封止する必要から、既に説明したように、従来は有
機材料からなる厚膜を塗布する例が、本発明においては
既にガラス材料で半導体装置を支持していることから無
機パッシベーション材料を使用することができる。しか
も、本工程までに使用される材料は何れも450℃程度
の耐熱性を有することからプラズマCVD法やスパッタ
リング法を用いてSiO2 膜やSi3 4 膜、等の無機
薄膜を使用することができる。最終工程がパッシベーシ
ョン処理工程である場合は有機膜でもよいが、更にコン
タクトホールを介してパッシベーション膜上に金属膜を
堆積し裏面配線とする場合は、金属膜蒸着中のガス発
生、等の問題があり無機膜が好ましい。
Since it is necessary to seal the back surface of the MOSFET which has been exposed to the air after the removal, as described above, an example in which a thick film made of an organic material is conventionally applied has been used in the present invention. , An inorganic passivation material can be used. Moreover, since all the materials used up to this step have a heat resistance of about 450 ° C., use of an inorganic thin film such as a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film using a plasma CVD method or a sputtering method. Can be. When the final step is a passivation treatment step, an organic film may be used.However, when a metal film is further deposited on the passivation film via a contact hole to form a back wiring, problems such as gas generation during metal film deposition are caused. Inorganic films are preferred.

【0069】[0069]

【実施例】【Example】

(実施例1)本発明を用いた半導体装置の一実施例とし
て、nチャネルMOS FETをその作製工程順に図1
(A)〜(E)及び図2を用いて説明する。
(Embodiment 1) As an embodiment of a semiconductor device using the present invention, an n-channel MOS FET is manufactured in the order of its manufacturing steps as shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS.

【0070】図1(A)は、従来のシリコン・プロセス
を用いて形成したnチャネルMOSFETの断面構造を
示す。
FIG. 1A shows a cross-sectional structure of an n-channel MOSFET formed by using a conventional silicon process.

【0071】図中、イントリンシック・ゲッタリング
(以下、IGと記す)処理したp型チョクラルスキ(以
下、CZと記す)単結晶シリコン基板9の表面にマスク
を用いてゲート酸化膜2を熱酸化(ウェット酸化:10
00℃)形成する。
In the figure, a gate oxide film 2 is thermally oxidized (indicated by a mask) on the surface of a p-type Czochralski (hereinafter referred to as CZ) single crystal silicon substrate 9 which has been subjected to intrinsic gettering (hereinafter referred to as IG). Wet oxidation: 10
(00 ° C.).

【0072】次にマスクを除去し酸化膜開口部からリン
(P)をイオン注入し、活性化のためのアニール処理
(800℃)を施してn+ 型ソース領域3及びドレイン
領域4を形成する。更に、ソース領域3、ドレイン領域
4上及びゲート酸化膜2上にスパッタリング法でW/W
Si合金積層膜をソース電極5、ドレイン電極6、ゲー
ト電極7として堆積し、パターニングする。最後に、パ
ッシベーション層としてアモルファスSiO2 膜をプラ
ズマCVD法で堆積し、素子基板9を完成する。ここで
は省略したが、素子間分離のためのLOCOS酸化領域
を形成しても良い。また、外部入出力端子も形成してお
く。
Next, the mask is removed, phosphorus (P) is ion-implanted from the opening of the oxide film, and an annealing process (800 ° C.) for activation is performed to form an n + type source region 3 and a drain region 4. . Further, W / W is formed on the source region 3, the drain region 4 and the gate oxide film 2 by sputtering.
A Si alloy laminated film is deposited as a source electrode 5, a drain electrode 6, and a gate electrode 7 and patterned. Finally, an amorphous SiO 2 film is deposited as a passivation layer by a plasma CVD method to complete the element substrate 9. Although omitted here, a LOCOS oxidized region for element isolation may be formed. External input / output terminals are also formed.

