[發(fā)明專利]具有絕緣體上硅結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01141512.6
• 申請(qǐng)日: 2001-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN1347146A
• 公開（公告）日: 2002-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小林研也
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本電氣株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L21/70
• 分類號(hào): H01L21/70;H01L21/84;H01L27/12
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 穆德駿,方挺

發(fā)明所屬領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有SOI結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法。

相關(guān)技術(shù)說(shuō)明

本發(fā)明的半導(dǎo)體器件芯片的襯底結(jié)構(gòu)并沒有特定的限制。但是，本發(fā)明可用于作為最常見結(jié)構(gòu)的所謂SOI(Silicon?On?Insulator：絕緣體上硅)結(jié)構(gòu)。SOI結(jié)構(gòu)通過(guò)使用如采用氧離子的離子注入的SIMOX(通過(guò)注入氧來(lái)分隔)的方法、以及鍵合硅襯底的方法而形成。例如，作為如圖1A所示的芯片110，形成這樣一種結(jié)構(gòu)，其中按絕緣膜303和單晶半導(dǎo)體層302的順序形成在支撐襯底301上，襯底301通常由硅襯底構(gòu)成。

采用具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的半導(dǎo)體器件(以下將稱為SOI半導(dǎo)體器件)最適合于要求高擊穿電壓的應(yīng)用場(chǎng)合。在SOI半導(dǎo)體器件中，一般通過(guò)導(dǎo)電粘合劑將芯片安裝在封裝的島上，而在芯片上的外部連接電極與一般的半導(dǎo)體器件相似，通過(guò)使用導(dǎo)線鍵合方法而獨(dú)立地連接至預(yù)定的外部端子上。島與任何一個(gè)外部端子(在許多情況下是接地端)連接。在這種情況下，支撐襯底可以通過(guò)島與地連接。

在SOI半導(dǎo)體器件中，諸如采用倒裝片型的“板上芯片(chip-on-board)”方法(以下稱為COB方法)方法或膠帶載體封裝(以下稱為TCP)方法的安裝方法或裝配方法被用作較高密度的安裝方法。在這種情況下，如圖1A和1B所示，在芯片110的單晶半導(dǎo)體層302上設(shè)置的外部連接電極(未示出)和要安裝的布線襯底70的導(dǎo)電布線71或TCP的內(nèi)引線80通過(guò)突起201彼此連接。因此，存在難以向支撐襯底301施加電位的問(wèn)題。

如果支撐襯底處于浮置電位，則在支撐襯底中的電位變化對(duì)元件的操作會(huì)有不利的影響，具體地說(shuō)，是對(duì)閾值電位有不利的影響。結(jié)果，元件的操作裕量減小了。另外，如在日本專利公報(bào)No.2654268、日本未決專利申請(qǐng)公開(JP-A-Heisei?8-153781)或日本未決專利申請(qǐng)公開(JP-A-Heisei?8-236754)中所披露的，元件的擊穿電壓根據(jù)支撐襯底的電位而變化。因此，如果支撐襯底的電位在半導(dǎo)體元件的操作過(guò)程中變化，元件的擊穿電壓減小，則可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤的操作。

作為避免支撐襯底處于浮置狀態(tài)的方法，例如日本未決專利申請(qǐng)公開(JP-A-Heisei?6-244239)(以下稱為現(xiàn)有技術(shù)例1)公開了一種SOI半導(dǎo)體器件的例子，其中電位可以從元件側(cè)的表面施加至支撐襯底。圖2是顯示在現(xiàn)有技術(shù)例1中所公開的半導(dǎo)體器件的剖視圖。參考圖2，在現(xiàn)有技術(shù)例1中所公開的半導(dǎo)體層703通過(guò)插入一層間絕緣膜702而與半導(dǎo)體襯底701絕緣。但是，導(dǎo)體710被設(shè)置在凹腔部分709的側(cè)壁上，以延伸至半導(dǎo)體襯底701，從而在半導(dǎo)體襯底701和外圍區(qū)域703b之間形成短路。這樣，與外圍區(qū)域703b相同的電位可被施加到半導(dǎo)體襯底701上。通過(guò)突起707將電位從布線襯底(圖中未示出)施加到外圍區(qū)域703b上，這與元件形成區(qū)域類似。也就是說(shuō)，從形成有元件的半導(dǎo)體層703的表面?zhèn)认虬雽?dǎo)體襯底701施加電壓。

另外，在日本未決專利申請(qǐng)公開(JP-A-Heisei?2-54554)(以下稱為現(xiàn)有技術(shù)例2)中公開了一種結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)使用SOI襯底并通過(guò)嵌入的絕緣膜而將其分隔為多個(gè)元件來(lái)制造半導(dǎo)體器件。在現(xiàn)有技術(shù)例2中，導(dǎo)電襯底被用作構(gòu)成SOI結(jié)構(gòu)的絕緣膜的下層。圖3是顯示在現(xiàn)有技術(shù)例2中所示的半導(dǎo)體器件主要部分的剖視圖。參考圖3，在現(xiàn)有技術(shù)例2中的半導(dǎo)體器件具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中按照絕緣膜802、導(dǎo)電半導(dǎo)體層803的順序?qū)⑺鼈円来捂I合在導(dǎo)電襯底801上。在半導(dǎo)體層803上形成元件體804。設(shè)置元件隔離溝槽805以與絕緣膜802在底部接觸，并包圍元件體804。用絕緣體或多晶硅制成的填充材料814填充元件隔離溝槽805。填充材料814包含p型多晶硅層制成的導(dǎo)電填充材料851，其從元件隔離溝槽805的表面到達(dá)絕緣膜802表面。在絕緣膜802中形成開口821，以連接導(dǎo)電填充材料851和導(dǎo)電襯底801。在現(xiàn)有技術(shù)例2的半導(dǎo)體器件中，設(shè)置在填充材料814表面上的導(dǎo)電襯底801和電極807通過(guò)導(dǎo)電填充材料851連接。這樣，導(dǎo)電襯底801可被用作導(dǎo)電材料。因此，可以緩解表面布線的擁擠狀況。