EP1588418A1 - Soi structure comprising substrate contacts on both sides of the box, and method for the production of such a structure - Google Patents

Soi structure comprising substrate contacts on both sides of the box, and method for the production of such a structure

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EP1588418A1
EP1588418A1 EP04706606A EP04706606A EP1588418A1 EP 1588418 A1 EP1588418 A1 EP 1588418A1 EP 04706606 A EP04706606 A EP 04706606A EP 04706606 A EP04706606 A EP 04706606A EP 1588418 A1 EP1588418 A1 EP 1588418A1
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EP
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substrate
layer
structures
insulator layer
active
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EP04706606A
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Steffen Richter
Dirk Nuernbergk
Wolfgang Goettlich
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X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Original Assignee
X Fab Semiconductor Foundries GmbH
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Application filed by X Fab Semiconductor Foundries GmbH filed Critical X Fab Semiconductor Foundries GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
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    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1203Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body the substrate comprising an insulating body on a semiconductor body, e.g. SOI
    • 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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/84Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being other than a semiconductor body, e.g. being an insulating body

Definitions

  • the object of the invention is to propose a method which enables improved substrate use to increase the packing density. Qualitative improvements in semiconductor circuits can be achieved.
  • the invention is also intended to expand the integration possibilities of circuit arrangements on SOI semiconductor wafers to include components from others
  • the substrate is also used for the expansion of circuits, i.e.
  • this electrical connection makes it possible to use the substrate in the sense of a qualitative expansion of component arrangements.
  • Transistors 40, 50 which are produced on an SOI wafer 10 by means of SOI technology.
  • the SOI wafer structure illustrated in FIG. 1 with an insulator layer 11, a stronger substrate 13 and an active, thin layer 12 above the insulator 11 shows two different types of transistors 40, 50, an SOI MOSFET and an SOI power transistor , These are already at least partially integrated into the active silicon layer 12 and a trench 12a is provided between the transistors 40, 50, which interrupts the active silicon layer 12. Further,
  • these regions form component structures below the insulator layer 11 in the substrate.
  • the embodiment according to FIG. 3 shows schematically the one produced by the filling 20 Breakthrough 19 in the insulator layer 11.
  • the breakthroughs are generated at locations where the active silicon layer 12 is no longer present.
  • the fillings 20 of the openings 19 of the insulator layer 11 can be made with a metal.
  • These regions are regarded as lateral insulation regions which lie between two active residual layers of the active silicon layer 12, for example the lateral insulation region 12a of FIG. 3b, between the residual layers 12 "and 12" ', or the lateral one
  • the ion implantation 30, 31 with high-energy ions is carried out from the front, based on the specific areas which are provided on the basis of the topology to be achieved.
  • the ion implantation takes place through the semiconductor layer 12 and the insulator layer 11 into the substrate 13, using templates and with different types of ions 30 or 31, depending on the component to be produced.
  • the activation by temperature can optionally take place in several steps and at different temperatures, adapted to a respectively selected, implanted ion type in accordance with the aforementioned different ion implantations.
  • metallization layers can be provided, which are shown in different variants in FIGS. 3a to 3c, applied to the SOI wafer structure described above.
  • the • metallization layers can for example on the
  • Schottky contacts result in a metal filling 22 in an opening 21 if the upper side of the substrate 13 has no doping region.
  • a Schottky contact with the substrate 13 is produced in the region of the opening.
  • This Schottky contact 13c is shown on the right in FIG. 3a.
  • a metal bridge is also shown above the filling 22 in the opening 21, mirror image of the metal bridge 15, here as a bridge 15 'for the electrically conductive one Connection to the active residual layer 12 ", to the right of the lateral isolation area 12c
  • a shielding layer 13a is shown under the residual layer 12 'located between the lateral insulation regions 12b, 12c. It lies directly below the insulator layer 11 and is not electrically conductively contacted.
  • a resistance is obtained, for example, by a doping region corresponding to that 13a 'of FIG. 3a when it comes to two of its ends with a metallic filling 20 in one respective opening 19 is contacted in the sense of the ohmic contact 13b.
  • the contacting described by the plugs 20 is provided for passive structures in substrate 13. Shielding layers, such as 13a "according to FIG. 3a, do not need such conductive connections to the top. They can remain isolated in the substrate. Such areas are then identified as floating freely (usually n.c. - not connected).
  • FIG. 3c shows a metallic shield 14 'above a filling 20 in an opening 19 which leads to a
  • Doping region 13a leads, as was illustrated in FIG. 3.
  • a component 60 is shown schematically in section, which can correspond to that of FIG. 1, for example component 40.
  • the trench can be seen in FIG. 3c, which also in FIG Figure 1 is clearly visible between two components above the insulator layer 11.
  • Such dielectric insulation makes SOI technology suitable for high-voltage applications.
  • the components are not coupled to one another via the substrate; bulk connections are omitted, in favor of body connections for switchable components.
  • the substrate is not ignored, but is used to expand the power circuits described, i.e. provided with doping areas in order to be able to integrate additional and different types of components.