【0073】次に、ガラス材料の加圧成形工程を図1
(B)を用いて説明する。
Next, the pressure molding step of the glass material is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0074】まず下金型10上に前記素子基板9を配置
し、上金型11及び胴型12を含む圧縮成形機13全体
を大気圧窒素雰囲気でガラス材料の屈伏点温度にまで加
熱しておく。次にフリント系光学ガラスであるSF4
(転移点453℃、屈伏点477℃、線膨張係数8.9
×10-6/℃)からなるガラス・ブロック14を予備加
熱室(図示せず)で加熱しておき、圧縮成形機13内に
挿入する。ガラス・ブロック14の形状はこれを溶融さ
せずに加工することから、最終形状に近い形状であるこ
とが好ましい。
First, the element substrate 9 is placed on the lower mold 10, and the entire compression molding machine 13 including the upper mold 11 and the body mold 12 is heated to the yield point temperature of the glass material in an atmosphere of nitrogen at atmospheric pressure. deep. Next, SF4 which is a flint optical glass
(Transition point 453 ° C, yield point 477 ° C, coefficient of linear expansion 8.9
The glass block 14 of (× 10 −6 / ° C.) is heated in a preheating chamber (not shown) and inserted into the compression molding machine 13. Since the shape of the glass block 14 is processed without melting it, it is preferable that the shape is close to the final shape.

【0075】ガラス・ブロック14の温度が屈伏点温度
に達したところで上金型11を下げ、ガラス・ブロック
14を素子基板9の素子形成面に押し当て、加圧するこ
とで、その表面を上金型11の平面形状及び素子形成面
の凹凸形状に変形させる。ここで、素子形成面側は密着
するが、金型側は密着しないように金型表面は窒化チタ
ン(TiN)膜、等をコーティングしておきガラスとの
離型性を確保しておく。
When the temperature of the glass block 14 reaches the sagging point temperature, the upper mold 11 is lowered, the glass block 14 is pressed against the element forming surface of the element substrate 9, and the surface is pressed by pressing. The mold 11 is deformed into a planar shape and an uneven shape on the element formation surface. Here, the surface of the mold is coated with a titanium nitride (TiN) film or the like so that the element forming surface is in close contact with the mold, but not in close contact with the mold, so as to ensure releasability from glass.

【0076】次に、図1(C)に示すように、圧力を解
除して上金型11を上昇させ、素子基板9がガラス・ブ
ロック14に密着、支持されたDT基板15aを取り出
し、室温にまで徐冷する。
Next, as shown in FIG. 1C, the pressure is released, the upper mold 11 is raised, and the DT substrate 15a in which the element substrate 9 is in close contact with and supported by the glass block 14 is taken out. Slowly cool to.

【0077】図1(C)は、素子基板9がガラス支持基
板14に支持されたDT基板15aの断面を示す。
FIG. 1C shows a cross section of a DT substrate 15a in which the element substrate 9 is supported by a glass support substrate 14.

【0078】次に、素子基板9の裏面除去工程につい
て、図1(D)を用いて説明する。
Next, the step of removing the back surface of the element substrate 9 will be described with reference to FIG.

【0079】図中、CVM装置16は1×105 Pa以
上の圧力に耐える容器の内部にカソード電極板17とア
ノード電極板18を平行に配置した構造で、アノード電
極18及び圧力容器16は電気的に接地する。一方、カ
ソード電極17はこれらと電気的に絶縁されて144M
Hzの高周波電源19に接合装置(図示省略)を介して
接続されている。
In the figure, a CVM device 16 has a structure in which a cathode electrode plate 17 and an anode electrode plate 18 are arranged in parallel in a container that can withstand a pressure of 1 × 10 5 Pa or more. Ground. On the other hand, the cathode electrode 17 is electrically insulated from the
Hz high frequency power supply 19 via a joining device (not shown).

【0080】処理するDT基板15aはアノード電極1
8上に、素子基板9の裏面側をカソード電極17に向け
て載置する。
The DT substrate 15a to be processed is the anode electrode 1
The element substrate 9 is placed on the electrode 8 with the back side facing the cathode electrode 17.

【0081】次に、CVM装置16にSF6 ガスを1×
105 Paの圧力になるまで導入し、高周波電源19か
らカソード電極17に高周波電力を印加し、SF6 分子
を励起してカソード電極17表面に高密度のプラズマ領
域20を生起する。高圧力雰囲気のためイオン種は加工
面にまで到達せず、電気的に中性のフッ素ラジカルのみ
がシリコンのエッチングに寄与する。ここで、フッ素ラ
ジカルの寿命も高圧力雰囲気のため短く、カソード電極
17近傍でのみエッチングに寄与することからDT基板
15aのシリコン表面のみがフッ素ラジカルと反応して
SiF4 ガスとなって除去される。
Next, 1 × SF 6 gas was supplied to the CVM device 16.
Was introduced until a pressure of 10 5 Pa, the RF power is applied to the cathode electrode 17 from the high frequency power source 19, to rise to a high density plasma region 20 to cathode electrode 17 surface by exciting the SF 6 molecule. Due to the high-pressure atmosphere, the ion species do not reach the processing surface, and only electrically neutral fluorine radicals contribute to silicon etching. Here, the life of the fluorine radical is short due to the high-pressure atmosphere, and contributes to the etching only in the vicinity of the cathode electrode 17. Therefore, only the silicon surface of the DT substrate 15a reacts with the fluorine radical and is removed as SiF 4 gas. .

