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JPH0661235A - Semiconductor integrated circuit substrate, semiconductor integrated circuit device using the substrate, and their production - Google Patents

Semiconductor integrated circuit substrate, semiconductor integrated circuit device using the substrate, and their production

Info

Publication number
JPH0661235A
JPH0661235A JP10272092A JP10272092A JPH0661235A JP H0661235 A JPH0661235 A JP H0661235A JP 10272092 A JP10272092 A JP 10272092A JP 10272092 A JP10272092 A JP 10272092A JP H0661235 A JPH0661235 A JP H0661235A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
layer
substrate
integrated circuit
semiconductor integrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10272092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihiko Watanabe
邦彦 渡辺
Teruo Kato
照男 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10272092A priority Critical patent/JPH0661235A/en
Publication of JPH0661235A publication Critical patent/JPH0661235A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/322Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
    • H01L21/3221Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
    • H01L21/3226Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering of silicon on insulator

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Abstract

PURPOSE:To improve the electrical reliability and the production yield of an SOI structure semiconductor integrated circuit device by providing a gettering layer on a junction interface between the top layer wafer (substrate on a semiconductor element forming side) of an SOI substrate formed by using wafer laminating technique an insulating layer. CONSTITUTION:A gettering layer 40 composed of a high-concentration implanting layer, a polycrystalline silicon layer, etc., is provided directly above the burying oxide layer 30 of an SOI structure semiconductor integrated circuit substrate 10 by using wafer laminating technique. Namely, the SOI structure semiconductor integrated circuit substrate 10A is composed of the semiconductor supporting substrate 10 (first substrate) composed of single crystal silicon, the insulating layer 30 composed of silicon oxide film on the substrate 10 and the gettering layer 40 composed of the polycrystalline silicon layer on the insulating layer 30. A semiconductor thin film layer 20a composed of single crystal silicon is provided on the gettering layer 40 and the substrate 10A is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路装置のゲ
ッタリング(gettering)技術に関し、特に、絶縁層上
にシリコン薄膜層を形成し、そのシリコン薄膜層中に半
導体素子を形成する Silicon on insulator(以下、S
OIと称する)デバイスに適用して有効な技術に関する
ものである。
The present invention relates to an gettering (gettering) technique of a semiconductor integrated circuit device, in particular, a silicon thin film layer formed on the insulating layer, a semiconductor element is formed on the silicon thin film layer S ilicon o n i nsulator (hereinafter S
The present invention relates to a technique effective when applied to a device (referred to as OI).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、SOI基板を用いて半導体デバイ
スを形成する技術が実用化されつつある。上記SOI基
板は、例えば、単結晶シリコン基板(ウエ−ハ)中にシ
リコン酸化膜のような絶縁層を選択的に設け、その絶縁
層上の非常に薄い単結晶シリコン領域を半導体素子の形
成領域とするもので、その薄い単結晶シリコン領域に半
導体素子を形成した場合、前記半導体素子は、前記絶縁
層がその下部に存在するので、本質的に低寄生容量、放
射線(例えば、アルファ−線)耐性が強い等の特性が得
られるので、高速化、高信頼性にすぐれている。
2. Description of the Related Art Recently, a technique for forming a semiconductor device using an SOI substrate has been put into practical use. In the SOI substrate, for example, an insulating layer such as a silicon oxide film is selectively provided in a single crystal silicon substrate (wafer), and a very thin single crystal silicon region on the insulating layer is formed as a semiconductor element formation region. When a semiconductor element is formed in the thin single crystal silicon region, since the insulating layer exists under the semiconductor element, the semiconductor element has essentially low parasitic capacitance and radiation (for example, alpha-ray). Since it has characteristics such as high durability, it has high speed and high reliability.

【0003】上記SOI基板を用いて半導体集積回路装
置を構成した例が、 1985年3月、「アイ・イ−・
イ−・イ− トランザクションズ オン エレクトロン
デバイセズ ブイ・オ−・エル イ−・ディ−・32
ナンバ−.3第589頁から第593頁」(IEEE TR-
ANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,VOL.ED-32,NO.3,MARC
H 1985 pp589〜593)に記載されている。
An example in which a semiconductor integrated circuit device is constructed by using the above-mentioned SOI substrate is described in “I.
Eee Transactions on Electron Devices B / O L-D-32
Number. 3 pp. 589 to 593 "(IEEE TR-
ANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL.ED-32, NO.3, MARC
H 1985 pp589-593).

【0004】一方、通常の単層シリコン基板を用いて半
導体集積回路装置を製造する場合においては、製造工程
段階でシリコン基板中に侵入した重金属によって半導体
素子のPN接合がリークするという重金属汚染を防止
し、半導体集積回路装置の歩留まりを向上させるため
に、前記シリコン基板内に重金属のゲッタリング層を設
けるという方法が考案されている。 例えば、1986
年11月25日、(株)サイエンスフォ−ラム発行「実
践半導体特許便覧」の第150頁から第157頁には、
半導体デバイスの信頼性を低下させる重金属汚染を低減
するためのエクストリンシック・ゲッタリング(extrin
sic gettering)技術およびイントリンシック・ゲッタ
リング(intrinsic gettering)技術が開示されてい
る。 上記エクストリンシック・ゲッタリング技術は単
層のシリコン基板(ウエ−ハ)の裏面に歪層を設け、そ
の歪層中に重金属を固定化する技術である。 また、上
記イントリンシックゲッタリング技術は単層のシリコン
基板(ウエ−ハ)のほぼ中央部に酸素を析出させること
で基板内に高密度微小欠陥領域を形成し、その欠陥領域
で重金属を捕獲する技術であり、上記欠陥領域以外の残
余のシリコン基板表面部分に半導体能動素子が形成され
る。
On the other hand, in the case of manufacturing a semiconductor integrated circuit device using a normal single-layer silicon substrate, heavy metal contamination that leaks the PN junction of the semiconductor element due to heavy metal invading into the silicon substrate during the manufacturing process is prevented. However, in order to improve the yield of the semiconductor integrated circuit device, a method of providing a gettering layer of heavy metal in the silicon substrate has been devised. For example, 1986
No. 150 to No. 157 of "Practical Semiconductor Patent Handbook" published by Science Forum Co., Ltd.
Extrinsic gettering to reduce heavy metal contamination, which reduces reliability of semiconductor devices
sic gettering and intrinsic gettering techniques are disclosed. The extrinsic gettering technique is a technique in which a strained layer is provided on the back surface of a single-layer silicon substrate (wafer) and a heavy metal is fixed in the strained layer. Further, the above-mentioned intrinsic gettering technique forms a high-density minute defect region in the substrate by precipitating oxygen in the substantially central portion of a single-layer silicon substrate (wafer), and captures heavy metals in the defect region. This is a technique, and a semiconductor active element is formed on the remaining surface portion of the silicon substrate other than the above-mentioned defective area.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の単層シ
リコン基板を用いて半導体集積回路装置を製造する場合
と同様に、SOI基板を用いて半導体集積回路装置を製
造する場合にも上述した重金属汚染の問題が生じる。
即ち、半導体集積回路装置の製造過程において、SOI
基板の上層シリコン薄膜層中に侵入するFe、Cu、P
t等の重金属原子によって、半導体素子のPN接合リー
クや耐圧の劣化が生じ、SOI基板を用いた半導体集積
回路装置の信頼度の低下や製造歩留まりの低下が引き起
こされる。
Similar to the case of manufacturing a semiconductor integrated circuit device using the above-mentioned conventional single-layer silicon substrate, the above-mentioned heavy metal is also used in the case of manufacturing a semiconductor integrated circuit device using an SOI substrate. The problem of pollution arises.
That is, in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device, the SOI
Fe, Cu, P penetrating into the upper silicon thin film layer of the substrate
Heavy metal atoms such as t cause PN junction leakage of semiconductor elements and deterioration of withstand voltage, which causes deterioration of reliability and manufacturing yield of a semiconductor integrated circuit device using an SOI substrate.

【0006】前記SOI基板の重金属汚染を回避するた
めに、従来技術のエクストリンシック・ゲッタリング技
術を適用しても、素子形成領域である上層の薄い単結晶
シリコン領域とSOI基板の裏面との間にシリコン酸化
膜が存在するので重金属原子が捕獲できない。 つま
り、SOI基板の裏面にゲッタリング層を設けても、重
金属原子の絶縁層(シリコン酸化膜)中の拡散係数が単
結晶シリコン中の拡散係数に比べて非常に小さいため、
前記重金属原子がゲッタリング層に到達することが出来
ず、ゲッタリング効果が充分発揮できない問題がある。
Even if the extrinsic gettering technique of the prior art is applied in order to avoid heavy metal contamination of the SOI substrate, a gap between the upper thin single crystal silicon region which is an element formation region and the back surface of the SOI substrate is applied. Since there is a silicon oxide film on the surface, heavy metal atoms cannot be captured. That is, even if the gettering layer is provided on the back surface of the SOI substrate, the diffusion coefficient of heavy metal atoms in the insulating layer (silicon oxide film) is much smaller than that in single crystal silicon.
There is a problem that the heavy metal atoms cannot reach the gettering layer, and the gettering effect cannot be sufficiently exhibited.

【0007】また、従来技術のイントリンシック・ゲッ
タリング技術をSOI基板に適用しても、素子形成領域
である上層の薄い単結晶シリコン領域の膜厚が非常に薄
いため、前記素子形成領域の薄い単結晶シリコン領域の
下部付近にゲッタリング層を正確に形成することは非常
に困難である。
Further, even if the conventional intrinsic gettering technique is applied to the SOI substrate, since the film thickness of the upper single-crystal silicon region which is an element forming region is very thin, the element forming region is thin. It is very difficult to accurately form the gettering layer near the lower portion of the single crystal silicon region.

【0008】本発明は上述した問題点及び困難を解決す
るためになされたものであり、本発明の主たる目的は、
SOI構造の半導体集積回路装置の電気的信頼度及び製
造歩留まりを向上させる技術を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems and difficulties, and the main object of the present invention is to:
An object of the present invention is to provide a technique for improving the electrical reliability and manufacturing yield of a semiconductor integrated circuit device having an SOI structure.

【0009】本発明の一つの目的は、SOI構造の半導
体集積回路装置の電気的信頼度及び製造歩留まりを向上
させることが可能な半導体集積回路装置用基板及びその
製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a substrate for a semiconductor integrated circuit device capable of improving the electrical reliability and manufacturing yield of a semiconductor integrated circuit device having an SOI structure, and a method for manufacturing the same.

【0010】本発明の一つの目的は、電気的信頼度の高
いSOI構造の半導体集積回路装置及びその製造方法を
提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device having an SOI structure with high electrical reliability and a method for manufacturing the same.

【0011】本発明の上記目的と新規な特徴について
は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記の通
りである。
The typical ones of the inventions disclosed in the present application will be outlined below.

【0013】ウエ−ハ(基板)貼り合わせ技術を用いた
SOI基板の上層ウエ−ハ(半導体素子形成側基板)と
絶縁層との接合界面にゲッタリング層を設けるものであ
る。
A gettering layer is provided on the bonding interface between the upper layer wafer (semiconductor element formation side substrate) of the SOI substrate using the wafer (substrate) bonding technique and the insulating layer.

【0014】具体的には、半導体集積回路用基板は、下
層の半導体支持基板と、前記半導体支持基板上に設けら
れた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、かつ、半導体
素子が形成されるべき上層の半導体基板(半導体薄膜
層)と、前記絶縁層と前記上層の半導体基板(半導体薄
膜層)との接合界面に設けられたゲッタリング層とを有
する。
Specifically, the semiconductor integrated circuit substrate includes a lower semiconductor supporting substrate, an insulating layer provided on the semiconductor supporting substrate, the insulating layer provided on the insulating layer, and a semiconductor element formed on the insulating layer. It has an upper semiconductor substrate (semiconductor thin film layer) to be formed, and a gettering layer provided at a bonding interface between the insulating layer and the upper semiconductor substrate (semiconductor thin film layer).

【0015】半導体集積回路用基板の製造方法は、ほぼ
平坦な第一主面とそれに対向する第二主面とを有する第
一半導体基板(下層基板)と、ほぼ平坦な第三主面とそ
れに対向する第四主面とを有する第二半導体基板(上層
基板)とをそれぞれ準備する工程と、前記第一半導体基
板の前記第一主面上に絶縁層を形成する工程と、前記第
二半導体基板の前記第三主面上にほぼ均一な厚みを有す
るゲッタリング層を形成する工程と、前記ゲッタリング
層を形成する工程の後に、前記第一半導体基板の前記第
一主面と前記第二半導体基板の前記第三主面とを接合さ
せる工程とを具備する。
The method of manufacturing a substrate for a semiconductor integrated circuit includes: a first semiconductor substrate (lower layer substrate) having a substantially flat first main surface and a second main surface facing it; a substantially flat third main surface; Preparing a second semiconductor substrate (upper substrate) having a fourth main surface facing each other, forming an insulating layer on the first main surface of the first semiconductor substrate, and the second semiconductor After the step of forming a gettering layer having a substantially uniform thickness on the third main surface of the substrate and the step of forming the gettering layer, the first main surface and the second main surface of the first semiconductor substrate are formed. Bonding the semiconductor substrate to the third main surface.

【0016】半導体集積回路装置は、下層の半導体支持
基板と、前記半導体支持基板上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた上層の半導体基板(半導体薄
膜層)と、前記絶縁層と前記上層の半導体基板(半導体
薄膜層)との接合界面に設けられたゲッタリング層と、
前記半導体薄膜層の主表面に設けられたPN接合を有す
る半導体素子とを含み、前記半導体素子のPN接合は前
記ゲッタリング層と間隔をもって設ける。
The semiconductor integrated circuit device includes a lower semiconductor supporting substrate, an insulating layer provided on the semiconductor supporting substrate,
An upper semiconductor substrate (semiconductor thin film layer) provided on the insulating layer; and a gettering layer provided at a bonding interface between the insulating layer and the upper semiconductor substrate (semiconductor thin film layer).
And a semiconductor element having a PN junction provided on the main surface of the semiconductor thin film layer, the PN junction of the semiconductor element being provided at a distance from the gettering layer.

【0017】半導体集積回路装置の製造方法は、ほぼ平
坦な第一主面とそれに対向する第二主面とを有する第一
半導体基板(下層基板)と、ほぼ平坦な第三主面とそれ
に対向する第四主面とを有する第二半導体基板(上層基
板)とをそれぞれ準備する工程と、前記第一半導体基板
の前記第一主面上に絶縁層を形成する工程と、前記第二
半導体基板の前記第三主面上にほぼ均一な厚みを有する
ゲッタリング層を形成する工程と、前記ゲッタリング層
を形成する工程の後に、前記第一半導体基板の前記第一
主面と前記第二半導体基板の前記第三主面とを接合させ
る工程と、前記第二半導体基板の前記第四主面側から前
記第三主面側に向かって前記第二半導体基板を所定の厚
さまで食刻することによって所定の厚さを有する半導体
薄膜層を形成する工程と、前記半導体薄膜層の主表面に
PN接合を有する半導体素子を形成する工程とを具備す
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a first semiconductor substrate (lower layer substrate) having a substantially flat first main surface and a second main surface opposed thereto, and a substantially flat third main surface opposed thereto. A second semiconductor substrate (upper layer substrate) having a fourth main surface, a step of forming an insulating layer on the first main surface of the first semiconductor substrate, and the second semiconductor substrate. The step of forming a gettering layer having a substantially uniform thickness on the third main surface, and the step of forming the gettering layer, the first main surface of the first semiconductor substrate and the second semiconductor Joining the third main surface of the substrate, and etching the second semiconductor substrate to a predetermined thickness from the fourth main surface side of the second semiconductor substrate toward the third main surface side. To form a semiconductor thin film layer having a predetermined thickness And extent, and a step of forming a semiconductor device having a PN junction on the main surface of the semiconductor thin film layer.

【0018】半導体集積回路装置は、半導体支持基板
と、前記半導体支持基板上に設けられた絶縁層と、前記
絶縁層上に設けられた半導体薄膜層と、前記半導体薄膜
層の主表面に設けられたPN接合を有する複数の半導体
素子と、前記絶縁層と前記半導体薄膜層との接合界面に
設けられ、かつ、前記複数の半導体素子の下部に延在す
るゲッタリング層と、前記半導体薄膜層の表面から前記
半導体支持基板方向に向かって延在し前記ゲッタリング
層を通して前記絶縁層に達し、かつ、前記複数の半導体
素子を互いに分離する分離溝とを有する。
The semiconductor integrated circuit device is provided with a semiconductor supporting substrate, an insulating layer provided on the semiconductor supporting substrate, a semiconductor thin film layer provided on the insulating layer, and a main surface of the semiconductor thin film layer. A plurality of semiconductor elements having a PN junction, a gettering layer provided at a junction interface between the insulating layer and the semiconductor thin film layer, and extending below the plurality of semiconductor elements; And a separation groove extending from the surface toward the semiconductor supporting substrate, reaching the insulating layer through the gettering layer, and separating the plurality of semiconductor elements from each other.

