(57)【要約】  シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）基板上のシリコンに半導体デバイスを造り込む。シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）基板はシリコン支持基板１０、この支持基板に支えられている酸化シリコン層１２およびこの酸化シリコン層に載っているシリコン層１４を含む。酸化シリコン層１２の部分の上のシリコン層に半導体要素１６を形成する。それから、この要素とは反対の基板表面にエッチングマスクを形成し、エッチングする。半導体要素から熱を除去する金属層２０をそのエッチングにより除去した基板の部分につくる。別の実施例では、基板のその部分の上の酸化シリコン層１２を除いて金属層２０がシリコン層１４に当たるようにする。半導体デバイス１６を造り込むとき酸化シリコン１２にエッチング阻止の役目を果たさせて選択的なエッチングにより基板のシリコンを除去する。シリコンの塊をエッチングする第１酸化物エッチングとその後のさらに選択的で緩慢なエッチングとから成る二段階法を採用することもできる。別の実施例におけるように、露出された酸化シリコン１２を酸化シリコンの選択的腐食剤により除去することもできる。
2005509294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）基板上のシリコンに半導体デバイスを造り込む方法において、
ａ）シリコン支持基板、この支持基板に支えられている酸化シリコン層およびこの酸化シリコン層に載っているシリコン層を含む半導体ボディを用意する段階、
ｂ）酸化シリコン層の部分の上のシリコン層に半導体要素を形成する段階、
ｃ）この要素とは反対の基板表面にエッチングマスクを形成する段階、
ｄ）酸化シリコン層の前記の部分の下の基板に選択的な腐食剤を塗布し選択的にシリコンを腐食する段階、そして
ｅ）半導体要素の作動中にその要素から熱を除去する金属層を基板の腐食部分につくる段階
を備えた方法。
【請求項２】
金属層が耐熱金属を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
金属層は耐熱金属の上にさらに金、銅もしくはアルミニユームを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
耐熱金属がタングステンチタンもしくは窒化チタンを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
段階ｃ）では基板表面に窒化シリコン層を形成し、それからその窒化シリコン層を選択的にマスクし、腐食させて酸化シリコン層の前記の部分の下の基板にシリコンを露出させる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
窒化シリコン層を乾式プラズマで選択的にエッチングし、そしてシリコンを水酸化カリウムで選択的にエッチングする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
窒化シリコン層をプラズマで選択的にエッチングし、そしてシリコンをプラズマで選択的にエッチングする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
段階ｄ）の後に、酸化シリコン層の露出部分を選択的にエッチングする段階をさらに含んでいる請求項５に記載の方法。
【請求項９】
酸化シリコン層を緩衝ＨＦ酸でエッチングする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
酸化シリコン層をイオンプラズマでエッチングする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
段階ｄ）の後に、酸化シリコン層の露出部分を選択的にエッチングする段階をさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
段階ｃ）の前に、支持基板の厚みを減らすため半導体要素と反対の基板表面を摩食する段階をさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
段階ａ）がインシュレータウェーハの上に接着シリコンを形成することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
段階ａ）がインシュレータウェーハの上に酸化シリコン層をインプラントすることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ａ）シリコン支持基板、この支持基板に支えられている酸化シリコン層およびこの酸化シリコン層に載っているシリコン層を含む半導体ボディ、
ｂ）エッチングにより除去された基板の上に載っているシリコン層に形成された半導体要素、そして
ｃ）エッチングにより除去された基板の部分にあって、半導体要素から熱を除去する金属層
を備えた半導体装置。
【請求項１６】
基板の部分に載っている酸化シリコン層を除去し、金属層がシリコン層に当たっている請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