Abstract

Disclosed are an arrangement and a production method for electrically connecting (20) active semiconductor structures (40) in the monocrystalline silicon layer (12) located on the front face of silicon-on-insulator semiconductor wafers (SOI; 10) to the substrate (13) located on the rear side and additional structures (13a) that are disposed therein. The electrical connection is made through the insulator layer (11).

Description

SOI-Struktur mit Substratkontakten beidseits der BOX und Herstellungsverfahren für eine solche Struktur SOI structure with substrate contacts on both sides of the BOX and manufacturing process for such a structure
Die Erfindung bezieht sich auf SOI-Strukturen (Silicon-on- s Insulator) , bei denen Bauelementstrukturen in einer oberenThe invention relates to SOI structures (Silicon-on-Insulator), in which component structures in an upper
Halbleiterschicht und im Halbleitersubstrat vorhanden sind, die in elektrischen Verbindungen stehen, welche durch eine Isolatorschicht geführt sind.Semiconductor layer and in the semiconductor substrate are present, which are in electrical connections, which are guided through an insulator layer.
0 Eine SOI-Struktur besteht aus einer dünnen Halbleiterschicht, welche sich auf einer dünnen Oxidschicht befindet. Die Oxidschicht wird üblicherweise als vergrabenes Oxid (buried oxide: BOX) erzeugt und liegt wiederum auf einer Halbleiterschicht, im Allgemeinen einer Siliziumschicht, nämlich s dem Siliziumsubstrat, welches gewöhnlich eine Dicke von 300μm bis δOOμiri hat. Dieses Substrat dient nur zur Handhabung der Struktur. Die eigentlichen Bauelemente und -funktionen werden wie in gewöhnlichen CMOS-Prozessen auf homogenen Siliziumscheiben in der oberflächennahen Halbleiterschicht 0 realisiert.0 An SOI structure consists of a thin semiconductor layer, which is located on a thin oxide layer. The oxide layer is usually produced as a buried oxide (BOX) and in turn lies on a semiconductor layer, generally a silicon layer, namely the silicon substrate, which usually has a thickness of 300 μm to δOOμiri. This substrate is only used to handle the structure. The actual components and functions are implemented as in normal CMOS processes on homogeneous silicon wafers in the near-surface semiconductor layer 0.
Ein wesentlicher Unterschied zu den Standard-CMOS-Prozessen besteht bei SOI-Technologie darin, dass die Bauelemente durch Gräben, die bis zur Isolationsschicht reichen, dielektrisch 5 voneinander getrennt sind. Hierdurch wird eine gegenseitige elektrische Beeinflussung der Bauelemente stark verringert. Diese dielektrische Isolation macht die SOI-Technologie auch für Hochvolt-Anwendungen geeignet.An essential difference to the standard CMOS processes consists in SOI technology is that the structural elements by trenches which extend up to the insulating layer 5 are dielectrically isolated from each other. This greatly reduces mutual electrical influence on the components. This dielectric insulation also makes SOI technology suitable for high-voltage applications.
0 Es bringt Vorteile mit sich, wenn die Bauelemente nicht über das Substrat miteinander gekoppelt sind. Es entfallen dadurch bestimmte unerwünschte Substrateffekte, wie z.B. Latch-Up, signifikante Sperrströme bei erhöhten Temperaturen, erhöhte parasitäre Kapazitäten an den Source/Bulk- bzw. Drain/Bulk-pn- S Übergängen.0 There are advantages if the components are not coupled to one another via the substrate. This eliminates certain undesirable substrate effects, such as Latch-up, significant reverse currents at elevated temperatures, increased parasitic capacitances at the source / bulk or drain / bulk pn-S junctions.