【0019】[0019]

【作用】上記手段によれば、SOI構造を有する半導体
集積回路装置用基板の素子形成領域(上層基板あるいは
半導体薄膜層)とゲッタリング層が近接して形成されて
いるため、つまり、前記素子形成領域と前記ゲッタリン
グ層との間に重金属原子の拡散を妨げる領域が存在しな
いので、半導体デバイス製造過程に前記素子形成領域に
侵入した重金属原子がゲッタリング層に容易に到達して
ゲッターされる。従って、前記重金属原子による前記素
子形成領域の汚染を防止あるいは低減できるので、半導
体集積回路装置の電気的信頼度及び製造歩留まりを向上
させることが可能である。
According to the above means, the gettering layer and the element formation region (upper substrate or semiconductor thin film layer) of the substrate for a semiconductor integrated circuit device having an SOI structure are formed close to each other. Since there is no region between the region and the gettering layer that prevents the diffusion of heavy metal atoms, the heavy metal atoms that have penetrated into the element formation region during the semiconductor device manufacturing process easily reach the gettering layer and are gettered. Therefore, it is possible to prevent or reduce the contamination of the element forming region by the heavy metal atoms, and it is possible to improve the electrical reliability and the manufacturing yield of the semiconductor integrated circuit device.

【0020】また、SOI構造を有する半導体集積回路
装置用基板を形成するにあたり、二枚の独立した半導体
基板(第一半導体基板,第二半導体基板)を用い、か
つ、前記二枚の独立した半導体基板を絶縁層を介在させ
互いに接合させる以前に、前記二枚の独立した半導体基
板の一方(第二半導体基板)の主面にゲッタリング層を
形成するので、前記ゲッタリング層を前記SOI構造を
有する半導体集積回路装置用基板の素子形成領域の下部
付近に容易に、かつ、精度よく形成することが可能であ
る。
In forming a substrate for a semiconductor integrated circuit device having an SOI structure, two independent semiconductor substrates (first semiconductor substrate and second semiconductor substrate) are used, and the two independent semiconductor substrates are used. Since the gettering layer is formed on the main surface of one of the two independent semiconductor substrates (second semiconductor substrate) before the substrates are bonded to each other with the insulating layer interposed therebetween, the gettering layer is formed into the SOI structure. The semiconductor integrated circuit device substrate can be easily and accurately formed in the vicinity of the lower portion of the element formation region.

【0021】また、前記ゲッタリング層を通して前記絶
縁層に達し、かつ、前記複数の半導体素子を互いに分離
する分離溝を形成したので、前記ゲッタリング層中に存
在する結晶欠陥や結晶格子歪によって発生しうるリ−ク
電流を前記各半導体素子間で防止することができるの
で、SOI構造を有する半導体集積回路装置の電気的信
頼性を向上することができる。
Further, since the isolation groove that reaches the insulating layer through the gettering layer and separates the plurality of semiconductor elements from each other is formed, it is caused by a crystal defect or a crystal lattice strain existing in the gettering layer. Since a possible leak current can be prevented between the semiconductor elements, the electrical reliability of the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure can be improved.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明による実施例を図面に基づいて
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】(実施例1)図1には本発明のSOI構造
の半導体集積回路用基板の部分拡大断面が示されてお
り、符号1は下層シリコン半導体ウェハ(基板)であ
り、支持基板として機能している。この下層シリコン半
導体ウェハ1上には絶縁膜たる酸化シリコン膜2が形成
され、さらにその上に、上層シリコン半導体薄膜3が形
成されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a partially enlarged cross section of a semiconductor integrated circuit substrate having an SOI structure according to the present invention. Reference numeral 1 is a lower silicon semiconductor wafer (substrate), which functions as a supporting substrate. is doing. A silicon oxide film 2, which is an insulating film, is formed on the lower layer silicon semiconductor wafer 1, and an upper layer silicon semiconductor thin film 3 is further formed thereon.

【0024】ここで、下層シリコン半導体ウェハ1の厚
さは、SOI構造を有する半導体装置自身の特性によっ
ては特に規定されず、形成された半導体装置のパッケー
ジング等の実装上の高さ制限により規定される。また、
酸化シリコン膜2の厚さは数千Å程度である。
Here, the thickness of the lower layer silicon semiconductor wafer 1 is not particularly defined by the characteristics of the semiconductor device itself having the SOI structure, but is defined by the mounting height limitation such as packaging of the formed semiconductor device. To be done. Also,
The thickness of the silicon oxide film 2 is about several thousand Å.

【0025】上層シリコン半導体薄膜3の厚さは、数μ
m〜数十μm程度である。この上層シリコン半導体薄膜
3内の下方、即ち酸化シリコン膜2との界面に近い側
は、結晶欠陥、例えばミスフィット転位、格子欠陥、積
層欠陥、転位ループまたは転位網等の濃度が高くなるよ
うに形成されており、ゲッタリング層(ゲッタリング・
サイト)3aとされている。一方、その上方は、このS
OI基板を用いて半導体装置を形成する際に、トランジ
スタ等の素子を形成するために設けられた領域、即ち素
子活性領域3bである。
The thickness of the upper silicon semiconductor thin film 3 is several μ.
It is about m to several tens of μm. On the lower side of the upper silicon semiconductor thin film 3, that is, on the side closer to the interface with the silicon oxide film 2, the concentration of crystal defects such as misfit dislocations, lattice defects, stacking faults, dislocation loops or dislocation networks becomes high. The gettering layer (gettering /
Site) 3a. On the other hand, above it is this S
This is a region provided for forming an element such as a transistor when forming a semiconductor device using an OI substrate, that is, an element active region 3b.

【0026】ここで素子活性領域3bの厚さは数μm、
例えば2〜3μm程度である。一方、ゲッタリング・サ
イト3aの厚さは、ゲッタリング・サイト3aの上方に
位置する素子活性領域3bに達しない程度であれば良
い。
The element active region 3b has a thickness of several μm.
For example, it is about 2 to 3 μm. On the other hand, the thickness of the gettering site 3a may be such that it does not reach the element active region 3b located above the gettering site 3a.

【0027】次に、このSOI構造を有する半導体集積
回路用基板の製造プロセスについて、図2(A)〜
(D)に基づいて、説明する。
Next, the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit substrate having the SOI structure will be described with reference to FIGS.
A description will be given based on (D).

【0028】先ず、上層シリコン半導体薄膜3(第1図
参照)となるべき半導体ウェハ、例えばシリコン半導体
ウェハ3cの一面を鏡面仕上げした後に、その鏡面側か
らエクストリンシック・ゲッタリング法によりゲッタリ
ング・サイト3aを形成する。ゲッタリング・サイト3
aは、例えば、高濃度リン拡散あるいは、イオン打込み
により形成する。ここまでの状態が図2(A)に示され
ている。
First, one surface of a semiconductor wafer to be the upper layer silicon semiconductor thin film 3 (see FIG. 1), for example, a silicon semiconductor wafer 3c is mirror-finished, and then a gettering site is applied from the mirror surface side by an extrinsic gettering method. 3a is formed. Gettering site 3
The a is formed by, for example, high-concentration phosphorus diffusion or ion implantation. The state up to this point is shown in FIG.

【0029】次に、シリコン半導体ウェハ3cの鏡面を
熱酸化して数千Å程度の酸化シリコン膜2を形成する。
ここまでの状態が図2(B)に示されている。
Next, the mirror surface of the silicon semiconductor wafer 3c is thermally oxidized to form a silicon oxide film 2 of about several thousand liters.
The state up to this point is shown in FIG.

【0030】その後、支持基板となるべき下層シリコン
半導体ウェハ1上にシリコン半導体ウェハ3cを載設
し、加熱処理して両者を張りあわせる。ここまでの状態
が図2(C)に示されている。
After that, the silicon semiconductor wafer 3c is placed on the lower layer silicon semiconductor wafer 1 to serve as a supporting substrate and heat-treated to bond the two. The state up to this point is shown in FIG.

【0031】最後に、シリコン半導体ウェハ3cを所望
の厚さ、例えば数μm〜数十μm程度になるまで研磨し
て、半導体薄膜、即ち上層シリコン半導体薄膜3を形成
する。この上層シリコン半導体薄膜3内の下方はゲッタ
リング・サイト3aであり、その上方は素子活性領域3
bである。このようにして図2(D)に示すような、ゲ
ッタリング・サイト(3a)を素子活性領域の直下に有
するSOI基板が製造される。
Finally, the silicon semiconductor wafer 3c is polished to a desired thickness, for example, several μm to several tens of μm to form a semiconductor thin film, that is, an upper silicon semiconductor thin film 3. The lower part of the upper silicon semiconductor thin film 3 is the gettering site 3a, and the upper part thereof is the device active region 3a.
b. Thus, the SOI substrate having the gettering site (3a) immediately below the element active region as shown in FIG. 2D is manufactured.

【0032】ここで、先にゲッタリング・サイト3aの
形成にあたっては高濃度リン拡散、イオン打込みによる
としたが、特に図には示さないが、その他の一例を説明
すると、シリコン半導体ウェハ3cの一面を鏡面仕上げ
した後に、その鏡面上に気相生長法により窒化シリコン
膜を被着し、窒素ガス雰囲気下で熱処理を施して、シリ
コン半導体ウェハ3cの鏡面近傍に熱応力によるミスフ
ィット転位等を発生させ、しかる後にリン酸を用いて窒
化シリコン膜を除去するわけである。この際、窒化シリ
コン膜の膜厚や熱処理等のゲッタリング・サイト形成条
件を制御することにより、シリコン半導体ウェハ3cの
鏡面から数μm、例えば1〜2μm程度の浅い領域にゲ
ッタリング・サイト3aを形成することができる。
Here, the gettering sites 3a were formed first by high-concentration phosphorus diffusion or by ion implantation, but although not shown in the drawing, another example will be described. One surface of the silicon semiconductor wafer 3c is explained. After mirror finishing, a silicon nitride film is deposited on the mirror surface by the vapor growth method and heat-treated in a nitrogen gas atmosphere to generate misfit dislocations or the like due to thermal stress near the mirror surface of the silicon semiconductor wafer 3c. After that, the silicon nitride film is removed by using phosphoric acid. At this time, by controlling the gettering site forming conditions such as the film thickness of the silicon nitride film and heat treatment, the gettering site 3a is formed in a shallow region of several μm, for example, 1 to 2 μm from the mirror surface of the silicon semiconductor wafer 3c. Can be formed.

【0033】上記した実施例1のSOI基板によれば下
記の効果を得ることができる。
According to the SOI substrate of Example 1 described above, the following effects can be obtained.

【0034】即ち、本実施例のSOI基板を用いて形成
する半導体装置において、素子活性領域3bと酸化シリ
コン膜2との間に、ゲッタリング・サイト3aが形成さ
れているため、半導体装置製造中に素子活性領域3bに
侵入したFe,Cu,Ptなどの重金属原子が、上層シ
リコン半導体薄膜3内を拡散して、ゲッタリング・サイ
ト3aに到達してゲッターされる。従って、SOI基板
を用いて形成した半導体装置の信頼度の向上や製造歩留
まりの向上を図ることができる。
That is, in the semiconductor device formed using the SOI substrate of this embodiment, the gettering site 3a is formed between the element active region 3b and the silicon oxide film 2, so that the semiconductor device is manufactured. Heavy metal atoms such as Fe, Cu and Pt that have penetrated into the element active region 3b diffuse into the upper silicon semiconductor thin film 3 and reach the gettering site 3a to be gettered. Therefore, the reliability and the manufacturing yield of the semiconductor device formed using the SOI substrate can be improved.

【0035】また、SOI基板の形成前に、予めシリコ
ン半導体ウェハ3cにゲッタリング・サイト3aを形成
しておいてから、このシリコン半導体ウェハ3cとシリ
コン半導体ウェハとを張り合わせるため、ゲッタリング
・サイト3aの形成時に酸化シリコン膜2がダメージを
受けないことになる。従って、酸化シリコン膜2の特性
の劣化を招くことなく、酸化シリコン膜2とその上のシ
リコン半導体膜3cとの界面の直上で素子活性領域3b
の下方部分にゲッタリング・サイト3aを形成すること
ができる。
Before the SOI substrate is formed, the gettering site 3a is formed on the silicon semiconductor wafer 3c in advance, and the gettering site 3a is bonded to the gettering site 3a. The silicon oxide film 2 is not damaged during the formation of 3a. Therefore, the element active region 3b is formed immediately above the interface between the silicon oxide film 2 and the silicon semiconductor film 3c thereon without degrading the characteristics of the silicon oxide film 2.
The gettering site 3a can be formed in the lower part of the.

【0036】また、上記実施例1によれば、ゲッタリン
グ・サイト3aを形成したシリコン半導体ウェハ3cの
鏡面を熱酸化して酸化シリコン膜2を形成するとした
が、これに限定されることなく、支持基板たる下層シリ
コン半導体ウェハ1の鏡面を熱酸化しても良いし、ウェ
ハ3c及び1の両者の鏡面を熱酸化して酸化シリコン膜
2を形成しても良い。
Although the mirror surface of the silicon semiconductor wafer 3c on which the gettering site 3a is formed is thermally oxidized to form the silicon oxide film 2 according to the first embodiment, the invention is not limited to this. The mirror surface of the lower layer silicon semiconductor wafer 1 as a supporting substrate may be thermally oxidized, or the mirror surfaces of both the wafers 3c and 1c may be thermally oxidized to form the silicon oxide film 2.

【0037】また、上記実施例1のその他の例によれ
ば、ゲッタリング・サイト3aの形成工程においてミス
フィット転位等の発生後リン酸を用いて窒化シリコン膜
を除去した後に、次工程においてSOI構造の絶縁膜た
る酸化シリコン膜2を形成しているが、窒化シリコン膜
を残存させ、この窒化シリコン膜をSOI構造の絶縁膜
としても良い。このようにすれば、窒化シリコン膜の除
去および酸化シリコン膜2の形成をする必要がなくなる
ため、スループットの向上および製造コストの低減を図
ることができる。
Further, according to another example of the first embodiment, after the silicon nitride film is removed by using phosphoric acid after the occurrence of misfit dislocations or the like in the step of forming the gettering site 3a, the SOI in the next step. Although the silicon oxide film 2 as the insulating film having the structure is formed, the silicon nitride film may be left and the silicon nitride film may be used as the insulating film having the SOI structure. By doing so, it is not necessary to remove the silicon nitride film and form the silicon oxide film 2, so that the throughput can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

【0038】さらに、上記実施例1によれば、エクスト
リンシック・ゲッタリング法によりゲッタリング・サイ
ト3aを形成する方法として、その一例を説明したが、
他の形成方法、例えば、ウェハ3cの鏡面上に酸化シリ
コンの微粒子を吹き付けて歪層を形成する方法、または
ウェハ3cの鏡面上に不活性原子のイオンを注入した後
に熱処理を行い転位ループ等を発生させる方法等であっ
ても良い。不活性原子のイオンを注入する方法において
は、シリコン半導体ウェハ3cの鏡面が雰囲気で汚染さ
れるのを防ぐために熱酸化膜を形成した後にイオン注入
を行い、その熱酸化膜をSOI構造の絶縁膜としても良
い。
Further, according to the first embodiment, an example has been described as a method of forming the gettering site 3a by the extrinsic gettering method.
Another forming method, for example, a method of spraying fine particles of silicon oxide on the mirror surface of the wafer 3c to form a strained layer, or a process of implanting ions of inert atoms on the mirror surface of the wafer 3c and then performing heat treatment to form dislocation loops, etc. It may be generated by a method. In the method of implanting the ions of the inert atoms, in order to prevent the mirror surface of the silicon semiconductor wafer 3c from being contaminated by the atmosphere, ion implantation is performed after forming a thermal oxide film, and the thermal oxide film is used as an insulating film having an SOI structure. Also good.

【0039】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるSOI
構造を有する半導体基板について説明したが、それに限
定されるものではなく、SOS(Si on sapphire or sp
inei)構造を有する半導体基板にも応用することができ
る。
In the above description, the invention made mainly by the present inventor is the field of application which is the background of SOI.
Although the semiconductor substrate having a structure has been described, the present invention is not limited thereto, and SOS (Si on sapphire or sp
It can also be applied to a semiconductor substrate having an inei) structure.

【0040】(実施例例2)図3に、本発明の実施例2
であるSOI構造の半導体集積回路用基板の要部断面図
を示す。 本実施例2の特徴点は、ゲッタリング層を多
結晶シリコン層で形成したことにある。
Example 2 FIG. 3 shows Example 2 of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit substrate having an SOI structure. The feature of the second embodiment is that the gettering layer is formed of a polycrystalline silicon layer.

【0041】図3に示すように、本実施例2のSOI構
造の半導体集積回路用基板10aは、単結晶シリコンか
らなる半導体支持基板(第一基板)10と、その上に設
けられたシリコン酸化膜からなる絶縁層30と、前記絶
縁層30上に設けられた多結晶シリコン層からなるゲッ
タリング層40と、さらに前記ゲッタリング層40上に
設けられた単結晶シリコンからなる半導体薄膜層20a
とにより形成されている。 前記酸化シリコン膜30の
厚さは、数千オングストロームから数ミクロン程度であ
る。 もちろん前記酸化シリコン膜30のかわりにシリ
コン窒化膜(SiN)など他の絶縁膜を用いることも可
能である。
As shown in FIG. 3, a semiconductor integrated circuit substrate 10a having an SOI structure according to the second embodiment includes a semiconductor supporting substrate (first substrate) 10 made of single crystal silicon and silicon oxide provided thereon. An insulating layer 30 made of a film, a gettering layer 40 made of a polycrystalline silicon layer provided on the insulating layer 30, and a semiconductor thin film layer 20a made of single crystal silicon provided on the gettering layer 40.
It is formed by and. The silicon oxide film 30 has a thickness of about several thousand angstroms to several microns. Of course, it is possible to use another insulating film such as a silicon nitride film (SiN) instead of the silicon oxide film 30.