【0082】DT基板15aのシリコン除去領域9aは
MOS FETのp型チャネル領域21まで均一、且つ
平坦に除去される。ここで、既に説明したように除去の
最終局面においては光学的厚み測定法を用いてチャネル
領域21のシリコン層厚を測定しながら除去加工を継続
し、チャネル領域の厚みが0.5ミクロンになったとこ
ろで加工を終了する。
The silicon removal region 9a of the DT substrate 15a is uniformly and flatly removed up to the p-type channel region 21 of the MOS FET. Here, as described above, in the final phase of the removal, the removal processing is continued while measuring the silicon layer thickness of the channel region 21 using the optical thickness measurement method, and the thickness of the channel region becomes 0.5 μm. The machining is completed when the process is completed.

【0083】最後に、最終パッシベーション工程につい
て図1(E)を用いて説明する。
Finally, the final passivation step will be described with reference to FIG.

【0084】裏面のシリコン領域9aを除去したDT基
板15aをプラズマCVD装置(図示省略)内に配置
し、SiH4 (シラン)ガスとO2 (酸素)ガスを導入
して13.56MHzの高周波電力で励起、分解し、基
板温度300℃でアモルファスSiO2 膜22を前記D
T基板の裏面全面に堆積する。
The DT substrate 15a from which the silicon region 9a on the rear surface has been removed is placed in a plasma CVD apparatus (not shown), and a SiH 4 (silane) gas and an O 2 (oxygen) gas are introduced thereinto to supply 13.56 MHz high frequency power. To excite and decompose the amorphous SiO 2 film 22 at a substrate temperature of 300 ° C.
It is deposited on the entire back surface of the T substrate.

【0085】これで、SOI構造を有するMOS FE
Tが集積配置されたDT基板15aが完成する。
Thus, the MOS FE having the SOI structure
The DT substrate 15a on which T is integrated is completed.

【0086】この状態で本発明のウェーハ形状のDT基
板15aは切断、分割して従来の半導体チップ同様に取
り扱うことができる。
In this state, the wafer-shaped DT substrate 15a of the present invention can be cut and divided and handled like a conventional semiconductor chip.

【0087】本実施例においては半導体装置としてnチ
ャネルMOS FETを例にしたが、これ以外の例えば
pチャネルMOSやこれらを組み合わせたCMOSや、
バイポーラ・トランジスタ、ダイオードなどであっても
よい。
In this embodiment, an n-channel MOS FET is taken as an example of a semiconductor device. However, other than this, for example, a p-channel MOS, a CMOS combining these,
It may be a bipolar transistor, a diode, or the like.

【0088】図2(A)は本発明を用いて作製されるバ
イポーラ・トランジスタの断面形状を示す。
FIG. 2A shows a cross-sectional shape of a bipolar transistor manufactured by using the present invention.

【0089】図中、ガラス支持基板14内にp+ 型ベー
ス領域261、n+ 型エミッタ領域262、n- 型及び
+ 型コレクタ領域263及び264が転写されてお
り、コレクタ領域264はシリコン除去面にまで露出し
ている。尚、本例では、LOCOS酸化領域241で素
子分離を行っているが、島状分離すれば不要である。
In the figure, a p + type base region 261, an n + type emitter region 262, n type and n + type collector regions 263 and 264 have been transferred into the glass support substrate 14, and the collector region 264 has silicon removed. It is exposed to the surface. In this example, element isolation is performed in the LOCOS oxidized region 241, but it is not necessary to perform island isolation.

【0090】また、図2(B)は本発明を用いて作製さ
れるPNダイオードの断面形状を示す。
FIG. 2B shows a cross-sectional shape of a PN diode manufactured by using the present invention.

【0091】図中、ガラス支持基板14内にカソード電
極271、アノード電極272、n型及びn- 型カソー
ド領域273及び274、p型及びp- 型アノード領域
275及び276が転写されており、n- 型カソード領
域274はシリコン除去面まで露出している。
In the figure, a cathode electrode 271, an anode electrode 272, n-type and n - type cathode regions 273 and 274, and p-type and p - type anode regions 275 and 276 are transferred to the glass support substrate 14, and n The- type cathode region 274 is exposed to the silicon removal surface.

