[發明專利]半導體裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 00128546.7
• 申請日: 2000-11-17
• 公開（公告）號: CN1297256A
• 公開（公告）日: 2001-05-30
• 發明（設計）人: 牛久幸広
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L27/06;H01L21/8249;H01L21/84
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王永剛

本發明涉及已形成了具有SOI(Silicon?On?Insulator，絕緣體上的硅)-Si層的多個半導體器件的半導體裝置及其制造方法，特別是涉及其器件隔離膜的構造及其制造方法。

以往，人們知道在同一SOI襯底上邊集成CMOS器件和雙極器件的半導體裝置(參看美國專利第5212397號)。如圖2所示，SOI襯底由硅半導體襯底(Si-sub)1和在該半導體襯底上邊形成的埋層氧化膜(BOX)2構成。埋層氧化膜2用向半導體襯底內注入氧離子的辦法形成。SOI襯底具備雙極區9和CMOS區10。在CMOS區10內形成CMOS器件7、8，形成雙極區10的雙極器件。CMOS器件7、8，在已在雙極區9內形成的埋層氧化膜(BOX)2上邊形成的薄的單晶硅層3內形成。埋層氧化膜(BOX)2在雙極區9內被刻蝕得深。在埋層氧化膜(BOX)2上邊的該被刻蝕的區域內，用外延生長法形成厚的硅單晶層4。在該硅單晶層4內形成半導體器件(雙極器件)。雖然在圖中只示出了一個，但雙極器件彼此間借助于在器件隔離區內形成的器件隔離硅氧化膜6劃分成區，另一方面，CMOS器件7、8彼此間則借助于器件隔離區的器件隔離硅氧化膜5劃分成區。雙極區9的器件隔離膜6借助于CMOS區10的器件隔離膜5其厚度形成得厚，因此，其表面高度高。就是說，在雙極區9的器件隔離膜6的厚度與CMOS區10的器件隔離膜5的厚度中，由于其厚度不同，因而其表面高度不同。

雙極晶體管具有在雙極區9的硅單晶層4內形成的發射極、基極、集電極、集電極引出層，和在硅單晶層4上邊形成發射極電極、基極電極、集電極電極。CMOS晶體管構成的PMOS晶體管具備在CMOS區10的硅單晶層3內形成的P⁺源/漏區、在硅單晶層3上邊形成的柵極氧化膜和在柵極氧化膜上邊形成的柵極電極7。CMOS晶體管構成的NMOS晶體管具備在CMOS區10的硅單晶層3內形成的N⁺源/漏區、在硅單晶層3上邊形成的柵極氧化膜和在柵極氧化膜上邊形成的柵極電極8。

如上所述，在現有的半導體裝置中，雙極區9的器件隔離膜6借助于CMOS區10的器件隔離膜5，其厚度被形成得厚，因此其表面高度變高。就是說，在雙極區9的器件隔離膜6的厚度和CMOS區10的器件隔離膜5的厚度中，由于其厚度不同，故其表面高度不同。為此，跨接在雙極區9上邊和MOS區10上邊形成的布線層的加工是困難的。即，在一個SOI襯底上邊具有厚度不同的多個SOI-Si層的半導體裝置的制造中，以往，在形成了多個膜厚不同的SOI-Si層之后再進行器件隔離處理的結果，器件隔離區的絕緣膜的高度完全不同，以后的布線形成工序中的布線層的加工是困難的。由于器件隔離區的絕緣膜的表面高度不同，此外，還由于后續工序中的聚焦將偏離，故微細的柵極加工是困難的。

除去上述眾所周知的例子(美國專利第5212397號)以外，人們還知道在一個芯片內在絕緣膜上邊形成厚度不同的多個單晶半導體層的例子(美國專利第5294823號)。但是，在該現有例中，在雙極區和CMOS區10中，由于從器件隔離區的半導體襯底算起的表面高度不同，故也具有與上述眾所周知的例子相同的問題。

本發明就是有鑒于這樣的事實而發明的，其目的是提供在雙極區和CMOS區中器件隔離區的絕緣膜高度實質上是相同的，因而具有易于進行微細的布線加工的構造的半導體裝置及其制造方法。

本發明的特征是，在形成了具有SOI-Si層的多個半導體器件的半導體裝置中，多個半導體器件的器件隔離膜的從半導體層算起的表面高度實質是彼此相等，就是說實質上為同一平面。本發明的特征還在于，在半導體襯底內形成了表面高度為同一平面的器件隔離區之后，再形成表面高度不同的多個SOI-Si膜(單晶硅膜)。

其次，參看圖19到圖21說明在硅半導體襯底上邊形成上述SOI-Si層的本發明的方法。

準備在表面上邊依次形成了由硅氧化膜等構成的埋層氧化膜(BOX)12和單晶硅層(SOI-Si膜)14的硅半導體襯底(以下，叫做SOI(絕緣體上的硅)11。在SOI襯底11上邊淀積硅氧化物或硅氮化物等的第1絕緣膜20(圖19A)。其次，在第1絕緣膜20上邊淀積光刻膠21，然后，借助于光刻使光刻膠圖形化為使得剩下器件形成區的光刻膠21除去其它區域(場區)的光刻膠21，在器件形成區內形成光刻膠圖形21(圖19B)。以該光刻膠圖形21為掩模，例如，用RIE(Reactive?Ion?Etching，反應性離子刻蝕)等的各向異性刻蝕方法進行刻蝕，除去器件隔離區的上述第1絕緣膜20和單晶硅膜14(圖19C)。