【0042】前記多結晶シリコン層40の厚さは、重金
属原子をゲッタリングするために充分な厚さを有し、か
つ結晶強度を低下させず、かつ量産性を低下させない程
度の薄さにする必要から数百オングストロームから数ミ
クロン程度が適当である。
The thickness of the polycrystalline silicon layer 40 is made thin enough to getter the heavy metal atoms, and does not reduce the crystal strength and mass productivity. From the necessity, several hundred angstroms to several microns are suitable.

【0043】前記半導体薄膜層20aの主表面には、通
常のPN接合を有するバイポ−ラトランジスタ、MOS
FET等の電界効果型トランジスタが形成されることに
なり、前記PN接合に悪影響をおよぼす重金属原子をゲ
ッタリングするために前記多結晶シリコン層40が前記
絶縁層30と前記半導体薄膜層20aとの接合界面に設
けられている。
On the main surface of the semiconductor thin film layer 20a, a bipolar transistor having a normal PN junction, a MOS.
A field effect transistor such as a FET is formed, and the polycrystalline silicon layer 40 joins the insulating layer 30 and the semiconductor thin film layer 20a in order to getter heavy metal atoms that adversely affect the PN junction. It is provided at the interface.

【0044】次に図4(a)から図6(b)を用いて前
記半導体集積回路用基板10aの製造方法を説明する。
まず、図4(a)に示すように例えば厚さ600ミク
ロン程度の単結晶シリコンからなる第一基板(支持基
板)10および第二基板20をそれぞれ準備する。 前
記基板10,20は、通常の単結晶シリコンウエ−ハで
あり、各基板10,20は、互いにほぼ平行で平坦な対
向する一対の面(第一及び第二主面,第三及び第四主
面)を有している。 前記基板10,20の導電型及び
不純物濃度は必要に応じて任意に選択できる。 次に、
前記基板10の主面(第一主面)に例えば熱酸化法やC
VD(Chemical Vaper Deposition)法によりシリコン
酸化膜30を形成しSOI構造の埋込酸化膜とする。一
方、前記基板20の主面(第三主面)には例えばLP
Low Pressure)−CVD法を用いて多結晶シリコン膜
40を形成する。 この時重要なことは各々の膜の表面
粗さを低減することであり、特に多結晶シリコンは表面
粗さが大きくなりやすいため、低温(概ね550℃以
下)でデポジションし、デポジション直後は非晶質状態
とした後、約600℃以上の熱処理を加えて多結晶とす
る方法や、通常の方法でデポジションした後、研磨等を
行うことによって表面粗さを低減する方法を用いる。
Next, a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit substrate 10a will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 6 (b).
First, as shown in FIG. 4A, a first substrate (supporting substrate) 10 and a second substrate 20 each made of single crystal silicon having a thickness of about 600 μm are prepared. The substrates 10 and 20 are ordinary single crystal silicon wafers, and each of the substrates 10 and 20 is a pair of opposing flat faces (first and second main faces, third and fourth faces) that are substantially parallel to each other and are flat. Main surface). The conductivity type and impurity concentration of the substrates 10 and 20 can be arbitrarily selected according to need. next,
On the main surface (first main surface) of the substrate 10, for example, a thermal oxidation method or C
The buried oxide film of the formed SOI structure silicon oxide film 30 by VD (C hemical V aper D eposition ) process. On the other hand, on the main surface (third main surface) of the substrate 20, for example, LP
Forming a polycrystalline silicon film 40 by using the (L ow P ressure) -CVD method. At this time, what is important is to reduce the surface roughness of each film. In particular, since polycrystalline silicon tends to have a large surface roughness, deposition is performed at a low temperature (approximately 550 ° C. or lower), and immediately after the deposition. After the amorphous state, a heat treatment at about 600 ° C. or more is applied to obtain a polycrystal, or a method of depositing by a usual method and then polishing or the like to reduce the surface roughness is used.

【0045】次に図4(b)に示すように、2枚の前記
基板10,20の酸化膜30側と多結晶シリコン層40
側を、清浄な雰囲気中で張り合わせる。その後接着強度
を上げるために高温で熱処理を行う。充分な接着強度を
得るためには通常1000℃以上の温度で熱処理するこ
とが望ましい。
Next, as shown in FIG. 4B, the oxide film 30 side of the two substrates 10 and 20 and the polycrystalline silicon layer 40.
Stick the sides together in a clean atmosphere. After that, heat treatment is performed at a high temperature to increase the adhesive strength. In order to obtain sufficient adhesive strength, it is usually desirable to perform heat treatment at a temperature of 1000 ° C. or higher.

【0046】図4(a),図4(b)の製造方法では、
シリコン酸化膜30と側と多結晶シリコン層40側を張
り合わせる例を示したが、図5(a),図5(b)に示
すように、支持基板となる基板10側にのみにシリコン
酸化膜30と多結晶シリコン層40を順次形成し、この
多結晶シリコン層40と上層基板20の単結晶シリコン
面を張り合わせる方法を用いることも可能である。 ま
た、図6(a),図6(b)に示すように、上層基板2
0側にのみ多結晶シリコン層40とシリコン酸化膜30
を順次形成し、このシリコン酸化膜30側と支持基板1
0の単結晶シリコン面を張り合わせる方法を用いること
も可能である。
In the manufacturing method shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b),
Although an example in which the side of the silicon oxide film 30 and the side of the polycrystalline silicon layer 40 are bonded is shown, as shown in FIGS. 5A and 5B, the silicon oxide film 30 is formed only on the side of the substrate 10 which is a supporting substrate. It is also possible to use a method in which the film 30 and the polycrystalline silicon layer 40 are sequentially formed, and the polycrystalline silicon layer 40 and the single crystal silicon surface of the upper substrate 20 are bonded together. As shown in FIGS. 6A and 6B, the upper substrate 2
Polycrystalline silicon layer 40 and silicon oxide film 30 only on the 0 side
Are sequentially formed, and the silicon oxide film 30 side and the supporting substrate 1 are formed.
It is also possible to use a method of laminating 0 single crystal silicon surfaces.

【0047】図4(b),図5(b),図6(b)に示
したSOI構造を形成した後、図3に示すように、前記
基板20側を研削や研磨を用いて薄膜化し、約1.5ミ
クロン程度の素子形成領域となる薄膜層20aを形成す
る。 本実施例の場合、機械化学研磨(選択ポリッシン
グ)法を用いて薄膜化した。 前記機械化学研磨(選択
ポリッシング)法については例えば1987年10月2
3日(株)産業図書発行「SOI形成技術」第200頁
から第201頁に詳細に記載されている。 前記酸化膜
30及び多結晶シリコン層40上に残す薄膜層20aの
膜厚は、前記膜厚に限定されず、形成すべき半導体素子
の必要な特性に応じて任意に選択できる。 このよう
に、本実施例2では、上述した実施例1のようにゲッタ
リング層3aを上層半導体基板中に直接形成する方法と
は異なり、ゲッタリング層として、素子形成領域となる
半導体基板とは独立した薄膜層(多結晶シリコン)を用
いているので、ゲッタリング層(欠陥層、転位層)の厚
さ、位置等をSOI構造の中で正確に決めることが可能
である。
After forming the SOI structure shown in FIGS. 4 (b), 5 (b) and 6 (b), the substrate 20 side is thinned by grinding or polishing as shown in FIG. Then, a thin film layer 20a which becomes an element forming region of about 1.5 μm is formed. In the case of this example, the thin film was formed by using the mechanical chemical polishing (selective polishing) method. Regarding the mechanical chemical polishing (selective polishing) method, for example, October 2, 1987
It is described in detail on page 200 to page 201 of "SOI formation technology" published by Sangyo Tosho Co., Ltd. The film thickness of the thin film layer 20a left on the oxide film 30 and the polycrystalline silicon layer 40 is not limited to the above film thickness, and can be arbitrarily selected according to the required characteristics of the semiconductor element to be formed. As described above, in the second embodiment, unlike the method of directly forming the gettering layer 3a in the upper semiconductor substrate as in the above-described first embodiment, the gettering layer is different from the semiconductor substrate that will be the element formation region. Since the independent thin film layer (polycrystalline silicon) is used, the thickness, position, etc. of the gettering layer (defect layer, dislocation layer) can be accurately determined in the SOI structure.

【0048】(実施例3)図7(要部断面図)及び図8
(要部平面図)に、本発明の実施例3であるバイポ−ラ
トランジスタとCMOSを同一の基板上に集積した混成
集積回路装置(以下、Bi−CMOSと称する)を示
す。本実施例3のBi−CMOSは、上記実施例2のS
OI構造の半導体集積回路用基板10aを用いて形成さ
れる。 本実施例3の主な特徴点は、ゲッタリング層4
0をアイソレ−ション用溝で分離したことにある。
(Embodiment 3) FIG. 7 (a cross-sectional view of an essential part) and FIG.
(Principal plan view) shows a hybrid integrated circuit device (hereinafter, referred to as Bi-CMOS) in which a bipolar transistor and a CMOS according to a third embodiment of the present invention are integrated on the same substrate. The Bi-CMOS of the third embodiment is the same as the S of the second embodiment.
It is formed using the semiconductor integrated circuit substrate 10a having the OI structure. The main characteristic point of the third embodiment is the gettering layer 4
0 is separated by an isolation groove.

【0049】図7に示すように、本実施例3のBi−C
MOSは、半導体集積回路用基板10aの主面上に設け
られたエピタキシャル層60の主面に形成されている。
領域NPNには縦型構造のnpnバイポーラトランジス
タTr、領域PMOSにはpチャネルMOSFETQ
p、領域NMOSにはnチャネルMOSFETQnがそ
れぞれ形成されている。
As shown in FIG. 7, Bi-C according to the third embodiment.
The MOS is formed on the main surface of the epitaxial layer 60 provided on the main surface of the semiconductor integrated circuit substrate 10a.
A vertical npn bipolar transistor Tr is provided in the region NPN, and a p-channel MOSFET Q is provided in the region PMOS.
An n-channel MOSFET Qn is formed in each of the p and region NMOSs.

【0050】npnバイポーラトランジスタTrのコレ
クタ領域は、n+型埋込層50a、n型ウェル領域60
a及びn+型領域(コレクタ引出層)110で構成され
ている。ベ−ス領域は、n型ウェル領域60aの主面に
設けられたp+型領域(外部ベ−ス領域)230及びp
型領域(真性ベ−ス領域)220で構成されている。エ
ミッタ領域は、n+型領域260で構成されている。
The collector region of the npn bipolar transistor Tr has an n + type buried layer 50a and an n type well region 60.
It is composed of a and n + type regions (collector extraction layers) 110. The base regions are p + type regions (external base regions) 230 and p provided on the main surface of the n type well region 60a.
The mold region (intrinsic base region) 220 is formed. The emitter region is composed of the n + type region 260.

【0051】バイポーラトランジスタTrのコレクタ領
域であるn+型半導体領域110には、コレクタ配線2
80cが接続されている。配線280cは、層間絶縁膜
270及び210に形成された接続孔OP3を通して半
導体領域110に接続されている。配線280cは、第
1層目の配線形成工程で形成され、例えばアルミニウム
膜或いは添加物(Cu,Si)が含有されたアルミニウ
ム合金膜で形成される。 ベース領域である、p+型半
導体領域230にベース引出用電極200が接続されて
いる。ベース引出用電極200は、層間絶縁膜270及
び210に形成された接続孔OP1を通してp+型半導
体領域230に接続されている。ベース引出用電極20
0は、多結晶珪素膜上に高融点金属シリサイド(WSi
2,MoSi2,TaSi2,TiSi2)膜を積層形成し
た複合膜で構成されている。この多結晶珪素膜は、抵抗
値を低減するためのp型不純物(B)が導入(或は拡
散)されている。また、ベース引出用電極200は、多
結晶珪素膜(p型)の単層で構成してもよい。
In the n + type semiconductor region 110 which is the collector region of the bipolar transistor Tr, the collector wiring 2
80c is connected. The wiring 280c is connected to the semiconductor region 110 through a connection hole OP3 formed in the interlayer insulating films 270 and 210. The wiring 280c is formed in the wiring forming step of the first layer, and is formed of, for example, an aluminum film or an aluminum alloy film containing an additive (Cu, Si). The base lead electrode 200 is connected to the p + type semiconductor region 230, which is the base region. The base lead-out electrode 200 is connected to the p + type semiconductor region 230 through a connection hole OP1 formed in the interlayer insulating films 270 and 210. Base drawing electrode 20
0 is a refractory metal silicide (WSi) on the polycrystalline silicon film.
2 , MoSi 2 , TaSi 2 , TiSi 2 ) films are laminated to form a composite film. This polycrystalline silicon film is introduced (or diffused) with a p-type impurity (B) for reducing the resistance value. Further, the base lead-out electrode 200 may be formed of a single layer of a polycrystalline silicon film (p-type).

【0052】エミッタ領域であるn+型半導体領域26
0には、エミッタ引出用電極250を介在させてエミッ
タ配線280bが電気的に接続されている。エミッタ引
出用電極250は、ベース引出用電極200の側壁に形
成されたサイドウォールスペーサ240で規定された接
続孔(符号は付けない)を通してn+型半導体領域26
0に接続されている。エミッタ引出用電極250は、例
えば、n型不純物が導入された多結晶珪素膜で形成す
る。
N + type semiconductor region 26 which is an emitter region
An emitter wiring 280b is electrically connected to 0 through an emitter extraction electrode 250. The emitter extraction electrode 250 passes through a connection hole (not shown) defined by a sidewall spacer 240 formed on the side wall of the base extraction electrode 200, and the n + type semiconductor region 26 is formed.
It is connected to 0. The emitter extraction electrode 250 is formed of, for example, a polycrystalline silicon film into which an n-type impurity is introduced.

【0053】エミッタ引出用配線280bは、層間絶縁
膜270に形成された接続孔OP2を通してエミッタ引
出用電極250に接続されている。
The emitter extraction wiring 280b is connected to the emitter extraction electrode 250 through a connection hole OP2 formed in the interlayer insulating film 270.

【0054】CMOSを構成するnチャネルMOSFE
TQnは、p−型ウェル領域60bの主面に形成され、
ウェル領域60b,ゲート絶縁膜120b,ゲート電極
130b,ソース領域又はドレイン領域である一対のn
型半導体領域150及び一対のn+型半導体領域180
で構成されている。
N-channel MOSFE constituting CMOS
TQn is formed on the main surface of the p-type well region 60b,
The well region 60b, the gate insulating film 120b, the gate electrode 130b, and a pair of n that are a source region or a drain region.
Type semiconductor region 150 and a pair of n + type semiconductor regions 180
It is composed of.

【0055】ウエル領域60bはMOSFETQnのチ
ャネル形成領域を構成するようになっている。ウェル領
域60bは、例えば1016〜1017[atoms/Cm2]程
度の不純物濃度で構成されている。このウエル領域60
bの下部には、その抵抗値を低減するためのp+型埋込
層50bが設けられている。
The well region 60b constitutes the channel forming region of the MOSFET Qn. The well region 60b has an impurity concentration of about 10 16 to 10 17 [atoms / Cm 2 ], for example. This well region 60
A p + type buried layer 50b for reducing the resistance value is provided under the b.

【0056】ゲート絶縁膜120bは、例えば、ウエル
領域60bの主面を酸化して形成した酸化珪素膜を用
い、200[Å]程度の膜厚で形成する。
The gate insulating film 120b is, for example, a silicon oxide film formed by oxidizing the main surface of the well region 60b, and is formed with a film thickness of about 200 [Å].

【0057】ゲート電極130bは、多結晶珪素膜上に
高融点金属シリサイド膜を形成した複合膜で構成されて
いる。ゲート電極130bの多結晶珪素膜は、n型不純
物が導入(或は拡散)されたn型で構成されている。
The gate electrode 130b is composed of a composite film in which a refractory metal silicide film is formed on a polycrystalline silicon film. The polycrystalline silicon film of the gate electrode 130b is of n-type with n-type impurities introduced (or diffused).

【0058】低不純物濃度の半導体領域150は、高不
純物濃度の半導体領域180よりもチャネル形成領域側
に設けられている。この低不純物濃度の半導体領域15
0は、所謂LLD(Lightly Doped Drain)構造のMO
SFETQnを構成する。低不純物濃度の半導体領域1
50は、主にゲート電極或はその上層の絶縁膜140b
を不純物導入用マスクとし、n型不純物(例えばP)を
イオン打込みで導入することによって構成されている。
低不純物濃度の半導体領域150は、ゲート電極130
bに対して自己整合で形成されている。
The low impurity concentration semiconductor region 150 is provided closer to the channel forming region than the high impurity concentration semiconductor region 180. This low impurity concentration semiconductor region 15
0, so-called LLD (L ightly D oped D rain ) the structure MO
Configure SFETQn. Low impurity concentration semiconductor region 1
50 is mainly a gate electrode or an insulating film 140b above it.
Is used as an impurity introduction mask, and n-type impurities (for example, P) are introduced by ion implantation.
The semiconductor region 150 having a low impurity concentration is formed on the gate electrode 130.
It is formed in self alignment with b.