Die US-A 6,188,122 (Davari, IBM) zeigt eine SOI-Struktur mit "Capacitor" im Substrat und einen FET (aktives device) in der oberen Siliziumschicht, Spalte 4, Zeilen 40 ff. Durch den Oxidlayer (dort 30) greifen leitende Vias, Spalte 5, Zeilen 11 ff.The US-A 6,188,122 (Davari, IBM) shows an SOI structure with "Capacitor" in the substrate and an FET (active device) in the upper silicon layer, column 4, lines 40 ff. Conductive vias, column 5, lines 11 ff. reach through the oxide layer (there 30).
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, das eine verbesserte Substratnutzung zur Erhöhung der Packungsdichte ermöglicht. Qualitative Verbesserungen der Halbleiter- Schaltungen sind zu erreichen. Die Erfindung soll auch Integrationsmöglichkeiten von Schaltungs-Anordnungen auf SOI- Halbleiterscheiben erweitern, um Bauelemente andererThe object of the invention is to propose a method which enables improved substrate use to increase the packing density. Qualitative improvements in semiconductor circuits can be achieved. The invention is also intended to expand the integration possibilities of circuit arrangements on SOI semiconductor wafers to include components from others
Technologien, wie z.B. Bipolar-Bauelemente integrieren zu können .Technologies such as To be able to integrate bipolar devices.
Erfindungsgemäße Lösungen sind in Anspruch 1 und 20 dargestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Neben- und ünteransprüchen enthalten. Die hergestellten Anordnungen sind in Anspruch 8 und 27 umschrieben.Solutions according to the invention are presented in claims 1 and 20. Further refinements of the invention are contained in the subclaims and subclaims. The arrangements produced are described in claims 8 and 27.
Die erfinderischen Lösungen gehen davon aus, das Substrat für die Erweiterung von Schaltungen mit zu nutzen, d.h.The inventive solutions assume that the substrate is also used for the expansion of circuits, i.e.
Dotierungsgebiete im Substrat zu erzeugen, um zusätzliche und , andersartige Bauelemente in SOI-Schaltungen integrieren zu können. Gleichzeitig können durch die elektrischen Verbindungen mit dem Substrat mögliche Rückwirkungen auf die Schaltungsstrukturen in der dünnen oberen Siliziumschicht unterdrückt werden. Für die Zwecke der Einbeziehung des Substrats kann eine Rückseitenmetallisierung des Substrats verwendet werden. Andererseits sind die in der oberen Siliziumschicht realisierten aktiven Bauelemente empfindlich gegen ein angelegtes Potential auf der Rückseite. Nachteilig ist, daß z.B. MOSFETs von der Rückseite, bei hohen Rückseitenspannungen, aufgesteuert werden können oder ein Einschaltwiderstand von Hochvolttransistoren von der Rückseitenspannung abhängt. Auch einfache Dioden besitzen eine Abhängigkeit ihrer Durchbruchspannung vom angelegtenTo generate doping regions in the substrate in order to be able to integrate additional and different types of components in SOI circuits. At the same time, the electrical connections to the substrate can suppress possible repercussions on the circuit structures in the thin upper silicon layer. Backside metallization of the substrate can be used for the purposes of including the substrate. On the other hand, the active components realized in the upper silicon layer are sensitive to an applied potential on the back. The disadvantage is that e.g. MOSFETs can be opened from the rear, at high rear voltages, or an on-resistance of high-voltage transistors depends on the rear voltage. Even simple diodes have a dependence of their breakdown voltage on the applied one