金属層は耐熱金属を含む請求項１６に記載の半導体装置。
【請求項１８】
金属層は耐熱金属の上にさらに金、銅もしくはアルミニユームを含む請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
耐熱金属はタングステンチタンもしくは窒化チタンを含む請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項２０】
金属層は酸化シリコン層に当たっている請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項２１】
金属層は耐熱金属を含む請求項２０に記載の半導体デバイス。
【請求項２２】
金属層は耐熱金属の上に金を含んでいる請求項２１に記載の半導体デバイス。
【請求項２３】
耐熱金属はタングステンチタンを含む請求項２１に記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に半導体デバイスとその製法に係るものであり、さらに具体的に言えば、シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）構造に造り込まれた半導体デバイスに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
サファイヤの上にシリコン、酸化絶縁物の上にシリコン、市場で購入できるインシュレータやインプラントした酸化物の上にシリコン（ＳＩＭＯＸ）のようなシリコン−オン−インシュレータ構造に半導体デバイスを造り込むことにより寄生要素を少なくした半導体デバイスをつくることができる。シリコン−オン−インシュレータ構造では除熱のためヒートシンクへ支持基板を固着するのが普通である。このヒートシンクは電力トランジスタでは特に重要である。さらに、基板表面を金属化することにより接地面をつくることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は除熱効果を改善し、接地回路の接地抵抗を低くしたシリコン−オン−インシュレータ構造の製法に係るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
シリコン支持基板、この支持基板に支えられている酸化シリコン層およびこの酸化シリコン層に載っているシリコン層を含むシリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）基板上のシリコンに半導体デバイスを本発明に従って造り込める。具体的に言えば、トランジスタやコンデンサのような電気要素を酸化シリコン層の選択した部分の上のシリコン層に形成し、それからこの要素とは反対の基板表面部分にマスクし、腐食する。それから半導体要素から熱を除去する金属層を基板の腐食して除去した部分につくる。別の実施例では基板のその部分に載っている酸化シリコン層を取り除いて金属層をシリコン層に当てるようにしている。
【０００５】
半導体デバイスを製作するとき、基板において選択エッチングによりシリコンを取り除く。このとき酸化シリコンは腐食の進行を停止させるよう働く。２段階エッチングを行うこともあるが、後のエッチングは任意選択である。それから上述の別の実施例では露出された酸化シリコンを、酸化シリコンの選択腐食剤で取り除く。
【０００６】
例えば窒化シリコンのハードマスクをシリコンエッチングのため基板表面に形成する。このハードマスクをつくるとき窒化シリコンをマスクしそしてエッチングするのに赤外線マスクアライメントもしくはミラーアライメントを採用する。金属層は金で被覆した耐熱金属であるのが好ましい。マスキングとエッチング前に基板を薄くするためウェーハを摩食する。
【０００７】
本発明の実施例を以下に添付図を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１Ａないし図１Ｄは本発明の一実施例に従うシリコン−オン−インシュレータデバイスを製作する工程を示す断面図である。図１ＡにおいてＳＯＩ構造は接着もしくは組積されたシリコンもしくは酸化物をインプラントしたシリコンとすることができる。シリコン基板１０は酸化シリコン層１２を支え、シリコン層１４は酸化シリコン層１２の上に載っている。このようなＳＯＩ構造は周知であり、半導体デバイスを製造する際市場で購入できる。
【０００９】
図１Ｂに示すように、従来のホトレジストマスキング、エッチング、そしてドーピング技術を使ってシリコン層１４に電気要素１６を造り込むことができる。電気要素はどのような半導体デバイスでもよいが、図３Ａに断面で示すラテラルトランジスタ、図３Ｂに示すバイポーラートランジスタもしくは図３Ｃに示すコンデンサもしくはバラクタである。これらの半導体デバイスは周知であり、それらを製造するのに従来の半導体処理技術を使える。
【００１０】
図１Ｂに示すように、窒化シリコンもしくは酸化／窒化サンドイッチ層１８を電気要素１６と反対の基板１０の表面に形成する。その表面を選択的にマスクし、そしてエッチングして図１Ｃに示すように基板１０のエッチングに際してハードマスクとして働くようにする。都合のよいことに、水酸化カリウムのような選択腐食剤もしくはＣＦ4＋Ｏ2のような乾式プラズマエッチを使って酸化シリコン層１２をエッチャントストップとして基板１０のシリコンをエッチングし、シリコン層１４には食いこんでエッチングしないようにすることができる。