【0059】高不純物濃度の半導体領域180は、主に
ゲート電極130bの側壁に形成されたサイドウォール
スペーサ170を不純物導入用マスクとし、n型不純物
(例えばAs)をイオン打込みで導入することによって
構成されている。高不純物濃度の半導体領域180は、
サイドウォールスペーサ170がゲート電極130bに
対して自己整合で構成されているので、ゲート電極13
0bに対して自己整合で構成されている。
The high-impurity-concentration semiconductor region 180 is formed by ion-implanting n-type impurities (for example, As) using the sidewall spacers 170 formed mainly on the sidewalls of the gate electrode 130b as an impurity introduction mask. Has been done. The high impurity concentration semiconductor region 180 is
Since the sidewall spacers 170 are configured to be self-aligned with the gate electrode 130b, the gate electrode 13
0b is self-aligned.

【0060】このMOSFETQnのソース領域又はド
レイン領域である半導体領域180には、層間絶縁膜2
70及び210に形成された接続孔OP6,OP7を通
して配線280f,280gが夫々接続されている。配
線280f,280gは、前記コレクタ配線280c、
エミッタ配線280bと同一導体膜で構成されている。
CMOSを構成するpチャネルMOSFETQpは、
n−型ウェル領域60aの主面に形成され、ウェル領域
60a,ゲート絶縁膜120a,ゲート電極130a,
ソース領域又はドレイン領域である一対のp型半導体領
域160及び一対のp+型半導体領域190で構成され
ている。
In the semiconductor region 180 which is the source region or the drain region of this MOSFET Qn, the interlayer insulating film 2 is formed.
The wirings 280f and 280g are connected through the connection holes OP6 and OP7 formed in 70 and 210, respectively. The wirings 280f and 280g are the collector wirings 280c,
It is formed of the same conductor film as the emitter wiring 280b.
The p-channel MOSFET Qp forming the CMOS is
The well region 60a, the gate insulating film 120a, the gate electrode 130a, formed on the main surface of the n--type well region 60a,
It is composed of a pair of p-type semiconductor regions 160 and a pair of p + -type semiconductor regions 190 which are source regions or drain regions.

【0061】ウェル領域60aは、MOSFETQpの
チャネル形成領域を構成するようになっている。ウェル
領域60aは、例えば1015〜1017[atoms/Cm2
程度の不純物濃度で構成されている。ウェル領域60a
の下部には、前記ウェル領域60bと同様に、その抵抗
値を低減するためのn+型埋込層50aが設けられてい
る。
The well region 60a constitutes the channel forming region of the MOSFET Qp. The well region 60a has, for example, 10 15 to 10 17 [atoms / Cm 2 ].
It is composed of a certain impurity concentration. Well region 60a
An n + type buried layer 50a for reducing the resistance value thereof is provided in the lower part of the same as the well region 60b.

【0062】ゲート絶縁膜120aは、前記MOSFE
TQnのゲート絶縁膜120bと同様に同一製造工程で
構成する。
The gate insulating film 120a is formed of the above-mentioned MOSFE.
Similar to the gate insulating film 120b of TQn, the same manufacturing process is used.

【0063】ゲート電極130aは、ゲート電極130
bと同一導体膜つまり多結晶珪素膜上に高融点金属シリ
サイド膜を積層形成した複合膜で構成されている。この
多結晶珪素膜は、ゲート電極130bの多結晶珪素膜に
導入される不純物と異なる導電型のp型不純物が導入
(或は拡散)されp型で構成されている。また、n型不
純物が導入されたn型でもよい。
The gate electrode 130a is the gate electrode 130.
It is composed of a composite film in which a refractory metal silicide film is laminated on the same conductor film as b, that is, a polycrystalline silicon film. The polycrystalline silicon film is p-type by introducing (or diffusing) a p-type impurity having a conductivity type different from the impurity introduced into the polycrystalline silicon film of the gate electrode 130b. Further, it may be n-type with n-type impurities introduced.

【0064】低不純物濃度の半導体領域160は、LD
D構造のMOSFETQpを構成する。低不純物濃度の
半導体領域160は、前記低不純物濃度の半導体領域1
50と同様に、ゲート電極130aに対して自己整合で
形成されている。高不純物濃度の半導体領域190は、
サイドウォールスペーサ170を介在させてゲート電極
130aに対して自己整合で構成されている。
The semiconductor region 160 of low impurity concentration is LD
A MOSFET Qp having a D structure is constructed. The low impurity concentration semiconductor region 160 corresponds to the low impurity concentration semiconductor region 1
Like 50, it is formed in self-alignment with the gate electrode 130a. The high impurity concentration semiconductor region 190 is
It is configured to be self-aligned with the gate electrode 130a with the sidewall spacer 170 interposed.

【0065】このMOSFETQpのソース領域又はド
レイン領域である半導体領域190には、層間絶縁膜2
70及び210に形成された接続孔OP4,OP5を通
して配線280d,280eが夫々接続されている。
In the semiconductor region 190 which is the source region or the drain region of this MOSFET Qp, the interlayer insulating film 2 is formed.
Wirings 280d and 280e are connected through connection holes OP4 and OP5 formed in 70 and 210, respectively.

【0066】また、前記MOSFETQn及びMOSF
ETQpの夫々のゲート電極130b,130aは、図
8に示すように、厚いフィールド絶縁膜70上にまで延
在し、前記層間絶縁膜270及び210に形成された接
続孔OP9,OP8を通して、配線(図示せず)が夫々
接続されている。
Further, the MOSFET Qn and the MOSF
As shown in FIG. 8, the respective gate electrodes 130b and 130a of the ETQp extend up to the thick field insulating film 70 and are connected to the wiring (through wiring holes OP9 and OP8 formed in the interlayer insulating films 270 and 210). (Not shown) are respectively connected.

【0067】上述したnpnバイポーラトランジスタT
r、pチャネルMOSFETQp及びnチャネルMOS
FETQnのそれぞれは、エピタキシャル層60の主面
に選択的に設けられたフィ−ルド絶縁層70及びその下
部に設けられた分離溝80によって、アイソレ−ション
されている。フィ−ルド絶縁層70のパタ−ンは図8に
おいて太い実線で示されている。また、フィ−ルド絶縁
層70aは、npnバイポーラトランジスタTrのベ−
ス領域とコレクタ引出層110を分離するために設けら
れている。分離溝80は、エピタキシャル層60の主面
側から基板10aの深さ方向に向かって延在し、埋込層
50a,50b及びゲッタリング層である多結晶シリコ
ン層40を通して絶縁層30に達している。分離溝80
の内側表面には薄い絶縁膜90が設けられ、さらに、そ
の中には多結晶シリコン100が埋め込まれており誘電
分離構造をなしている。分離溝80のパタ−ンは図8に
おいて一点鎖線で示されている。このように本実施例で
は、分離溝80によってゲッタリング層をも分離してい
るので、ゲッタリング層内に内在する欠陥層で素子間に
リ−ク電流が発生する不都合が防止できるので、SOI
構造を有する半導体集積回路装置の電気的信頼性を向上
することが可能である。また、前記ゲッタリング層は、
npnバイポーラトランジスタTr、pチャネルMOS
FETQp及びnチャネルMOSFETQnのそれぞれ
の形成領域の直下に設けられているのでベ−ス接合等の
PN接合に悪影響をおよぼす重金属原子がすばやく捕獲
されるためSOI構造を有する半導体集積回路装置の電
気的信頼性を向上することが可能である。
The npn bipolar transistor T described above
r, p channel MOSFET Qp and n channel MOS
Each of the FETs Qn is isolated by the field insulating layer 70 selectively provided on the main surface of the epitaxial layer 60 and the isolation groove 80 provided under the field insulating layer 70. The pattern of the field insulating layer 70 is shown by a thick solid line in FIG. The field insulating layer 70a is a base of the npn bipolar transistor Tr.
It is provided to separate the collector region 110 from the collector region. The isolation trench 80 extends from the main surface side of the epitaxial layer 60 toward the depth direction of the substrate 10a and reaches the insulating layer 30 through the buried layers 50a and 50b and the polycrystalline silicon layer 40 which is a gettering layer. There is. Separation groove 80
A thin insulating film 90 is provided on the inner surface of the, and polycrystalline silicon 100 is embedded therein to form a dielectric isolation structure. The pattern of the separation groove 80 is shown by the alternate long and short dash line in FIG. As described above, in the present embodiment, the gettering layer is also separated by the separation groove 80, so that it is possible to prevent the inconvenience that the leak current is generated between the elements in the defect layer included in the gettering layer, so that the SOI can be prevented.
It is possible to improve the electrical reliability of the semiconductor integrated circuit device having the structure. In addition, the gettering layer,
npn bipolar transistor Tr, p channel MOS
Since they are provided directly under the formation regions of the FET Qp and the n-channel MOSFET Qn, heavy metal atoms that adversely affect the PN junction such as the base junction are quickly captured, so that the electrical reliability of the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure is improved. It is possible to improve the property.

【0068】次に、上述したSOI構造のBi−CMO
Sの製造方法の一例を図9(a)〜9(h)を用いて簡
単に説明する。まず、図9(a)示すように上述した実
施例2と同様な半導体集積回路用基板10aを準備す
る。本実施例の場合、半導体集積回路用基板10aのシ
リコン薄膜20aの膜厚は1〜1.5μmに設定する。
その後、npnバイポーラトランジスタTrのコレクタ
抵抗、pチャネルMOSFETQp及びnチャネルMO
SFETQnの夫々のウェル抵抗を低減するために、高
濃度のn型不純物(例えばアンチモン,リン)及びp型
不純物(例えばボロン)を前記シリコン薄膜層20a中
に夫々選択的に導入し、n+型埋込層50a及びp+型
埋込層50bを形成する。 前記n+型埋込層50aの
不純物を、ゲッタリング層となる多結晶シリコン層40
まで到達させるか、到達させず単結晶シリコン薄膜層2
0a内にとどめるかは任意に選択できる。またn+型埋
込層50aは、後に形成するエミッタやベース接合の空
乏層が、ゲッタリング層となる多結晶シリコン層40ま
で到達しないよう、充分な不純物濃度と深さが必要であ
り、本実施例の場合、バイポーラトランジスタのn+埋
込層50aの不純物濃度を2×1015atoms/Cm2程度
に設定した。
Next, the Bi-CMO having the SOI structure described above.
An example of a method of manufacturing S will be briefly described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 9A, a semiconductor integrated circuit substrate 10a similar to that of the second embodiment is prepared. In this embodiment, the film thickness of the silicon thin film 20a of the semiconductor integrated circuit substrate 10a is set to 1 to 1.5 μm.
After that, the collector resistance of the npn bipolar transistor Tr, the p-channel MOSFET Qp and the n-channel MO
In order to reduce the well resistance of each SFET Qn, high-concentration n-type impurities (for example, antimony, phosphorus) and p-type impurities (for example, boron) are selectively introduced into the silicon thin film layer 20a, and n + type buried. The buried layer 50a and the p + type buried layer 50b are formed. The impurity of the n + type buried layer 50a is replaced by the polycrystalline silicon layer 40 which becomes a gettering layer.
To reach or not to reach the single crystal silicon thin film layer 2
It is possible to arbitrarily select whether to keep it within 0a. Further, the n + type buried layer 50a is required to have a sufficient impurity concentration and depth so that a depletion layer of an emitter or a base junction which will be formed later does not reach the polycrystalline silicon layer 40 serving as a gettering layer. In the case of the example, the impurity concentration of the n + buried layer 50a of the bipolar transistor is set to about 2 × 10 15 atoms / Cm 2 .

【0069】次に、図9(b)に示すように前記シリコ
ン薄膜20aの上面にn−型エピタキシャル層60を形
成する。前記エピタキシャル層60は、例えば1.0μ
mの膜厚の単結晶シリコンで形成され、3.0オ−ムcm
度の抵抗値を有する。その後、n型不純物(例えばリ
ン)及びp型不純物(例えばボロン)を前記エピタキシ
ャル層60中に夫々選択的に導入し、n型ウェル領域6
0a及びp型ウェル領域60bを形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, an n-type epitaxial layer 60 is formed on the upper surface of the silicon thin film 20a. The epitaxial layer 60 has, for example, 1.0 μ
It is made of single crystal silicon with a thickness of 3.0 m and is 3.0 ohm cm.
Has a resistance value of degrees. After that, an n-type impurity (for example, phosphorus) and a p-type impurity (for example, boron) are selectively introduced into the epitaxial layer 60, respectively, and the n-type well region 6 is formed.
0a and p-type well region 60b are formed.

【0070】次に、図9(c)に示すように前記エピタ
キシャル層60の主面部にフィ−ルド絶縁層70を選択
的に形成する。このフィ−ルド絶縁層70は、窒化珪素
膜等の耐酸化性マスクをnpnバイポーラトランジスタ
Tr、pチャネルMOSFETQp及びnチャネルMO
SFETQnの形成領域の前記エピタキシャル層60上
に選択的に形成し、前記耐酸化性マスクから露出する前
記エピタキシャル層60の主面を熱酸化することにより
形成される。前記フィ−ルド絶縁層70は、100℃程
度のスチ−ム酸化法を用い、500nm程度の膜厚で形
成する。フィ−ルド絶縁層70aは後に形成されるnp
nバイポーラトランジスタTrのベ−ス領域とコレクタ
引出層110とを分離するものであり前記フィ−ルド絶
縁層70と同一工程により形成される。 次に、図示し
ないシリコン酸化膜、ホトレジストなどのエッチングマ
スクを使用し、例えばRIE(Reactive Ion Etching)
等の異方性エッチングにより、前記フィ−ルド絶縁層7
0の表面から埋込酸化シリコン膜30に到達する深い溝
80を形成する。通常のバルクウエハを用いた溝アイソ
レ−ションプロセスと異なり、溝80の深さは、上記エ
ピタキシャル層60,n+埋込層50a,p+型埋込層
50bのみでなく、ゲッタリング層となる多結晶シリコ
ン層40を分割し埋込酸化シリコン膜30まで到達する
深さに設定する必要がある。 次に、この溝80の形成
により露出したシリコン側面に例えば熱酸化法によって
薄い酸化シリコン膜90を形成して電気的にアイソレ−
ションした後、前記溝80内に多結晶シリコン100を
埋めこむ。前記薄い酸化シリコン膜90の形成は、低圧
CVD(Low pressure Chemical Vaper Deposition)法
で形成した堆積型の絶縁膜でもよい。 前記多結晶シリ
コン100は、前記溝80上を含む前記エピタキシャル
層60の全面上に例えばCVD (Chemical Vaper Depo
sition)法により多結晶シリコンを厚く堆積させた後、
前記堆積させた多結晶シリコンを前記エピタキシャル層
60の表面までエッチバックすることにより前記溝80
内に埋め込むことができる。もちろん溝80内をすべて
CVD法によりした堆積シリコン酸化膜で埋める方法な
ど通常の溝アイソレ−ションプロセスで用いられるバリ
エーションはすべて適用できる。 上記溝80の形成に
よってゲッタリング層となる多結晶シリコン層40も各
領域(NPN,PMOS,NMOS)ごとに分割される
ので前記ゲッタリング層を介して素子間にリ−ク電流が
流れることを防止できる。
Next, as shown in FIG. 9C, a field insulating layer 70 is selectively formed on the main surface portion of the epitaxial layer 60. The field insulating layer 70 is formed by using an oxidation resistant mask such as a silicon nitride film for the npn bipolar transistor Tr, p channel MOSFET Qp and n channel MO.
It is formed by selectively forming on the epitaxial layer 60 in the formation region of the SFET Qn and thermally oxidizing the main surface of the epitaxial layer 60 exposed from the oxidation resistant mask. The field insulating layer 70 is formed by a steam oxidation method at about 100 ° C. to a film thickness of about 500 nm. The field insulating layer 70a is an np formed later.
It separates the base region of the n-bipolar transistor Tr from the collector extraction layer 110, and is formed in the same step as the field insulating layer 70. Next, using an etching mask such as a silicon oxide film or a photoresist (not shown), for example, RIE (Reactive Ion Etching)
The field insulating layer 7 is formed by anisotropic etching such as
A deep groove 80 reaching the buried silicon oxide film 30 from the surface of 0 is formed. Unlike the groove isolation process using a normal bulk wafer, the depth of the groove 80 is not limited to the epitaxial layer 60, the n + buried layer 50a, and the p + type buried layer 50b, but the polycrystalline silicon to be the gettering layer. It is necessary to divide the layer 40 and set the depth to reach the buried silicon oxide film 30. Next, a thin silicon oxide film 90 is formed on the side surface of the silicon exposed by the formation of the groove 80 by, for example, a thermal oxidation method to electrically isolate the silicon oxide film 90.
Then, the polycrystalline silicon 100 is embedded in the groove 80. The thin silicon oxide film 90 may be formed by a deposition type insulating film formed by a low pressure chemical vapor deposition (CVD) method. The polycrystalline silicon 100 is formed on the entire surface of the epitaxial layer 60 including the groove 80 by, for example, CVD (Chemical Vapor Depo).
After thickly depositing polycrystalline silicon by the sition method,
The groove 80 is formed by etching back the deposited polycrystalline silicon to the surface of the epitaxial layer 60.
Can be embedded within. Of course, all variations used in a normal groove isolation process such as a method of filling the inside of the groove 80 with a deposited silicon oxide film formed by the CVD method can be applied. Since the polycrystalline silicon layer 40 serving as a gettering layer is also divided into each region (NPN, PMOS, NMOS) by the formation of the groove 80, a leak current flows between the elements through the gettering layer. It can be prevented.