【0092】また、本実施例では加圧成形可能な材料と
してガラス材料を例としたが、半導体装置として完成し
た後の工程であることから、本発明の用件に合致すれば
その他の誘電体材料や導電体材料、さらには熱伝導性に
優れた材料、鉛等を含有した放射線に対する遮蔽効果に
優れた材料も使用することができる。
In this embodiment, a glass material is used as an example of a material that can be press-molded. However, since this is a process after completion of a semiconductor device, other dielectric materials may be used if they meet the requirements of the present invention. Materials, conductor materials, materials having excellent thermal conductivity, and materials containing lead and the like, which have an excellent shielding effect against radiation, can also be used.

【0093】また更に、シリコン除去方法に関しては上
記方法に限定されるものではなく、半導体装置に対する
影響が許容できるならば他の方法であってもよい。加工
量の測定、制御方法に関しても上記例以外の方法であっ
ても良い。
Further, the method for removing silicon is not limited to the above method, and another method may be used as long as the influence on the semiconductor device can be tolerated. The method of measuring and controlling the processing amount may be a method other than the above example.

【0094】(実施例2)前記実施例1においては、ウ
ェーハ形状の素子基板9にガラス支持基板14を加圧成
形して密着、支持したが、図1(A)で素子基板9が完
成した後で素子基板9をチップ形状に切断、分割し、機
能の異なる複数の半導体集積回路チップをガラス支持基
板で一括支持することも可能である。
(Embodiment 2) In the above-mentioned embodiment 1, the glass support substrate 14 was pressed and adhered to and supported by the wafer-shaped element substrate 9; however, the element substrate 9 was completed in FIG. It is also possible to cut and divide the element substrate 9 into chip shapes later and collectively support a plurality of semiconductor integrated circuit chips having different functions on a glass support substrate.

【0095】そこで本発明の他の実施例形態の半導体装
置及びその作製方法について、図3(A)〜(D)を用
いて説明する。ここで、半導体装置作製工程は図1
(A)に示したものと同様、或いは公知の作製方法であ
ることから工程の説明は省略する。
Therefore, a semiconductor device according to another embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS. Here, the semiconductor device manufacturing process is shown in FIG.
The description of the steps is omitted because it is the same as that shown in FIG.

【0096】ただし、構造的に前記の半導体装置と異な
る点は、LOCOS酸化領域を有し、これを貫通してシ
リコン除去面にまで達する金属配線を充填した裏面コン
タクト・ホール25及び29(図3(A)に図示する)
が形成されていることである。
However, the structure is different from the above-mentioned semiconductor device in that it has a LOCOS oxidized region through which backside contact holes 25 and 29 filled with metal wiring reaching the silicon removal surface (FIG. 3). (Illustrated in (A))
Is formed.

【0097】図3(A)に示すように切断、分離した機
能及び製作工程の異なる複数の半導体集積回路チップ、
例えばCMOSトランジスタ・チップ(図では、pチャ
ネルMOSを省略している)23とバイポーラ・トラン
ジスタ・チップ24を加圧成形機13内の下金型10上
に配置する。
As shown in FIG. 3A, a plurality of semiconductor integrated circuit chips having different cut and separated functions and different manufacturing processes,
For example, a CMOS transistor chip (p-channel MOS is omitted in the drawing) 23 and a bipolar transistor chip 24 are arranged on the lower mold 10 in the pressure molding machine 13.

【0098】CMOSトランジスタとバイポーラ・トラ
ンジスタを相互に接続した半導体装置、即ちBi−CM
OSは近年その低消費電力と高速性から注目を浴びてい
る。しかしながら、2種類のトランジスタを同一基板上
に形成する場合には構造及び作製工程が異なることから
工程が複雑になるという問題がある。そこで、本発明で
は各チップを個別に作製した後、同一基板でこれらのチ
ップを支持し、配線を接続することで多機能の半導体装
置を作製することを可能にする。
A semiconductor device in which CMOS transistors and bipolar transistors are connected to each other, that is, Bi-CM
OS has recently been receiving attention due to its low power consumption and high speed. However, when two types of transistors are formed over the same substrate, there is a problem in that the structure and the manufacturing process are different, and the process becomes complicated. Therefore, in the present invention, it is possible to manufacture a multifunctional semiconductor device by manufacturing each chip individually, supporting these chips on the same substrate, and connecting wirings.

【0099】図中、26はバイポーラ・トランジスタの
ベース電極、27はエミッタ電極、28はコレクタ電極
を示す。
In the figure, 26 is a base electrode of a bipolar transistor, 27 is an emitter electrode, and 28 is a collector electrode.