【００１１】
その後図１Ｄに示すように、耐熱金属層２０を基板１０の表面にそのエッチングした部分に沈着させて、シリコン層１２に当たるようにする。既知の耐熱金属、例えばチタンタングステン、窒化チタニウムを使うことができる。それから、金、銅もしくはアルミニウムのような金属層２２により耐熱金属層２０を被覆する。金属層２２は基板１０に平らな金属面を形成している。有利なこととしては電気要素１６の下の基板材料を取り除くことにより層２０、２２の金属ヒートシンクは電気要素１６に近くなり、熱を除去しやすくなる。金属層は電気要素の接地としても働く。基板抵抗も小さくなる。
【００１２】
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃは本発明の別の実施例の断面図である。図１Ｂに示す電気要素１６の製作に続いて、窒化シリコン層１８の形成前に基板１０を摩食して基板を薄くし、図２Ａに示すように酸化シリコン層１２を露出するに必要なその後のエッチング量を少なくする。
【００１３】
図２Ａの構造体を図２Ｂに示すようにエッチングして基板１０の一部だけでなく、電気要素１６の下の露出された酸化シリコン層１２も酸化シリコンの選択腐食剤、例えば湿式緩衝ＨＦ酸もしくは乾式プラズマエッチの使用により取り除く。この実施例において金属層２０、２２は電気要素１６の直下のシリコン層１４に当たっており、それにより除熱をさらに容易にし、そして電気要素の接地としても利用でき、また基板の抵抗も下げている。
【００１４】
本発明のデバイスでは電気要素である熱源の近くに金属層を配置することにより熱抵抗を低下させ、そして金属を能動トランジスタに近づけているので基板抵抗も低下させている。有利なことにはその方法は２つのシリコン層の間の酸化シリコン層をエッチングストップとして使用し、それにより厚い基板のエッチングを正確に行って能動シリコンに食い込まないようにすることができる。耐熱バリヤー金属と金の厚みを調整して十分なヒートシンクとして働けるようにする。酸化シリコン層が適正に残っていれば、バリヤー金属は任意選択でよい。こうして、全ウェーハを薄くしなくても発熱源の数ミクロン内に金属ヒートシンクを配置できる。
【００１５】
本発明の実施例を説明したが、これに本発明を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々に変更して実施できることは当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の実施例に従って半導体デバイスを製作する工程を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例に従って半導体デバイスを製作する工程を示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明の実施例に従って半導体デバイスを製作する工程を示す断面図である。
【図１Ｄ】本発明の実施例に従って半導体デバイスを製作する工程を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の別の実施例に従って半導体デバイスを製作する工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の別の実施例に従って半導体デバイスを製作する工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明の別の実施例に従って半導体デバイスを製作する工程を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明に従って半導体デバイスとして造ることができる既知の電気要素を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明に従って半導体デバイスとして造ることができる既知の電気要素を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明に従って半導体デバイスとして造ることができる既知の電気要素を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  シリコン基板
１２  酸化シリコン層
１４  シリコン層
１６  電気要素
２０  耐熱金属層
２２  金属層
【図１Ａ】
2005509294.tif 000003
【図１Ｂ】
2005509294.tif 000004
【図１Ｃ】
2005509294.tif 000005
【図１Ｄ】
2005509294.tif 000006
【図２Ａ】
2005509294.tif 000007
【図２Ｂ】
2005509294.tif 000008
【図２Ｃ】
2005509294.tif 000009
【図３Ａ】
2005509294.tif 000010
【図３Ｂ】
2005509294.tif 000011
【図３Ｃ】
2005509294.tif 000012
【国際調査報告】
2005509294.tif 000013
2005509294.tif 000014
2005509294.tif 000015