【0071】次に、図9(d)に示すように前記堆積さ
せた多結晶シリコン90の上面を選択的に熱酸化して、
前記フィ−ルド絶縁層70と一体化した絶縁層(図示せ
ず)を形成する。次に、領域NPNのウェル領域60a
の主面に、例えば1015〜1016atoms/Cm2程度の不
純物濃度のリン(p)を80keV程度のエネルギのイ
オン打ち込み法で選択的に導入することにより、n+型
コレクタ引出層110を形成する。
Next, as shown in FIG. 9D, the upper surface of the deposited polycrystalline silicon 90 is selectively thermally oxidized,
An insulating layer (not shown) integrated with the field insulating layer 70 is formed. Next, the well region 60a of the region NPN
An n + type collector extraction layer 110 is formed by selectively introducing phosphorus (p) with an impurity concentration of, for example, 10 15 to 10 16 atoms / Cm 2 to the main surface of the P by an ion implantation method with energy of about 80 keV. To do.

【0072】次に、図9(e)に示すように、n型ウェ
ル領域60a、p型ウェル領域60bの主面部にゲート
酸化膜120a,120bを夫々形成する。このゲート
酸化膜は、例えば、800〜900℃程度のスチーム酸
化法で前記ウェル領域60a,60bの表面を熱酸化す
ることによって、15〜25nm程度の膜厚で形成す
る。 次に、前記ゲート酸化膜120a,120b上を
含む基板の全面上に、例えば、CVD法によって、多結
晶シリコン層、タングステンシリサイド層及び酸化シリ
コンからなる絶縁膜を順次堆積させ、前記堆積した複合
膜を例えばRIE等の異方性エッチングによりパターニ
ングし、MOSFETQp及びMOSFETQnのゲー
ト構造体GP,GNを夫々形成する。前記ゲート構造体
GPは、下からゲート絶縁膜120a,ゲート電極(p
+型多結晶シリコン層及びタングステンシリサイド層)
130a及び絶縁膜140aで構成される。前記ゲート
構造体GNは、下から、ゲート絶縁膜120b,ゲート
電極(n+型多結晶シリコン層及びタングステンシリサ
イド層)130b及び絶縁膜140bで構成される。前
記ゲート構造体GP,GNのp+型及びn+型多結晶シ
リコン層は、前記複合膜のパターニングの前に、p型及
びn型不純物を前記堆積した多結晶シリコン層中に選択
的に導入することによって形成する。次に、領域NMO
Sにおいて、p型ウェル領域の主面にn型不純物を選択
的に導入し、MOSFETQnの低濃度ソース・ドレイ
ン領域150を形成する。このn型不純物は、例えば1
×1013atoms/Cm2程度の不純物濃度のリン(p)を
使用し、50KeV程度のエネルギのイオン打込み法で
導入する。前記n型不純物は、ゲート構造体GNに対し
て、自己整合で導入される。次に、領域PMOSにおい
て、n型ウェル領域の主面にp型不純物を選択的に導入
し、MOSFETQpの低濃度ソース・ドレイン領域1
60を形成する。このp型不純物は、例えば1×1013
atoms/Cm2程度の不純物濃度のボロン(B)を使用
し、40KeV程度のエネルギのイオン打込法により導
入する。前記p型不純物は、ゲート構造体GPに対し
て、自己整合で導入される。
Next, as shown in FIG. 9E, gate oxide films 120a and 120b are formed on the main surface portions of the n-type well region 60a and the p-type well region 60b, respectively. The gate oxide film is formed to have a film thickness of about 15 to 25 nm by thermally oxidizing the surfaces of the well regions 60a and 60b by a steam oxidation method at about 800 to 900 ° C., for example. Next, an insulating film made of a polycrystalline silicon layer, a tungsten silicide layer, and silicon oxide is sequentially deposited on the entire surface of the substrate including the gate oxide films 120a and 120b by, for example, a CVD method, and the deposited composite film is formed. Is patterned by anisotropic etching such as RIE to form the gate structures GP and GN of the MOSFET Qp and MOSFET Qn, respectively. The gate structure GP includes a gate insulating film 120a and a gate electrode (p
+ Type polycrystalline silicon layer and tungsten silicide layer)
It is composed of 130a and an insulating film 140a. The gate structure GN includes a gate insulating film 120b, a gate electrode (n + type polycrystalline silicon layer and tungsten silicide layer) 130b, and an insulating film 140b from the bottom. The p + -type and n + -type polycrystalline silicon layers of the gate structures GP and GN are formed by selectively introducing p-type and n-type impurities into the deposited polycrystalline silicon layer before patterning the composite film. Formed by. Next, the area NMO
At S, n-type impurities are selectively introduced into the main surface of the p-type well region to form the low-concentration source / drain region 150 of the MOSFET Qn. This n-type impurity is, for example, 1
Phosphorus (p) having an impurity concentration of about 10 13 atoms / Cm 2 is used and is introduced by an ion implantation method with an energy of about 50 KeV. The n-type impurities are self-aligned with the gate structure GN. Next, in the region PMOS, a p-type impurity is selectively introduced into the main surface of the n-type well region to reduce the concentration of the source / drain region 1 of the MOSFET Qp.
Form 60. This p-type impurity is, for example, 1 × 10 13
Boron (B) having an impurity concentration of about atoms / Cm 2 is used and is introduced by an ion implantation method with an energy of about 40 KeV. The p-type impurities are self-aligned with the gate structure GP.

【0073】次に、図9(f)に示すように、前記ゲー
ト構造体GP,GNの夫々の側部に、サイドウォールス
ペーサ170を形成する。サイドウォールスペーサ17
0は、基板の全面上に酸化シリコン膜を堆積し、この酸
化シリコン膜を堆積した膜厚に相当する分、RIE等の
異方性エッチングによってエッチバックすることにより
形成する。サイドウォールスペーサ170の酸化シリコ
ン膜は、無機シランガス及び酸化窒素ガスをソースガス
とするCVD法で形成する。サイドウォールスペーサ1
70のゲート長方向(チャネル長方向)の長さは、約1
50nmである。
Next, as shown in FIG. 9F, sidewall spacers 170 are formed on the respective side portions of the gate structures GP and GN. Sidewall spacer 17
0 is formed by depositing a silicon oxide film on the entire surface of the substrate and etching back by anisotropic etching such as RIE by an amount corresponding to the thickness of the deposited silicon oxide film. The silicon oxide film of the sidewall spacer 170 is formed by a CVD method using an inorganic silane gas and a nitric oxide gas as source gases. Sidewall spacer 1
The length of 70 in the gate length direction (channel length direction) is about 1
It is 50 nm.

【0074】また、前記異方性エッチングにより、前記
ゲート構造体GP,GNの夫々から露出するゲート絶縁
膜及びバイポーラトランジスタTrの形成領域のゲート
絶縁膜がオーバーエッチングされ、除去される。このと
き、前記除去されたゲート絶縁膜の下地となっているn
型ウェル領域60a及びp型ウェル領域60bの主面部
のシリコン層も、少量オーバーエッチングされる。前記
サイドウォールスペーサ170を形成後、不活性ガス
(例えば、アルゴンガス)雰囲気中で、800℃程度の
熱処理が施こされる。前記熱処理により、前記サイドウ
ォールスペーサ170を構成する酸化シリコン膜が緻密
化されるとともに、前記低濃度ソース・ドレイン領域1
50,160を活性化させ、前記オーバーエッチングに
よるシリコン層のダメージを回復させる。
By the anisotropic etching, the gate insulating film exposed from each of the gate structures GP and GN and the gate insulating film in the formation region of the bipolar transistor Tr are over-etched and removed. At this time, n which is the base of the removed gate insulating film
The silicon layers on the main surface portions of the type well region 60a and the p-type well region 60b are also overetched by a small amount. After forming the sidewall spacers 170, heat treatment is performed at about 800 ° C. in an inert gas (eg, argon gas) atmosphere. By the heat treatment, the silicon oxide film forming the sidewall spacers 170 is densified and the low-concentration source / drain regions 1 are formed.
50 and 160 are activated to recover the damage to the silicon layer due to the overetching.

【0075】次に、バイポーラトランジスタTr及びp
チャネルMOSFETQpの形成領域をフォトリソグラ
フィ技術を用いたフォトレジスト膜からなるマスク(図
示せず)で覆う。次に、前記マスクを不純物導入のマス
クとして、n型不純物をp型ウェル領域60bの主面部
に導入する。前記n型不純物は、主に、ゲート構造体G
N及びサイドウォールスペーサ170に対して自己整合
で導入される。前記n型不純物は、例えば1015〜10
16atoms/cm2程度の不純物濃度のヒ素(As)を使用
し、70〜90KeV程度のエネルギのイオン打込法で
導入する。前記n型不純物の導入により前記p型ウェル
領域60bの主面に、NチャネルMOSFETQnの高
濃度ソース・ドレイン領域180が形成される。この
後、前記マスクは除去する。
Next, the bipolar transistors Tr and p
The formation region of the channel MOSFET Qp is covered with a mask (not shown) made of a photoresist film using a photolithography technique. Next, using the mask as an impurity introduction mask, an n-type impurity is introduced into the main surface portion of the p-type well region 60b. The n-type impurities are mainly the gate structure G.
It is introduced in self-alignment with the N and sidewall spacers 170. The n-type impurity is, for example, 10 15 to 10
Arsenic (As) having an impurity concentration of about 16 atoms / cm 2 is used and is introduced by an ion implantation method with an energy of about 70 to 90 KeV. By introducing the n-type impurity, the high-concentration source / drain region 180 of the N-channel MOSFET Qn is formed on the main surface of the p-type well region 60b. After that, the mask is removed.

【0076】次に、PチャネルMOSFETQpの形成
領域が開口されたマスク(図示せず)を形成する。前記
マスクは、フォトグラフィ技術により形成されたフォト
レジスト膜からなる。その後、前記マスクを不純物導入
のマスクとして使用し、p型不純物をn型ウェル領域6
0aの主面に導入する。前記p型不純物は、例えば10
15〜1016atoms/cm2程度の不純物濃度のフッ化ホウ
素(BF2)を用い、70〜90KeV程度のエネルギ
のイオン打込法で導入する。このP型不純物の導入によ
り、PチャネルMOSFETQpの高濃度ソース・ドレ
イン領域190が形成される。この後、前記マスクを、
除去する。
Next, a mask (not shown) having an opening in the formation region of the P-channel MOSFET Qp is formed. The mask is made of a photoresist film formed by a photography technique. Then, using the mask as a mask for introducing impurities, the p-type impurity is used for the n-type well region 6.
It is introduced on the main surface of 0a. The p-type impurity is, for example, 10
Boron fluoride (BF 2 ) having an impurity concentration of about 15 to 10 16 atoms / cm 2 is used and is introduced by an ion implantation method with energy of about 70 to 90 KeV. By introducing this P-type impurity, the high-concentration source / drain region 190 of the P-channel MOSFET Qp is formed. After this, the mask is
Remove.

【0077】次に、前記MOSFETQn,Qpの高濃
度ソース・ドレイン領域のn型不純物及びp型不純物の
夫々に熱処理を施こすことにより、イオン打込みによる
ダメージ回復させるとともに、前記不純物を活性化させ
る。前記熱処理は、例えば、850℃程度の高温度で、
約10分行う。この高濃度ソース・ドレイン領域18
0,190を形成する工程により、図7に示したNチャ
ネルMOSFETQn及びPチャネルMOSFETQp
の夫々が実質的に完成する。
Next, heat treatment is applied to each of the n-type impurities and the p-type impurities in the high-concentration source / drain regions of the MOSFETs Qn and Qp to recover the damage due to the ion implantation and activate the impurities. The heat treatment is performed at a high temperature of about 850 ° C., for example.
Do about 10 minutes. This high concentration source / drain region 18
By the process of forming 0 and 190, the N-channel MOSFET Qn and the P-channel MOSFET Qp shown in FIG.
Each of is substantially completed.

【0078】次に、図9(g)に示すように、バイポ−
ラトランジスタTrのベ−ス引出用電極200を形成す
る。前記ベ−ス引出用電極200の形成は、まず、基板
の全面上に例えば膜厚200nm程度の多結晶シリコン
層をCVD法で堆積させた後、前記多結晶シリコン層中
にp型不純物を高濃度に導入する。前記p型不純物は、
例えば1015〜1016atoms/cm2程度の不純物濃度の
ボロン(B)を使用し、10〜15〔keV〕程度のエ
ネルギのイオン打込法で導入する。その後、前記p型不
純物が導入された多結晶シリコン層をRIE等の異方性
エッチングよりパターニングする。このパターニング
は、ベ−ス引出用電極200の外側エッジを規定するも
のであり、この状態では、真性ベース220が形成され
るべき領域は、開口されずに残っている。次に、前記パ
ターニングされた多結晶シリコン層上を含む基板の全面
上に層間絶縁膜210を形成する。前記層間絶縁膜21
0は、CVD法で堆積させた酸化シリコン膜で形成す
る。その後、バイポーラトランジスタTrのベース引出
用電極200を実質的にパターニングするためのフォト
レジストマスク(図示せず)を形成する。前記マスク
は、バイポーラトランジスタTrの真性ベース領域及び
エミッタ領域が形成されるべき領域が開口されたマスク
パターンである。その後、前記マスクをエッチングマス
クとして、前記層間絶縁膜210及び前記パターニング
された多結晶シリコン層を順次選択的にエッチングす
る。前記エッチングは、RIE等の異方性エッチングを
使用する。このエッチングにより、バイポーラトランジ
スタTrのエミッタ,真性ベース領域を取り囲むよう
に、ベース引出用電極200がパターニングされる。そ
の後、前記マスクは除去される。次に、真性ベース領域
220を形成するためのp型不純物を前記n型ウェル領
域60aの主面部に導入する。前記p型不純物は、例え
ば1013〜1014〔atoms/cm2〕程度の不純物濃度の
ボロン(B)を使用し、比較的低エネルギのイオン打込
法で導入する。前記p型不純物は、ベース引出用電極2
00に対し自己整合で導入される。
Next, as shown in FIG.
An electrode 200 for extracting the base of the transistor La is formed. To form the electrode 200 for extracting the base, first, a polycrystalline silicon layer having a film thickness of, for example, about 200 nm is deposited on the entire surface of the substrate by a CVD method, and then a p-type impurity is highly doped in the polycrystalline silicon layer. Introduce to concentration. The p-type impurity is
For example, boron (B) having an impurity concentration of about 10 15 to 10 16 atoms / cm 2 is used and is introduced by an ion implantation method with energy of about 10 to 15 [keV]. Then, the polycrystalline silicon layer having the p-type impurity introduced therein is patterned by anisotropic etching such as RIE. This patterning defines the outer edge of the base extraction electrode 200, and in this state, the region where the intrinsic base 220 is to be formed remains unopened. Next, an interlayer insulating film 210 is formed on the entire surface of the substrate including the patterned polycrystalline silicon layer. The interlayer insulating film 21
0 is formed by a silicon oxide film deposited by the CVD method. Then, a photoresist mask (not shown) for substantially patterning the electrode 200 for extracting the base of the bipolar transistor Tr is formed. The mask is a mask pattern in which the regions where the intrinsic base region and the emitter region of the bipolar transistor Tr are to be formed are opened. Then, the interlayer insulating film 210 and the patterned polycrystalline silicon layer are sequentially and selectively etched using the mask as an etching mask. For the etching, anisotropic etching such as RIE is used. By this etching, the base lead-out electrode 200 is patterned so as to surround the emitter and the intrinsic base region of the bipolar transistor Tr. Then, the mask is removed. Next, a p-type impurity for forming the intrinsic base region 220 is introduced into the main surface portion of the n-type well region 60a. The p-type impurity is boron (B) having an impurity concentration of, for example, about 10 13 to 10 14 [atoms / cm 2 ] and is introduced by an ion implantation method with relatively low energy. The p-type impurity is the base extraction electrode 2
00 self-aligned.

【0079】次に、図9(h)に示すように、前記パタ
ーニングされたベース引出用電極200の側部に絶縁膜
(酸化シリコン膜)からなるサイドウォールスペーサ2
40を形成する。前記スペーサ240は、前記LDD構
造のMOSFETQn,Qpのサイドウォールスペーサ
170と同様にして形成することができる。
Next, as shown in FIG. 9H, a sidewall spacer 2 made of an insulating film (silicon oxide film) is formed on the side portion of the patterned base lead-out electrode 200.
40 is formed. The spacer 240 can be formed in the same manner as the sidewall spacer 170 of the MOSFETs Qn and Qp having the LDD structure.