【0100】図3(B)に示すように、実施例1と同様
にガラス支持基板14を加圧成形して、チップ23及び
24に密着させる。この時、それぞれのチップの下金型
表面からの高さはシリコン・ウェーハの厚み、素子構
造、多層配線の有無、等により異なる。従って、図3
(B)に示すように本実施例におけるDT基板15bの
シリコン側表面の高さは同一面となるが、ガラス支持基
板14に埋め込まれる深さは異なる。
As shown in FIG. 3 (B), the glass support substrate 14 is pressed and formed in close contact with the chips 23 and 24 as in the first embodiment. At this time, the height of each chip from the lower mold surface differs depending on the thickness of the silicon wafer, the element structure, the presence or absence of multilayer wiring, and the like. Therefore, FIG.
As shown in (B), the height of the silicon-side surface of the DT substrate 15b in this embodiment is the same, but the depth embedded in the glass support substrate 14 is different.

【0101】DT基板15bの裏面シリコン23a、2
4aの除去工程は、図3(C)に示す様に、まずCVM
法を用いてDT基板15bの裏面全域に渡って、例えば
チップ23のチャネル領域21を残す面30まで均一、
且つ平坦に除去する。ところが、各半導体チップの必要
な残し厚は異なることから、次にEEM法を用いてチッ
プ24の領域をその残し面31までシリコンを除去す
る。EEM法を使用する場合にも光学的厚み測定法を用
いて残し厚を制御する。
Back silicon 23a, 2 of DT substrate 15b
In the step of removing 4a, first, as shown in FIG.
Over the entire back surface of the DT substrate 15b, for example, to the surface 30 of the chip 23 where the channel region 21 remains,
And it is removed flat. However, since the required remaining thickness of each semiconductor chip is different, next, silicon is removed from the region of the chip 24 to the remaining surface 31 by using the EEM method. Even when the EEM method is used, the remaining thickness is controlled using an optical thickness measurement method.

【0102】裏面のシリコンを除去することで各チップ
の裏面コンタクト・ホール25の金属配線も除去面に露
出する。
By removing the silicon on the back surface, the metal wiring of the back contact hole 25 of each chip is also exposed on the removed surface.

【0103】ただし、全てのチップがSOI構造を必要
とするとは限らない。SOI構造を必要としないチップ
に関してはLOCOS酸化層及び裏面コンタクト・ホー
ル26の深さを十分に深く形成しておき、CVM法のみ
でこれが露出するまで均一にシリコン領域を除去すれば
良い。
However, not all chips need an SOI structure. For a chip that does not require an SOI structure, the LOCOS oxide layer and the back contact hole 26 may be formed sufficiently deep, and the silicon region may be uniformly removed only by the CVM method until it is exposed.

【0104】次に、図3(D)に示すように裏面パッシ
ベーション膜22としてアモルファスSiO2 膜を堆積
し、裏面コンタクト・ホール部25及び29のみをリソ
グラフィーを使って開口する。更に、金属配線32を堆
積してパターニングしてMOSトランジスタのドレイン
電極6とバイポーラ・トランジスタのベース電極26を
電気的に接続する。最後に、最終パッシベーション膜3
3としてアモルファスSiO2 膜を全面に堆積する。
Next, as shown in FIG. 3D, an amorphous SiO 2 film is deposited as the back surface passivation film 22, and only the back surface contact holes 25 and 29 are opened using lithography. Further, a metal wiring 32 is deposited and patterned to electrically connect the drain electrode 6 of the MOS transistor and the base electrode 26 of the bipolar transistor. Finally, the final passivation film 3
As No. 3, an amorphous SiO 2 film is deposited on the entire surface.

【0105】このように、本発明を用いて従来のハイブ
リッドICの様に機能の異なるSOI構造を有するIC
チップを集積搭載することもできる。
As described above, according to the present invention, an IC having an SOI structure having a different function like a conventional hybrid IC is used.
Chips can also be integrated and mounted.

【0106】本実施例においては、上記2例の半導体集
積回路チップ以外の半導体装置で有っても良い。
In this embodiment, a semiconductor device other than the above two examples of semiconductor integrated circuit chips may be used.

【0107】また、シリコン除去方法に関しては上記以
外の方法を組み合わせても良い。
As for the silicon removing method, a method other than the above may be combined.

【0108】また、当然、裏面配線処理は本発明の実施
範囲を限定するものではない。
[0108] Naturally, the backside wiring process does not limit the scope of the present invention.