【0080】その後、前記サイドウォールスペーサ24
0によって規定された開口部を含む基板の全面上に、多
結晶シリコン層を形成する。前記多結晶シリコン層は、
例えばCVD法で形成され、150nm程度の膜厚で形
成される。次に、前記多結晶シリコン層中に、n型不純
物を導入する。前記n型不純物は、例えば1016atoms
/cm2程度の高不純物濃度のヒ素(As)を使用し、
イオン打込法で導入する。このn型不純物の導入によ
り、前記多結晶シリコン層は、n+型となり、導体化さ
れる。 次に、領域NPNの前記多結晶シリコン層15
上に、選択的にフォトレジストマスク(図示せず)を形
成する。前記マスクのパターンは、バイポーラトランジ
スタTrのエミッタ引出用電極の形成パターンである。
次に、前記マスクをエッチングマスクとして、前記n型
不純物が導入された多結晶シリコン層を選択的にエッチ
ング除去する。前記エッチングは、例えばRIE等の異
方性エッチングを使用する。前記エッチングにより、バ
イポーラトランジスタTrのエミッタ引出用電極を所望
の形状に加工する。その後、基板に熱処理を施こすこと
によって、前記エミッタ引出用電極であるn+型多結晶
シリコン層に導入されたn型不純物、前記ベース引出用
電極200であるp+型多結晶シリコン層に導入された
p型不純物の夫々を前記n型ウェル領域60aの主面部
にドライブ・イン拡散する。このドライブ・イン拡散に
よって、n+型半導体領域からなるバイポーラトランジ
スタTrのエミッタ領域260及びp+型半導体領域か
らなる外部ベース領域230が夫々形成される。また、
前記n型ウェル領域60aの主面部にあらかじめ導入さ
れた真性ベース領域のp型不純物も、前記熱処理によっ
て活性化される。前記外部ベース領域230及び真性ベ
ース領域220は、前記サイドウォールスペーサ240
下において電気的に接続され、一体となって形成され
る。前記熱処理工程により、実質的にバイポーラトラン
ジスタTrが完成する。
After that, the sidewall spacer 24 is formed.
A polycrystalline silicon layer is formed on the entire surface of the substrate including the opening defined by 0. The polycrystalline silicon layer is
For example, it is formed by the CVD method and has a film thickness of about 150 nm. Next, an n-type impurity is introduced into the polycrystalline silicon layer. The n-type impurity is, for example, 10 16 atoms.
Arsenic (As) with high impurity concentration of about / cm 2 is used,
It is introduced by the ion implantation method. By introducing this n-type impurity, the polycrystalline silicon layer becomes n + type and becomes a conductor. Next, the polycrystalline silicon layer 15 in the region NPN
A photoresist mask (not shown) is selectively formed thereon. The mask pattern is a pattern for forming an electrode for extracting an emitter of the bipolar transistor Tr.
Next, using the mask as an etching mask, the polycrystalline silicon layer introduced with the n-type impurities is selectively removed by etching. For the etching, anisotropic etching such as RIE is used. By the etching, the emitter extraction electrode of the bipolar transistor Tr is processed into a desired shape. Then, the substrate is heat-treated to introduce the n-type impurities introduced into the n + type polycrystalline silicon layer serving as the emitter leading electrode and the p + type polycrystalline silicon layer serving as the base leading electrode 200. Each of the p-type impurities is drive-in diffused into the main surface portion of the n-type well region 60a. By this drive-in diffusion, the emitter region 260 of the bipolar transistor Tr formed of the n + type semiconductor region and the external base region 230 formed of the p + type semiconductor region are formed, respectively. Also,
The p-type impurities of the intrinsic base region, which are previously introduced into the main surface portion of the n-type well region 60a, are also activated by the heat treatment. The outer base region 230 and the intrinsic base region 220 may be the sidewall spacers 240.
It is electrically connected below and is integrally formed. Through the heat treatment process, the bipolar transistor Tr is substantially completed.

【0081】次に、図7に示すように、前記バイポーラ
トランジスタTr及びMOSFETQn,Qpの各素子
上を含む基板全面に層間絶縁膜270を形成する。層間
絶縁膜270は例えば酸化珪素膜、BPSG(Boron-Ph
osphorus-Silicate Glass)膜の夫々を順次積層した2
層構造で構成されている。また、前記下層の酸化珪素膜
はシランガス及び酸化窒素ガスをソースガスとするCV
D法で堆積する。前記下層の酸化珪素膜は、上層のBP
SG膜からの不純物(P,Bの夫々)の漏れを防止する
ため、例えば100nm程度の膜厚で形成する。上層の
BPSG膜は例えばCVD法で堆積する。 前記上層の
BPSG膜は例えば300〜500〔nm〕程度の膜厚
で形成する。前記BPSG膜には窒素ガス雰囲気中にお
いて約900〜1000〔℃〕程度の温度でデンシファ
イ処理及びリフロー処理が施される。このリフローによ
り前記層間絶縁膜270を構成する上層のBPSG膜の
表面は平坦化される。
Next, as shown in FIG. 7, an interlayer insulating film 270 is formed on the entire surface of the substrate including the elements of the bipolar transistor Tr and the MOSFETs Qn and Qp. Interlayer insulating film 270 is, for example, a silicon oxide film, BPSG (B oron- P h
osphorus- S ilicate G lass) 2 are sequentially laminated each of the film
It is composed of layers. Further, the lower silicon oxide film is a CV whose source gas is silane gas and nitric oxide gas.
Deposit by method D. The lower silicon oxide film is the upper BP
In order to prevent impurities (each of P and B) from leaking from the SG film, the film is formed to have a film thickness of, for example, about 100 nm. The upper BPSG film is deposited by, for example, the CVD method. The upper BPSG film is formed with a film thickness of, for example, about 300 to 500 [nm]. The BPSG film is subjected to a densification process and a reflow process in a nitrogen gas atmosphere at a temperature of about 900 to 1000 [° C.]. By this reflow, the surface of the upper BPSG film forming the interlayer insulating film 270 is flattened.

【0082】次に、通常のフォトリソグラフィー及びエ
ッチング技術を用いて、前記層間絶縁膜270,210
の夫々を順次、選択的にエッチングすることにより、バ
イポーラトランジスタTrのコレクタ引出領域110に
達する接続孔OP3,バイポーラトランジスタTrのエ
ミッタ引出用電極250及びベース引出用電極200に
達する接続孔OP2,OP1、PチャネルMOSFET
Qpのソース・ドレイン領域190に達する接続孔OP
4,OP5、NチャネルMOSFETQnのソース・ド
レイン領域180に達する接続孔OP6,OP7を夫々
形成する。前記各接続孔を形成後、前記接続孔を通し
て、ベース引出用電極200、エミッタ引出用電極25
0、コレクタ引出領域110及び前記ソース・ドレイン
領域180,190の夫々に接続する配線層(電極)2
80a〜280gを形成する。前記配線層280a〜2
80gの夫々は、例えばCVD法で堆積させたタングス
テン層を通常のフォトリソグラフィー及びエッチング技
術によりパターニングすることで形成される。また、図
7には図示しないが、前記配線層は、前記層間絶縁膜2
70,210に設けられた接続孔OP8,OP9を通し
て、PチャネルMOSFETQp及びNチャネルMOS
FETQnのゲート電極130a,130bにも接続さ
れる。その後、図示しないが、前記配線層(電極)28
0a〜280g上を含む基板の全面上に、酸化シリコン
膜等の絶縁膜を形成し、さらに、通常のフォトリソグラ
フィー及びエッチング技術により、第2層目の配線(例
えば、アルミニウム合金配線)が形成され、各半導体素
子間を電気的に接続する。以上の工程を施こすことによ
って、本発明のSOI構造のBi−CMOSがほぼ完成
する。(実施例4)図10に本発明の実施例4であるS
OI構造の半導体集積回路装置の要部断面図を示す。同
図には、SOI基板11a上にCMOSトランジスタを
形成した例が示されている。
Next, the interlayer insulating films 270 and 210 are formed by using ordinary photolithography and etching techniques.
Of the connection holes OP3 reaching the collector extraction region 110 of the bipolar transistor Tr3, and the connection holes OP2, OP1 reaching the emitter extraction electrode 250 and the base extraction electrode 200 of the bipolar transistor Tr. P-channel MOSFET
Connection hole OP reaching source / drain region 190 of Qp
4, OP5 and connection holes OP6 and OP7 reaching the source / drain regions 180 of the N-channel MOSFET Qn are formed, respectively. After forming the connection holes, the base extraction electrode 200 and the emitter extraction electrode 25 are passed through the connection holes.
0, the collector extraction region 110, and the wiring layer (electrode) 2 connected to each of the source / drain regions 180 and 190
Form 80a-280g. The wiring layers 280a-2
Each of 80 g is formed by patterning a tungsten layer deposited by, for example, a CVD method by a normal photolithography and etching technique. Although not shown in FIG. 7, the wiring layer is formed of the interlayer insulating film 2
P-channel MOSFET Qp and N-channel MOS are provided through connection holes OP8 and OP9 provided in 70 and 210.
It is also connected to the gate electrodes 130a and 130b of the FET Qn. Then, although not shown, the wiring layer (electrode) 28
An insulating film such as a silicon oxide film is formed on the entire surface of the substrate including 0a to 280g, and a second layer wiring (for example, an aluminum alloy wiring) is further formed by ordinary photolithography and etching techniques. , Electrically connecting the respective semiconductor elements. By performing the above steps, the Bi-CMOS having the SOI structure of the present invention is almost completed. (Embodiment 4) FIG. 10 shows S which is Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor integrated circuit device having an OI structure. The figure shows an example in which a CMOS transistor is formed on the SOI substrate 11a.

【0083】前記SOI基板11aは、単結晶シリコン
からなる半導体支持基板10と、前記半導体支持基板1
0上に設けられたゲッタリング層となる多結晶シリコン
層40と、さらにその上部に設けられた埋込絶縁膜とな
るシリコン酸化膜30と、前記シリコン酸化膜30上に
設けられた素子形成領域となる単結晶シリコン層20a
とで構成されている。
The SOI substrate 11a includes the semiconductor supporting substrate 10 made of single crystal silicon and the semiconductor supporting substrate 1
0, a polycrystalline silicon layer 40 serving as a gettering layer, a silicon oxide film 30 serving as a buried insulating film further provided thereon, and an element formation region provided on the silicon oxide film 30. Single crystal silicon layer 20a
It consists of and.

【0084】本実施例4の特徴点は、ゲッタリング層と
なる多結晶シリコン層40が、絶縁層である酸化シリコ
ン層30の下部(換言すれば、半導体支持基板10側)
に設けられることである。上層単結晶シリコン層20a
の主面には、CMOSトランジスタを構成するpチャネ
ルMOSFETQp及びnチャネルMOSFETQnの
夫々のゲート電極300a,300bがシリコン酸化膜
からなるゲート絶縁膜310a,310bを介して設け
られ、前記ゲート電極300a,300bの両端の前記
上層単結晶シリコン層20aの主面には、前記pチャネ
ルMOSFETQp及びnチャネルMOSFETQnの
夫々のソース・ドレイン領域320,330が形成され
ている。また、前記pチャネルMOSFETQp及びn
チャネルMOSFETQnの夫々は、その底面が前記S
OI基板11aのシリコン酸化膜30に達するフィール
ド絶縁膜290によってアイソレーションされている。
The feature of the fourth embodiment is that the polycrystalline silicon layer 40 serving as the gettering layer is located below the silicon oxide layer 30 serving as the insulating layer (in other words, on the semiconductor supporting substrate 10 side).
Is to be provided. Upper single crystal silicon layer 20a
Of the p-channel MOSFET Qp and the n-channel MOSFET Qn forming a CMOS transistor are provided on the main surface of the gate electrode via the gate insulating films 310a and 310b made of a silicon oxide film. Source / drain regions 320 and 330 of the p-channel MOSFET Qp and the n-channel MOSFET Qn are formed on the main surface of the upper single crystal silicon layer 20a at both ends of the p-channel MOSFET Qp and the n-channel MOSFET Qn, respectively. Also, the p-channel MOSFETs Qp and n
The bottom surface of each of the channel MOSFETs Qn is S
The field insulating film 290 reaching the silicon oxide film 30 of the OI substrate 11a is isolated.

【0085】多結晶シリコン膜40の膜厚は上述した実
施例2と同様数千オングストロームから数μm程度が好
ましい。ここで、注目すべき点は、酸化シリコン膜30
の膜厚は、素子形成領域である前記上層単結晶シリコン
層20a中に入った重金属元子が埋込酸化膜30中を拡
散して多結晶シリコン層40に到達させるように、十分
に薄くする必要がある。本発明者は、バルクSi中及び
酸化シリコン中の代表的な不純物原子の拡散係数につい
て詳細に検討した。その結果を表1及び表2に示す。表
1は、1000℃における各不純物原子の拡散係数を示
し、表2は、900℃における各不純物原子の拡散係数
を示している。同表1及び2から明らかなように各不純
物原子の酸化シリコンの拡散係数は、Si中のそれに比
較してかなり遅い。これは、酸化シリコンの膜厚が厚い
場合には、各不純物原子がゲッタリング層である多結晶
シリコンに到達できないことを意味する。特に、Fe,
Cu等の重金属原子においては、この傾向が顕著であ
る。上述した検討結果を考慮して本実施例3では前記酸
化シリコン膜30の膜厚を、重金属汚染の汚染源となる
Fe,Cu等の重金属原子においても透過可能な、概ね
1μm以下、より望ましくは0.5μm以下に設定し
た。尚、表1及び表2中のCuのSiO2中の拡散係数
は、450℃における数値を示してある(注1,2)。
このように、SOI構造の半導体集積回路用基板の絶縁
層を所定の膜厚まで薄く形成することによってゲッタリ
ング層を支持基板側に設けることが可能である。
The thickness of the polycrystalline silicon film 40 is preferably about several thousand angstroms to several μm as in the second embodiment. Here, the point to be noted is that the silicon oxide film 30 is used.
Is sufficiently thin so that the heavy metal element that has entered the upper single-crystal silicon layer 20a, which is the element formation region, diffuses in the buried oxide film 30 and reaches the polycrystalline silicon layer 40. There is a need. The present inventor has studied in detail the diffusion coefficient of typical impurity atoms in bulk Si and silicon oxide. The results are shown in Tables 1 and 2. Table 1 shows the diffusion coefficient of each impurity atom at 1000 ° C., and Table 2 shows the diffusion coefficient of each impurity atom at 900 ° C. As is apparent from Tables 1 and 2, the diffusion coefficient of silicon oxide of each impurity atom is much slower than that in Si. This means that when the film thickness of silicon oxide is large, each impurity atom cannot reach the polycrystalline silicon that is the gettering layer. In particular, Fe,
This tendency is remarkable in heavy metal atoms such as Cu. In consideration of the above-mentioned examination result, in the third embodiment, the film thickness of the silicon oxide film 30 is approximately 1 μm or less, more preferably 0 or less, which is permeable to heavy metal atoms such as Fe and Cu, which are sources of heavy metal contamination. It was set to 0.5 μm or less. The diffusion coefficient of Cu in SiO 2 in Tables 1 and 2 is the value at 450 ° C. (Notes 1 and 2).
As described above, the gettering layer can be provided on the supporting substrate side by forming the insulating layer of the semiconductor integrated circuit substrate having an SOI structure thin to a predetermined thickness.

【0086】[0086]

【表1】 [Table 1]

【0087】[0087]

【表2】 [Table 2]

【0088】次に、前記CMOSトランジスタの製造方
法を簡単に説明する。SOI基板11aを形成する工程
は、上記実施例2に示したウェハ(基板)の張りあわせ
までは同一であるが、素子形成領域となる側のウェハの
薄膜化のために研削や研摩を行なう面が、実施例2とは
逆で埋込酸化膜30側のウェハを削る点が異なってい
る。上記ウェハの研削・研摩によって、0.5〜0.1
μm程度のシリコン薄膜層20aを形成する。その後、
通常のLOCOS法によりフィールド酸化膜290を前
記シリコン薄膜層20aの主面に形成する。その後、上
記実施例3と同様に、pチャネルMOSFETQp及び
nチャネルMOSFETQnのゲート酸化膜310a,
310b及びゲート電極300a,300bを夫々形成
する。その後、前記シリコン薄膜層20aの主面の所定
の領域にn型不純物及びp型不純物を選択的に導入し、
nチャネルMOSFETQn及びpチャネルMOSFE
TQpのソース・ドレイン領域330,320の夫々を
形成する。尚、符号340,350は、n型ウェル領域
及びp型ウェル領域を示し、このウェル領域340,3
50の夫々も上述した実施例3と同様な方法で形成する
ことができる。
Next, a method of manufacturing the CMOS transistor will be briefly described. The steps of forming the SOI substrate 11a are the same up to the bonding of the wafers (substrates) shown in the second embodiment, but the surface to be ground or polished to reduce the thickness of the wafer on the side where the element is formed. However, it differs from the second embodiment in that the wafer on the buried oxide film 30 side is shaved. By the grinding and polishing of the above wafer, 0.5 to 0.1
A silicon thin film layer 20a having a thickness of about μm is formed. afterwards,
A field oxide film 290 is formed on the main surface of the silicon thin film layer 20a by a normal LOCOS method. Then, as in the third embodiment, the gate oxide films 310a of the p-channel MOSFET Qp and the n-channel MOSFET Qn,
310b and gate electrodes 300a and 300b are formed, respectively. Then, an n-type impurity and a p-type impurity are selectively introduced into a predetermined region of the main surface of the silicon thin film layer 20a,
n-channel MOSFET Qn and p-channel MOSFE
Source / drain regions 330 and 320 of TQp are formed, respectively. In addition, reference numerals 340 and 350 denote an n-type well region and a p-type well region, respectively.
Each of 50 can be formed by the same method as in the third embodiment.