【0109】また、半導体装置裏面の電気絶縁部材上に
裏面電極を形成し、基板電位を制御するようにすること
もできる。 (実施例3)次に、本発明に特有の加工方法により可能
となる構造体について図4(A)〜(B)を用いて説明
する。
Further, a back surface electrode may be formed on the electrically insulating member on the back surface of the semiconductor device to control the substrate potential. (Embodiment 3) Next, a structure made possible by a processing method unique to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0110】本実施例において前記実施例と異なる特有
な点は加圧成形機13の上金型34及び下金型35の形
状にある。
The present embodiment is different from the above-described embodiment in that the upper mold 34 and the lower mold 35 of the pressure molding machine 13 have different shapes.

【0111】一般にICチップは配線形成されたセラミ
ックス基板、等に直接搭載することを念頭に置いてパッ
ケージングされている。
In general, an IC chip is packaged with a mind that it is directly mounted on a ceramic substrate or the like on which wiring is formed.

【0112】本発明はガラス支持基板を加圧成形するも
のであることから、図4(A)に示すように加圧成形機
13の金型34及び35の加工面を所望の形状にし、シ
リコン除去、及びパッシベーション処理をすることによ
り、図4(B)に示すようなDT基板15cが完成す
る。ただし、本実施例においては加圧成形前に素子基板
9はチップ上に切断、分離しておく。
Since the present invention is for forming a glass support substrate by pressure, as shown in FIG. 4A, the working surfaces of the molds 34 and 35 of the pressure forming machine 13 are formed into desired shapes, By performing the removal and the passivation processing, the DT substrate 15c as shown in FIG. 4B is completed. However, in this embodiment, the element substrate 9 is cut and separated on the chip before the pressure molding.

【0113】同様に、外部リード端子を取り付けた半導
体チップをガラス支持基板で一括支持する構造に上記金
型形状を設定することもできる。
Similarly, the above-mentioned mold shape can be set to a structure in which a semiconductor chip to which external lead terminals are attached is collectively supported by a glass support substrate.

【0114】(実施例4)次に、本発明のシリコン除去
工程におけるCVM装置の実施例についてその内部構造
の一部を図7を用いて説明する。
(Embodiment 4) Next, a part of the internal structure of a CVM apparatus in a silicon removing step according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0115】本発明において半導体装置裏面のシリコン
は既に説明したように極めて精度良く除去されなければ
ならない。
In the present invention, the silicon on the back surface of the semiconductor device must be removed very accurately as described above.

【0116】そこで本発明においては、従来の加工前形
状測定に付加して加工途中のシリコン厚測定を行い、そ
のデータを加工時間及び加工条件にフィードバックする
ことで加工精度を高めた。図中、被加工物であるDT基
板15は回転可能なアノード電極18上に複数個配置さ
れており、その回転領域の一部に固定されたカソード電
極17が高周波電源19に接続されて配置してある。
Therefore, in the present invention, the silicon thickness is measured during the processing in addition to the conventional shape measurement before the processing, and the data is fed back to the processing time and processing conditions to improve the processing accuracy. In the figure, a plurality of DT substrates 15 which are workpieces are arranged on a rotatable anode electrode 18, and a cathode electrode 17 fixed to a part of the rotating area is connected to a high frequency power supply 19 and arranged. It is.

【0117】同様に、回転領域の一部にはDT基板15
のシリコン厚を測定するためのDT基板の全領域に渡っ
てXY方向に移動可能な光学的膜厚測定装置171を配
置した。
Similarly, the DT substrate 15 is provided in a part of the rotation area.
An optical film thickness measuring device 171 movable in the X and Y directions over the entire area of the DT substrate for measuring the silicon thickness of the DT substrate is arranged.

【0118】加工はまずカソード電極17直下において
光学的膜厚測定可能な厚みにまでDT基板のシリコンを
除去し、アノード電極18を回転して、DT基板を順次
移動する。次に、光学的膜厚測定装置171直下のDT
基板全域のシリコン厚を測定してそのデータをコントロ
ーラ172に記憶させておき、再びカソード電極17直
下に移動させてデータをもとに加工時間等を制御して正
確にシリコンを除去する。
In the processing, first, the silicon of the DT substrate is removed to a thickness where the optical film thickness can be measured immediately below the cathode electrode 17, and the anode electrode 18 is rotated to move the DT substrate sequentially. Next, DT immediately below the optical film thickness measuring device 171
The silicon thickness of the entire substrate is measured, the data is stored in the controller 172, and the data is moved again directly below the cathode electrode 17 to control the processing time and the like based on the data to accurately remove silicon.