【0089】このSOI基板11a上にMOSFET等
の半導体素子を形成する際であるが、上記実施例3では
半導体素子のPN接合の空乏層が多結晶シリコン膜40
に到達して接合リークを起こさないようにするため埋込
層50a,50bの濃度をある程度高くする必要があっ
たが、この実施例4では半導体素子形成のための単結晶
シリコン層20aの直下は酸化膜30であるため、そう
した配慮が不要である。従って図10に示したような薄
膜のSOI構造を実現するのに適している。
In the case of forming a semiconductor element such as MOSFET on the SOI substrate 11a, in the third embodiment, the depletion layer of the PN junction of the semiconductor element is the polycrystalline silicon film 40.
It was necessary to increase the concentration of the buried layers 50a and 50b to some extent in order to prevent the occurrence of junction leak when the temperature reaches 10 .mu.m. However, in the fourth embodiment, immediately below the single crystal silicon layer 20a for forming a semiconductor element, Since the oxide film 30 is used, such consideration is unnecessary. Therefore, it is suitable for realizing a thin film SOI structure as shown in FIG.

【0090】もちろん実施例3に示したバイポーラデバ
イス等他のデバイスを形成することはなんら問題無い。
また、支持基板10の材料は単結晶シリコンに限定され
ないが、デバイスの製造段階でSOI基板11aに加わ
る高温度の熱処理を考慮すると、前記半導体薄膜20a
と同じ単結晶シリコンが望ましい。その理由は、支持基
板10の材料に例えば多結晶シリコン等の異なる材料を
用いた場合、互いの熱膨張係数の違いにより、SOI基
板11aに応力が発生し、前記半導体薄膜20aが歪ん
でしまう等の恐れがあるからである。
Of course, there is no problem in forming other devices such as the bipolar device shown in the third embodiment.
The material of the support substrate 10 is not limited to single crystal silicon, but in consideration of the high temperature heat treatment applied to the SOI substrate 11a at the device manufacturing stage, the semiconductor thin film 20a is not considered.
The same single crystal silicon is desirable. The reason is that when different materials such as polycrystalline silicon are used as the material of the support substrate 10, stress is generated in the SOI substrate 11a due to the difference in thermal expansion coefficient between them, and the semiconductor thin film 20a is distorted. Because there is a fear of.

【0091】(実施例5)図11に本発明の実施例5で
あるSOI構造の半導体集積回路装置の要部断面図を示
す。同図には、SOI基板12a上にCMOSトランジ
スタを形成した例が示されている。
(Embodiment 5) FIG. 11 is a sectional view showing the principal part of a semiconductor integrated circuit device having an SOI structure according to a fifth embodiment of the present invention. The figure shows an example in which a CMOS transistor is formed on the SOI substrate 12a.

【0092】前記SOI基板12aは、高濃度欠陥層が
設けられた単結晶シリコンからなる半導体支持基板1
0’と、その上部に設けられた埋込絶縁膜となるシリコ
ン酸化膜30と、前記シリコン酸化膜30上に設けられ
た素子形成領域となる単結晶シリコン層20aとで構成
されている。その単結晶シリコン層20aの主面上に上
記実施例4と同様のCMOSトランジスタが形成されて
いる。
The SOI substrate 12a is a semiconductor support substrate 1 made of single crystal silicon provided with a high concentration defect layer.
0 ', a silicon oxide film 30 serving as a buried insulating film provided thereon, and a single crystal silicon layer 20a serving as an element formation region provided on the silicon oxide film 30. A CMOS transistor similar to that of the above-described fourth embodiment is formed on the main surface of the single crystal silicon layer 20a.

【0093】本実施例5の特徴点は、上記実施例4のゲ
ッタリング層となる多結晶シリコン層40の代わりに、
高濃度欠陥層が設けられた単結晶シリコンからなる半導
体支持基板10’を用いたことにある。半導体支持基板
10’中にはIG(Intrins-ic gettering : 以下、I
Gと称する)層となる結晶内部欠陥が形成されており、
この結晶欠陥は半導体支持基板10’の表面すなわち埋
込絶縁膜30との界面まで伸びている。
The feature of the fifth embodiment is that instead of the polycrystalline silicon layer 40 serving as the gettering layer of the fourth embodiment,
This is because the semiconductor supporting substrate 10 ′ made of single crystal silicon provided with the high-concentration defect layer was used. An IG (Intrins-ic gettering: hereinafter, I
A crystal internal defect to be a layer) is formed,
The crystal defects extend to the surface of the semiconductor supporting substrate 10 ′, that is, the interface with the embedded insulating film 30.

【0094】従来の通常ウェハを用いたIG技術では例
えばウェハの初期酸素濃度が低いと結晶内部に形成され
る欠陥が少なく充分なIG効果が得られず、初期酸素濃
度が高すぎるとウェハ表面(素子形成領域)に充分な無
欠陥層が形成されず欠陥が表面層まで伸びて、能動素子
のPN接合を横切ることにより接合リークを引き起こし
て、逆に歩留を落すという問題があり、最適な結晶中の
酸素濃度,熱処理条件を決定するのが難しかった。特に
IGを行なう場合の実用領域となっている中酸素濃度の
場合は、同一熱処理を施しても酸素析出量すなわち内部
欠陥量のバラツキが大きいという問題があった。それに
比べて本実施例5の場合には、支持基板10’中の内部
欠陥がウェハ表面まで成長しても、埋込酸化膜30があ
るため、欠陥がそれ以上成長して素子活性領域となる上
層シリコン膜20aにまで到達し、素子の接合を横切る
ことはない。従って充分に内部欠陥が成長する酸素濃度
及び熱処理条件を選択することができる。
In the conventional IG technique using a normal wafer, for example, when the initial oxygen concentration of the wafer is low, defects formed inside the crystal are few and a sufficient IG effect cannot be obtained, and when the initial oxygen concentration is too high, the wafer surface ( There is a problem in that a sufficient defect-free layer is not formed in the element formation region) and defects extend to the surface layer and cross the PN junction of the active element to cause junction leakage, which in turn reduces the yield. It was difficult to determine the oxygen concentration in the crystal and the heat treatment conditions. In particular, in the case of medium oxygen concentration, which is a practical region for performing IG, there is a problem that the amount of oxygen precipitation, that is, the amount of internal defects varies greatly even if the same heat treatment is performed. On the other hand, in the case of the fifth embodiment, even if the internal defect in the supporting substrate 10 ′ grows to the wafer surface, the embedded oxide film 30 exists, so that the defect grows further and becomes the element active region. It does not reach the upper silicon film 20a and cross the junction of the device. Therefore, it is possible to select the oxygen concentration and the heat treatment conditions in which the internal defects grow sufficiently.

【0095】シリコン酸化膜30の膜厚は、同様の目的
で実施例4と同じである。また素子形成領域である上層
シリコン層20aに形成するデバイスは実施例4と同様
任意に選択することができる。
The film thickness of the silicon oxide film 30 is the same as that of the fourth embodiment for the same purpose. The device formed in the upper silicon layer 20a, which is the element formation region, can be arbitrarily selected as in the fourth embodiment.

【0096】次にこのSOI基板12aの製造法の一例
を示す。まず半導体支持基板となる単結晶シリコンウェ
ハには高酸素濃度のものを用い、さらに内部欠陥の析出
核を形成するために700℃〜800℃で数時間の熱処
理を行なう。次にこのウェハを熱酸化し埋込酸化膜30
を形成する。この熱酸化の際に先に形成した析出核から
内部欠陥を形成することができる。次にこのウェハを素
子活性層となる単結晶シリコンウェハと張りあわせた
後、接合強度向上のために例えば1100℃1時間程度
の熱処理を行なう。この熱処理を酸化雰囲気中で行なえ
ば先程の内部欠陥はさらに成長しIGに充分なだけの欠
陥を得ることができる。その後は実施例4と同様の製造
方法であり、素子形成領域側の単結晶シリコンウェハを
所望の厚さまで薄膜化し素子を形成する。
Next, an example of a method of manufacturing the SOI substrate 12a will be described. First, a single crystal silicon wafer serving as a semiconductor supporting substrate is used having a high oxygen concentration, and further heat treatment is performed at 700 ° C. to 800 ° C. for several hours to form precipitation nuclei of internal defects. Next, this wafer is thermally oxidized to form a buried oxide film 30.
To form. Internal defects can be formed from the precipitation nuclei previously formed during this thermal oxidation. Next, this wafer is bonded to a single crystal silicon wafer that will be an element active layer, and then heat treatment is performed at, for example, 1100 ° C. for about 1 hour to improve the bonding strength. If this heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere, the internal defects described above will further grow and sufficient defects can be obtained in the IG. After that, the manufacturing method is the same as that of the fourth embodiment, and the single crystal silicon wafer on the element formation region side is thinned to a desired thickness to form an element.

【0097】この実施例では工程をなるべく簡略化する
ために、埋込酸化膜30を形成する熱処理及び接合強度
向上のための熱処理と、内部欠陥を成長させるための熱
処理を兼用したが、もちろんこれらを分けることも可能
であり、例えば通常の方法でSOIウェハを形成してし
まった後にIGのための熱処理を行なっても良い。
In this embodiment, in order to simplify the process as much as possible, the heat treatment for forming the buried oxide film 30, the heat treatment for improving the bonding strength, and the heat treatment for growing the internal defects are used together. Alternatively, the heat treatment for IG may be performed after the SOI wafer is formed by a normal method, for example.

【0098】[0098]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0099】即ち、絶縁膜上に半導体薄膜が形成され、
その上面近傍が素子形成領域とされている、いわゆるS
OI構造の半導体集積回路用基板において、素子形成領
域とゲッタリング層が近接して形成されているため、半
導体装置製造中に素子活性領域に侵入した重金属が、半
導体薄膜中を容易に拡散してゲッタリング層に到達して
ゲッターされる。従ってSOI構造の半導体集積回路用
基板を用いて形成した半導体装置の電気的信頼度の向上
や製造歩留の向上を図ることができる。
That is, a semiconductor thin film is formed on the insulating film,
The so-called S in which the element formation region is near the upper surface
In the semiconductor integrated circuit substrate having the OI structure, the element formation region and the gettering layer are formed close to each other, so that the heavy metal invading the element active region during the manufacture of the semiconductor device easily diffuses in the semiconductor thin film. The gettering layer is reached and gettered. Therefore, it is possible to improve the electrical reliability and the manufacturing yield of the semiconductor device formed using the semiconductor integrated circuit substrate having the SOI structure.

【0100】このゲッタリング層を埋込酸化膜の上面、
即ち素子活性領域を有する半導体薄膜直下に、多結晶シ
リコンなどを用いて形成した場合には、素子活性領域と
ゲッタリング層との間にはごく薄い半導体薄膜しか存在
しないために重金属原子は特に容易にゲッタリング層に
到達してゲッターを行なうことができる。
This gettering layer is formed on the upper surface of the buried oxide film,
That is, when formed using polycrystalline silicon or the like immediately below a semiconductor thin film having an element active region, a heavy metal atom is particularly easy because only a very thin semiconductor thin film exists between the element active region and the gettering layer. It is possible to reach the gettering layer and perform gettering.

【0101】また、前記半導体薄膜及びゲッタリング層
を、前記埋込酸化膜に達する溝を用いたアイソレーショ
ンによって互いに誘電分離すれば、ゲッタリング層の中
にできた接合でリークを起こすこと無く能動素子の分離
ができる。
Further, if the semiconductor thin film and the gettering layer are dielectrically separated from each other by isolation using a groove reaching the buried oxide film, the junction formed in the gettering layer can be activated without leakage. The elements can be separated.

【0102】ゲッタリング層を埋込酸化膜の直下、即ち
支持基板の上方に形成した場合には、埋込酸化膜により
重金属原子の拡散は多少阻害されるものの、前記埋込酸
化膜の厚さを所定の数値に設定することで、十分にゲッ
タリング効果を得ることができる。また、埋込酸化膜の
直下にゲッタリング層が存在するために従来のEG法や
IG法の様にウェハ裏面やウェハ内部の中央付近にのみ
ゲッタリング層を設けた場合に比べれば比較的容易にゲ
ッタリング層に到達して前記効果を上げることができ
る。
When the gettering layer is formed immediately below the buried oxide film, that is, above the supporting substrate, the buried oxide film hinders the diffusion of heavy metal atoms to some extent, but the thickness of the buried oxide film is large. By setting to a predetermined numerical value, a gettering effect can be sufficiently obtained. In addition, since the gettering layer exists just below the buried oxide film, it is relatively easy compared to the case where the gettering layer is provided only on the back surface of the wafer or near the center of the inside of the wafer like the conventional EG method and IG method. The effect can be enhanced by reaching the gettering layer.

【0103】また埋込酸化膜直下にゲッタリング層を形
成する方法としてまた、ゲッタリング層として多結晶シ
リコン層を用いる方法、支持基板表面まで伸びた内部欠
陥を用いる方法などがあるが、いずれの場合にも素子活
性領域に形成する素子はゲッタリング層を意識せず任意
の素子を形成できる利点がある。
As a method of forming a gettering layer directly under the buried oxide film, there is a method of using a polycrystalline silicon layer as the gettering layer, a method of using internal defects extending to the surface of the supporting substrate, and the like. Also in this case, the element formed in the element active region has an advantage that any element can be formed without considering the gettering layer.

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

【図1】本発明の実施例1であるSOI構造の半導体集
積回路用基板の要部断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts of a semiconductor integrated circuit substrate having an SOI structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2(A)】図1に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の製造方法を工程順に示す要部断面図。
FIG. 2A is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the substrate for a semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 1 in step order.

【図2(B)】図1に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の製造方法を工程順に示す要部断面図。
2 (B) is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the substrate for a semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 1 in the order of steps.

【図2(C)】図1に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の製造方法を工程順に示す要部断面図。
2 (C) is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the substrate for a semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 1 in the order of steps.

【図2(D)】図1に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の製造方法を工程順に示す要部断面図。
2D is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the substrate for a semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 1 in the order of steps.

【図3】本発明の実施例2であるSOI構造の半導体集
積回路用基板の要部断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor integrated circuit substrate having an SOI structure according to a second embodiment of the present invention.

【図4(a)】図3に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の第一の製造方法を工程順に示す要部断面図。
4A is a sectional view of a key portion showing the first method of manufacturing the substrate for a semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 3, in step order.

【図4(b)】図3に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の第一の製造方法を工程順に示す要部断面図。
4B is a sectional view of a key portion showing the first manufacturing method of the substrate for a semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 3 in step order.

【図5(a)】図3に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の第二の製造方法を工程順に示す要部断面図。
5A is a sectional view of a key portion showing the second manufacturing method of the substrate for a semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 3 in step order.

【図5(b)】図3に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の第二の製造方法を工程順に示す要部断面図。
5 (b) is a sectional view of a key portion showing the second manufacturing method of the substrate for semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 3 in the order of steps.

【図6(a)】図3に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の第三の製造方法を工程順に示す要部断面図。
6A is a sectional view of a key portion showing the third method of manufacturing the substrate for a semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 3, in process order.

【図6(b)】図3に示したSOI構造の半導体集積回
路用基板の第三の製造方法を工程順に示す要部断面図。
6 (b) is a sectional view of a key portion showing the third method of manufacturing the substrate for a semiconductor integrated circuit having the SOI structure shown in FIG. 3 in the order of steps.

【図7】本発明の実施例3であるSOI構造の半導体集
積回路装置の要部断面図。
FIG. 7 is a sectional view of an essential part of a semiconductor integrated circuit device having an SOI structure, which is Embodiment 3 of the present invention.

【図8】図7に対応する本発明の実施例3であるSOI
構造の半導体集積回路装置の要部平面図。
FIG. 8 is an SOI which is Embodiment 3 of the present invention corresponding to FIG.
FIG. 3 is a plan view of a main part of a semiconductor integrated circuit device having a structure.

【図9(a)】図7及び図8に示したSOI構造の半導
体集積回路装置の製造方法を工程順に示す要部断面図。
9A is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure shown in FIGS. 7 and 8 in the order of steps.

【図9(b)】図7及び図8に示したSOI構造の半導
体集積回路装置の製造方法を工程順に示す要部断面図。
9 (b) is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure shown in FIGS. 7 and 8 in the order of steps.

【図9(c)】図7及び図8に示したSOI構造の半導
体集積回路装置の製造方法を工程順に示す要部断面図。
9 (c) is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure shown in FIGS. 7 and 8 in the order of steps.

【図9(d)】図7及び図8に示したSOI構造の半導
体集積回路装置の製造方法を工程順に示す要部断面図。
9 (d) is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure shown in FIGS. 7 and 8 in the order of steps.

【図9(e)】図7及び図8に示したSOI構造の半導
体集積回路装置の製造方法を工程順に示す要部断面図。
9E is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure shown in FIGS. 7 and 8 in the order of steps.