【0119】本実施例では光学的な膜厚測定法を使用し
たが、当然測定精度を満たすものであれば他の測定方法
を利用しても良い。また、回転移動以外にも直線移動し
て前進後退するものや、複数の除去ステージを有するも
のなどで有っても良く、上記実施例が本発明の適用範囲
を制限するものではない。
In this embodiment, the optical film thickness measuring method is used, but other measuring methods may be used as long as the measuring accuracy is satisfied. Further, other than the rotational movement, there may be a linearly moving body that moves forward and backward, or may have a plurality of removal stages, and the above-described embodiment does not limit the applicable range of the present invention.

【0120】[0120]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信頼性の高い従来のシリコン・プロセスを用いて高性能
且つ高機能の半導体装置を簡便な方法で作製することが
できるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention,
An advantage is obtained that a high-performance and high-performance semiconductor device can be manufactured by a simple method using a conventional highly reliable silicon process.

【0121】しかも、安価な支持基板を使用することか
ら低コストでSOI構造を有する半導体装置を作製する
ことができる。
Further, since an inexpensive support substrate is used, a semiconductor device having an SOI structure can be manufactured at low cost.

【0122】さらに、支持基板として使用できる材料の
範囲を大きく拡大することもでき、支持基板材料により
半導体装置に新たな機能を持たせることもできる。
Further, the range of materials that can be used for the supporting substrate can be greatly expanded, and a new function can be provided to the semiconductor device by the material of the supporting substrate.

【0123】また、従来のDT法のように、接着剤を用
いることもないため、接着剤による悪影響を無くすこと
ができる。
Further, unlike the conventional DT method, no adhesive is used, so that adverse effects due to the adhesive can be eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1による半導体装置の作製工程
を説明するための模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1による半導体装置の最終形態
を説明するための模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a final form of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2による半導体装置の作製工程
を説明するための模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例3による、加圧成形工程におい
て特異な支持基板形状を作製する工程を説明するための
模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a step of producing a unique support substrate shape in a pressure forming step according to a third embodiment of the present invention.

【図5】従来のデバイス・トランスファ法による半導体
装置の作製工程を説明するための模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a semiconductor device by a conventional device transfer method.

【図6】一般的なガラスの膨張特性を説明するための概
略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining expansion characteristics of general glass.

【図7】本発明のシリコン除去工程で使用するCVM装
置の内部概略図である。
FIG. 7 is an internal schematic diagram of a CVM device used in the silicon removing step of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体素子領域 2 ゲート酸化膜 3 ソース領域 4 ドレイン領域 5,6,7,26,27,28 電極 8,22,33 パッシベーション膜 9 素子基板 10,11,34,35 金型 12 胴型 13 加圧成形機 14 ガラス支持基板 15 DT基板 16 CVM装置 17 カソード電極 18 アノード電極 19 高周波電源 20 プラズマ 21 MOSチャネル領域 23,24 半導体集積回路チップ 25,29 裏面コンタクト電極 30,31 シリコン除去面 32 裏面配線 36 シリコン基板 37 エピタキシャル層 38 MOS FET 39 ワックス 40 ガラス基板 41 ポリマ接着層 42 セラミックス基板 171 光学的膜厚測定装置 172 コントローラ REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor device region 2 gate oxide film 3 source region 4 drain region 5, 6, 7, 26, 27, 28 electrode 8, 22, 33 passivation film 9 device substrate 10, 11, 34, 35 mold 12 body mold 13 Compression machine 14 Glass support substrate 15 DT substrate 16 CVM device 17 Cathode electrode 18 Anode electrode 19 High frequency power supply 20 Plasma 21 MOS channel region 23, 24 Semiconductor integrated circuit chip 25, 29 Back contact electrode 30, 31 Silicon removal surface 32 Back wiring Reference Signs List 36 silicon substrate 37 epitaxial layer 38 MOS FET 39 wax 40 glass substrate 41 polymer adhesive layer 42 ceramic substrate 171 optical film thickness measuring device 172 controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−196264(JP,A) 特開 平5−152332(JP,A) 特開 昭64−74751(JP,A) 特開 平5−152476(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/12 H01L 21/02 H01L 21/762 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-196264 (JP, A) JP-A-5-152332 (JP, A) JP-A-64-74751 (JP, A) JP-A-5-1995 152476 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27/12 H01L 21/02 H01L 21/762