【図9(f)】図7及び図8に示したSOI構造の半導
体集積回路装置の製造方法を工程順に示す要部断面図。
9 (f) is a sectional view of a key portion showing the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure shown in FIGS. 7 and 8 in the order of steps.

【図9(g)】図7及び図8に示したSOI構造の半導
体集積回路装置の製造方法を工程順に示す要部断面図。
9 (g) is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure shown in FIGS. 7 and 8 in the order of steps.

【図9(h)】図7及び図8に示したSOI構造の半導
体集積回路装置の製造方法を工程順に示す要部断面図。
9 (h) is a sectional view of a key portion showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device having the SOI structure shown in FIGS. 7 and 8 in the order of steps.

【図10】本発明の実施例4であるSOI構造の半導体
集積回路装置の要部断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view of essential parts of a semiconductor integrated circuit device having an SOI structure, which is Embodiment 4 of the present invention.

【図11】本発明の実施例5であるSOI構造の半導体
集積回路装置の要部断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view of essential parts of a semiconductor integrated circuit device having an SOI structure, which is Embodiment 5 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,10,10’…半導体支持基板となる下層シリコン
単結晶ウェハ、2,30…埋込絶縁膜(シリコン酸化
膜)、3a,40…ゲッタリング層、3,20,20a
…素子形成層となる上層シリコン単結晶、3c,10a
…SOI基板、50a…高濃度N+埋込層、50b…高
濃度P+埋込層、60…エピタキシャル層、60a…N
型ウェル領域、60b…P型ウェル領域、70,290
…フィールド絶縁膜、80…素子分離溝、90…酸化シ
リコン膜、100…多結晶シリコン(埋込材料)、11
0…N+コレクタ引出層、120a,120b…ゲート
酸化膜、130a,130b…ゲート電極、140a,
140b…酸化シリコン膜、150…低濃度N型半導体
領域、160…低濃度P型半導体領域、170,240
…サイドウォールスペーサ、180…高濃度N型半導体
領域、190…高濃度P型半導体領域、200…ベース
引出層、210,270…層間絶縁膜、220…真正ベ
ース領域、230…外部ベース領域、250…エミッタ
引出層、260…エミッタ領域、280a…ベース電
極、280b…エミッタ電極、280c…コレクタ電
極、280d,280e…ソース・ドレイン電極、28
0f,280g…ソース・ドレイン電極、NPN…バイ
ポーラトランジスタ形成領域、PMOS…pチャネルM
OSFET形成領域、NMOS…nチャネルMOSFE
T形成領域、Qp…pチャネルMOSFET、Qn…n
チャネルMOSFET、Tr…バイポーラトランジス
タ、OP1〜OP9…スルーホールである。
1, 10, 10 '... Lower-layer silicon single crystal wafer serving as a semiconductor support substrate, 2, 30 ... Buried insulating film (silicon oxide film), 3a, 40 ... Gettering layer, 3, 20, 20a
... Upper layer silicon single crystal serving as an element forming layer, 3c, 10a
... SOI substrate, 50a ... High-concentration N + buried layer, 50b ... High-concentration P + buried layer, 60 ... Epitaxial layer, 60a ... N
Type well region, 60b ... P type well region, 70, 290
... field insulating film, 80 ... element isolation trench, 90 ... silicon oxide film, 100 ... polycrystalline silicon (embedding material), 11
0 ... N + collector extraction layer, 120a, 120b ... Gate oxide film, 130a, 130b ... Gate electrode, 140a,
140b ... Silicon oxide film, 150 ... Low concentration N-type semiconductor region, 160 ... Low concentration P-type semiconductor region, 170, 240
... Sidewall spacer, 180 ... High-concentration N-type semiconductor region, 190 ... High-concentration P-type semiconductor region, 200 ... Base extraction layer, 210, 270 ... Interlayer insulating film, 220 ... Authentic base region, 230 ... External base region, 250 ... Emitter extraction layer, 260 ... Emitter region, 280a ... Base electrode, 280b ... Emitter electrode, 280c ... Collector electrode, 280d, 280e ... Source / drain electrode, 28
0f, 280g ... Source / drain electrodes, NPN ... Bipolar transistor forming region, PMOS ... P channel M
OSFET formation region, NMOS ... n-channel MOSFE
T formation region, Qp ... p channel MOSFET, Qn ... n
Channel MOSFETs, Tr ... Bipolar transistors, OP1 to OP9 ... Through holes.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体支持基板と、前記半導体支持基板上
に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、か
つ、半導体素子が形成されるべき半導体薄膜層とを有す
る半導体集積回路用基板において、前記絶縁層と前記半
導体薄膜層との接合界面にゲッタリング層が設けられて
いることを特徴とする半導体集積回路用基板。
1. A semiconductor integrated circuit having a semiconductor supporting substrate, an insulating layer provided on the semiconductor supporting substrate, and a semiconductor thin film layer provided on the insulating layer and on which a semiconductor element is to be formed. A substrate for a semiconductor integrated circuit, wherein a gettering layer is provided at a bonding interface between the insulating layer and the semiconductor thin film layer.
【請求項2】前記ゲッタリング層は、多結晶シリコン層
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
導体集積回路用基板。
2. The substrate for a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the gettering layer is a polycrystalline silicon layer.
【請求項3】前記ゲッタリング層は、前記半導体薄膜層
中に存在する重金属原子を実質的に捕獲することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路用基
板。
3. The substrate for a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the gettering layer substantially traps heavy metal atoms present in the semiconductor thin film layer.
【請求項4】単結晶シリコン支持基板と、前記支持基板
上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、か
つ、半導体素子が形成されるべき単結晶シリコン薄膜層
とを有する半導体集積回路用基板において、前記支持基
板と前記絶縁層との接合界面にゲッタリング層が設けら
れていることを特徴とする半導体集積回路用基板。
4. A semiconductor having a single crystal silicon support substrate, an insulating layer provided on the support substrate, and a single crystal silicon thin film layer provided on the insulating layer and on which a semiconductor element is to be formed. A substrate for a semiconductor integrated circuit, wherein a gettering layer is provided at a bonding interface between the supporting substrate and the insulating layer in the substrate for an integrated circuit.
【請求項5】前記ゲッタリング層は、多結晶シリコン層
であることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の半
導体集積回路用基板。
5. The substrate for a semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein the gettering layer is a polycrystalline silicon layer.
【請求項6】前記絶縁層の厚さは、1μm以下であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の半導体集積
回路用基板。
6. The semiconductor integrated circuit substrate according to claim 4, wherein the insulating layer has a thickness of 1 μm or less.
【請求項7】前記ゲッタリング層は、前記単結晶シリコ
ン薄膜層中に存在する重金属原子を前記絶縁層を通して
実質的に捕獲することを特徴とする特許請求の範囲第6
項記載の半導体集積回路用基板。
7. The gettering layer substantially traps heavy metal atoms present in the single crystal silicon thin film layer through the insulating layer.
A substrate for a semiconductor integrated circuit according to the item.
【請求項8】単結晶シリコン支持基板と、前記支持基板
上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、か
つ、半導体素子が形成されるべき単結晶シリコン薄膜層
とを有する半導体集積回路用基板において、前記支持基
板中のほぼ全域にわたり高濃度欠陥層からなるゲッタリ
ング層が設けられ、前記絶縁層の厚さは、1μm以下で
あることを特徴とする半導体集積回路用基板。
8. A semiconductor having a single crystal silicon support substrate, an insulating layer provided on the support substrate, and a single crystal silicon thin film layer provided on the insulating layer and on which a semiconductor element is to be formed. In the substrate for integrated circuit, a gettering layer made of a high-concentration defect layer is provided over almost the entire area of the support substrate, and the thickness of the insulating layer is 1 μm or less.
【請求項9】前記ゲッタリング層は、前記単結晶シリコ
ン薄膜層中に存在する重金属原子を前記絶縁層を通して
実質的に捕獲することを特徴とする特許請求の範囲第8
項記載の半導体集積回路用基板。
9. The gettering layer substantially traps heavy metal atoms present in the single crystal silicon thin film layer through the insulating layer.
A substrate for a semiconductor integrated circuit according to the item.
【請求項10】特許請求の範囲第1項記載の半導体集積
回路用基板と、前記半導体薄膜層の主表面に設けられた
PN接合を有する半導体素子とを含み、前記半導体素子
のPN接合は前記ゲッタリング層と間隔をもって設けら
れていることを特徴とする半導体集積回路装置。
10. A semiconductor integrated circuit substrate according to claim 1, and a semiconductor element having a PN junction provided on the main surface of said semiconductor thin film layer, wherein the PN junction of said semiconductor element is said A semiconductor integrated circuit device, wherein the semiconductor integrated circuit device is provided with a gap from the gettering layer.
【請求項11】特許請求の範囲第4項記載の半導体集積
回路用基板と、前記単結晶シリコン薄膜層の主表面に設
けられたPN接合を有する半導体素子とを含むことを特
徴とする半導体集積回路装置。
11. A semiconductor integrated circuit, comprising: the semiconductor integrated circuit substrate according to claim 4; and a semiconductor element having a PN junction provided on a main surface of the single crystal silicon thin film layer. Circuit device.
【請求項12】特許請求の範囲第8項記載の半導体集積
回路用基板と、前記単結晶シリコン薄膜層の主表面に設
けられたPN接合を有する半導体素子とを含むことを特
徴とする半導体集積回路装置。
12. A semiconductor integrated circuit comprising: the semiconductor integrated circuit substrate according to claim 8; and a semiconductor element having a PN junction provided on the main surface of the single crystal silicon thin film layer. Circuit device.
【請求項13】半導体支持基板と、前記半導体支持基板
上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた半
導体薄膜層と、前記半導体薄膜層の主表面に設けられた
PN接合を有する複数の半導体素子と、前記絶縁層と前
記半導体薄膜層との接合界面に設けられたゲッタリング
層と、前記半導体薄膜層の主表面に設けられ、かつ、前
記複数の半導体素子を互いに分離する分離溝とを有し、
前記分離溝は前記半導体薄膜層の表面から前記半導体支
持基板方向に向かって延在し、かつ、前記ゲッタリング
層を通して前記絶縁層に達していることを特徴とする半
導体集積回路装置。
13. A semiconductor supporting substrate, an insulating layer provided on the semiconductor supporting substrate, a semiconductor thin film layer provided on the insulating layer, and a PN junction provided on a main surface of the semiconductor thin film layer. A plurality of semiconductor elements, a gettering layer provided at a bonding interface between the insulating layer and the semiconductor thin film layer, and a semiconductor layer provided on the main surface of the semiconductor thin film layer and separating the plurality of semiconductor elements from each other. Has a separation groove,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the isolation groove extends from the surface of the semiconductor thin film layer toward the semiconductor supporting substrate and reaches the insulating layer through the gettering layer.
【請求項14】前記ゲッタリング層は、多結晶シリコン
層であることを特徴とする特許請求の範囲第13項記載
の半導体集積回路装置。
14. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein the gettering layer is a polycrystalline silicon layer.
【請求項15】前記ゲッタリング層は、前記半導体薄膜
層中に存在する重金属原子を実質的に捕獲することを特
徴とする特許請求の範囲第14項記載の半導体集積回路
装置。
15. The semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein the gettering layer substantially traps heavy metal atoms present in the semiconductor thin film layer.
【請求項16】前記分離溝の表面は絶縁膜で覆われてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第13項記載の半導
体集積回路装置。
16. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein the surface of the isolation trench is covered with an insulating film.
【請求項17】前記複数の半導体素子のPN接合のそれ
ぞれは前記ゲッタリング層と間隔をもって設けられてい
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
17. A semiconductor integrated circuit device, wherein each of the PN junctions of the plurality of semiconductor elements is provided at a distance from the gettering layer.
【請求項18】ほぼ平坦な第一主面とそれに対向する第
二主面とを有する第一半導体基板と、ほぼ平坦な第三主
面とそれに対向する第四主面とを有する第二半導体基板
とをそれぞれ準備する工程と、前記第一半導体基板の前
記第一主面上に絶縁層を形成する工程と、前記第二半導
体基板の前記第三主面上にほぼ均一な厚みを有するゲッ
タリング層を形成する工程と、前記第一半導体基板の前
記第一主面と前記第二半導体基板の前記第三主面とを接
合させる工程とを具備することを特徴とする半導体集積
回路用基板の製造方法。
18. A second semiconductor having a first semiconductor substrate having a substantially flat first main surface and a second main surface facing it, and a second semiconductor having a substantially flat third main surface and a fourth main surface facing it. A step of preparing a substrate, a step of forming an insulating layer on the first main surface of the first semiconductor substrate, and a getter having a substantially uniform thickness on the third main surface of the second semiconductor substrate. A substrate for a semiconductor integrated circuit, comprising: a step of forming a ring layer; and a step of joining the first main surface of the first semiconductor substrate and the third main surface of the second semiconductor substrate. Manufacturing method.
【請求項19】前記ゲッタリング層を形成する工程は、
前記第二半導体基板の前記第三主面上にほぼ均一な厚み
を有する多結晶シリコン層を形成する工程を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第18項記載の半導体集積回
路用基板の製造方法。
19. The step of forming the gettering layer comprises:
19. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit substrate according to claim 18, further comprising the step of forming a polycrystalline silicon layer having a substantially uniform thickness on the third main surface of the second semiconductor substrate. Method.
【請求項20】特許請求の範囲第18項記載の製造方法
によって形成された半導体集積回路用基板を準備する工
程と、前記第二半導体基板の前記第四主面側から前記第
三主面側に向かって前記第二半導体基板を所定の厚さま
で食刻することによって所定の厚さを有する半導体薄膜
層を形成する工程と、前記半導体薄膜層の主表面にPN
接合を有する半導体素子を形成する工程とを具備するこ
とを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
20. A step of preparing a semiconductor integrated circuit substrate formed by the manufacturing method according to claim 18, and the fourth main surface side to the third main surface side of the second semiconductor substrate. Forming a semiconductor thin film layer having a predetermined thickness by etching the second semiconductor substrate to a predetermined thickness toward the surface, and forming a PN on the main surface of the semiconductor thin film layer.
And a step of forming a semiconductor element having a junction, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0917193A1 (en) * 1997-11-10 1999-05-19 Nec Corporation Laminated SOI substrate and producing method thereof
KR20020060457A (en) * 2001-01-11 2002-07-18 송오성 Manufacturing Process of Silicon On Insulator Wafer
JP2006005341A (en) * 2004-05-19 2006-01-05 Sumco Corp Laminating soi substrate and its manufacturing method
JP2007019170A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Fuji Electric Holdings Co Ltd Partial soi substrate, manufacturing method thereof, and soi substrate
JP2008244156A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Denso Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor
DE202008013671U1 (en) 2008-04-28 2009-03-12 Homare Co., Ltd., Chiba-shi Facial Massager
EP2216819A2 (en) 2009-02-06 2010-08-11 Sony Corporation Solid-state image pick-up device and manufacturing method thereof, image-pickup apparatus, semiconductor device and manufacturing method thereof, and semiconductor substrate
JP2014067987A (en) * 2012-02-29 2014-04-17 Kyocera Corp Composite substrate

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0917193A1 (en) * 1997-11-10 1999-05-19 Nec Corporation Laminated SOI substrate and producing method thereof
US6323109B1 (en) 1997-11-10 2001-11-27 Nec Corporation Laminated SOI substrate and producing method thereof
KR20020060457A (en) * 2001-01-11 2002-07-18 송오성 Manufacturing Process of Silicon On Insulator Wafer
JP2006005341A (en) * 2004-05-19 2006-01-05 Sumco Corp Laminating soi substrate and its manufacturing method
JP2007019170A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Fuji Electric Holdings Co Ltd Partial soi substrate, manufacturing method thereof, and soi substrate
JP2008244156A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Denso Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor
DE202008013671U1 (en) 2008-04-28 2009-03-12 Homare Co., Ltd., Chiba-shi Facial Massager
EP2216819A2 (en) 2009-02-06 2010-08-11 Sony Corporation Solid-state image pick-up device and manufacturing method thereof, image-pickup apparatus, semiconductor device and manufacturing method thereof, and semiconductor substrate
JP2010182944A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Sony Corp Solid-state image pick-up device and method of manufacturing the same, image pick-up device, semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device, and semiconductor substrate
EP2242106A2 (en) 2009-02-06 2010-10-20 Sony Corporation Solid-state image pick-up device and manufacturing method thereof, image-pickup apparatus, semiconductor device and manufacturing method thereof.
EP2242116A2 (en) 2009-02-06 2010-10-20 Sony Corporation Semiconductor device and manufacturing method thereof, and semiconductor substrate
EP2242116A3 (en) * 2009-02-06 2012-06-13 Sony Corporation Semiconductor device and manufacturing method thereof, and semiconductor substrate
EP2242106A3 (en) * 2009-02-06 2012-06-13 Sony Corporation Solid-state image pick-up device and manufacturing method thereof, image-pickup apparatus, semiconductor device and manufacturing method thereof.
US8575661B2 (en) 2009-02-06 2013-11-05 Sony Corporation Solid-state image pick-up device and manufacturing method thereof, image-pickup apparatus, semiconductor device and manufacturing method thereof, and semiconductor substrate
JP2014067987A (en) * 2012-02-29 2014-04-17 Kyocera Corp Composite substrate

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