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体装置の製造方法において、 単結晶半導体基板表面に半導体装置を形成し、該半導体
装置表面を不純物バリア層で封止し、熱的に軟化させ
持基板材料をモールド成形金型で押圧して、前記不純
物バリア層を介して前記半導体装置形成面の起伏に沿
って変形させて密着させ、冷却硬化させることにより
前記半導体装置の表面側に接合し、その後、前記単結晶
半導体基板の裏面側の部分を前記半導体装置領域を残す
ように除去して、前記半導体装置を薄膜化し、該薄膜化
された前記半導体装置の露出した裏面上に電気絶縁性材
料層を形成する、ことを特徴とする半導体装置の作製方
法。
In a method of manufacturing a semiconductor device, a semiconductor device is formed on a surface of a single crystal semiconductor substrate, the surface of the semiconductor device is sealed with an impurity barrier layer, and thermally softened .
The supporting lifting the substrate material by pressing in motor Rudo molding die, through said impurity barrier layer in close contact by deforming along the undulations of the forming surface of the semiconductor device, by chill
Bonded to the surface side of the semiconductor device, then, the single crystal
Leave the semiconductor device region on the back side of the semiconductor substrate
To make the semiconductor device thinner,
Forming an electrically insulating material layer on an exposed back surface of the semiconductor device.
【請求項2】 単結晶半導体基板表面に形成された半導
体装置と、該半導体装置上に形成された不純物バリア層
を有する複数のチップを同一平面上に配列し、熱的に軟
化させた支持基板材料をモールド成形金型で押圧して、
前記不純物バリア層を介して、前記複数のチップの半導
体装置形成面の起伏に沿って変形させて密着させ、徐冷
硬化させて、前記半導体装置形成面に接合することによ
り、前記複数のチップを一体的に支持し、その後、それ
ぞれの前記単結晶半導体基板の裏面側の部分を前記半導
体装置領域を残すように除去して、それぞれの前記半導
体装置を薄膜化し、該薄膜化されたそれぞれの前記半導
体装置の露出した裏面上に電気絶縁性材料層を形成す
る、ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
Wherein the semiconductor <br/> body device formed on a single crystal semiconductor substrate surface, arranging a plurality of chips on the same plane with impurity barrier layer formed on the semiconductor device, the heat the supporting lifting substrate material softened in manner by pressing with motor Rudo molding die,
Through the impurity barrier layer, the plurality of chips are deformed along the undulations of the semiconductor device formation surface of the plurality of chips and brought into close contact with each other, gradually cooled and cured, and joined to the semiconductor device formation surface, thereby bonding the plurality of chips to the semiconductor device formation surface. Integrally support, then it
A portion on the back surface side of each of the single crystal semiconductor substrates is removed so as to leave the semiconductor device region, and the respective semiconductor layers are removed.
Body devices, and each of the thinned semiconductor devices
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an electrically insulating material layer on an exposed back surface of a body device .
【請求項3】 前記単結晶半導体基板の裏面側の部分を
除去した後、前記複数の半導体装置の端子部を露出さ
せ、該端子間を接続後、電気絶縁層で覆う請求項に記
載の半導体装置の作製方法。
3. The method according to claim 1, further comprising the step of :
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , wherein after removing, the terminal portions of the plurality of semiconductor devices are exposed, and after connecting the terminals, the terminals are covered with an electrical insulating layer. 4.
【請求項4】 前記支持基板材料は、加圧成形可能で加
熱により軟化するガラス材料であり、前記接合の工程
、該ガラス材料の転移点(Tg)以上、屈伏点(A
t)以下の温度範囲で実施する請求項1〜3のいずれか
1項に記載の半導体装置の作製方法。
4. Before Ki支 lifting the substrate material is a glass material softened by heat can pressing, the bonding step
Is the transition point (Tg) or more of the glass material and the yield point (A)
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, carried out in a temperature range of t) below.
【請求項5】 前記ガラス材料は、前記半導体装置の非
可逆的電気特性変動温度よりも低い屈伏点温度を有する
材料である請求項に記載の半導体装置の作製方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , wherein the glass material is a material having a yield point temperature lower than the irreversible electric characteristic fluctuation temperature of the semiconductor device.
【請求項6】 前記電気絶縁性材料層は、前記ガラス材
料の転移点(Tg)以下の温度で付着或いは堆積させ
ことにより形成される請求項に記載の半導体装置の作
製方法。
Wherein said electrically insulating material layer, Ru deposited or deposited at a temperature transition point below (Tg) of the glass material
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , wherein the semiconductor device is formed by :
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