Substratpotential. Diese Effekte sind bei der Einbeziehung des Substrats, d.h. der Herstellung elektrischer Verbindungen zum Substrat, zu berücksichtigen. Substratanschlüsse (Rückseitenmetallisierung) sind ursprünglich allerdings kein Bestandteil der SOI-Technologie. Entsprechende Gehäuse sehen einen Rückseitenkontakt nicht vor und oft reicht bei Schaltkreisen die Anzahl der Pins nicht aus, um die Rückseite kontaktieren zu können.Substrate potential. These effects have to be taken into account when including the substrate, ie making electrical connections to the substrate. substrate terminals (Backside metallization) are originally not part of SOI technology. Corresponding housings do not provide a rear contact and often the number of pins on circuits is not sufficient to be able to contact the rear.
Es wurde bereits (intern) vorgeschlagen, ohne eine Rückseitenmetallisierung des Substrats die aktiven Strukturen der oberen Siliziumschicht mit dem Substrat mittels einer durch die Isolationsschicht führenden Metallbrücke, im speziellen Fall mit einem Stapel von randseitig gegeneinander isolierten Metallisierungsschichten im Zentrum elektrisch zu verbinden, v-3g. dazu die von denselben Anmeldern parallel eingereichte PCT- Anmeldung PCT/DE2004/....It has already been proposed (internally) to electrically connect the active structures of the upper silicon layer to the substrate without a rear-side metallization of the substrate by means of a metal bridge leading through the insulation layer, in a special case with a stack of metallization layers insulated from one another at the center, v-3g , the PCT application PCT / DE2004 / .... filed in parallel by the same applicants
Diese elektrische Verbindung macht es prinzipiell möglich, das Substrat im Sinn einer qualitativen Erweiterung von Bauelementeanordnungen zu nutzen. In principle, this electrical connection makes it possible to use the substrate in the sense of a qualitative expansion of component arrangements.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die folgenden Beispiele, welche mit den angegebenen Bezugszeichen für den Fachmann weitgehend selbsterklärend sind.The following examples serve to explain the invention in greater detail and are largely self-explanatory for the person skilled in the art with the reference numerals given.
Figur 1 zeigt schematisch zwei unterschiedliche Typen vonFigure 1 shows schematically two different types of
Transistoren 40,50, die mittels SOI-Technologie auf einem SOI-Wafer 10 hergestellt sind.Transistors 40, 50, which are produced on an SOI wafer 10 by means of SOI technology.
Figur 2 ist schematisch dargestellt, wie mit einigen Verfahrensschritten durch p- und n-Ionenimplantation und nachfolgender thermischer Behandlung (letztere nicht dargestellt) p- und n-dotierte Gebiete dicht unterhalb der Grenze zwischen Isolationsoxid 11 bzw. Substrat 13 im Substrat 13 erzeugt werden.FIG. 2 shows schematically how p- and n-ion implantation and subsequent thermal treatment (the latter not shown) are used to produce p- and n-doped regions just below the boundary between insulation oxide 11 and substrate 13 in substrate 13 using a few process steps.
Figur 3 zeigt im einfachsten Fall schematisch die Durchführung eines Kontaktes (als Bahn) von einer dotierten Zone 13a im Substrat durch das Isolationsoxid 11 zur oberen Siliziumschicht 12 (letztere nicht dargestellt), vgl. aber Figur 2.FIG. 3 shows in the simplest case schematically the implementation of a contact (as a path) from a doped zone 13a in the substrate through the insulation oxide 11 to the upper silicon layer 12 (the latter not shown), cf. but Figure 2.
Figur 3a bisFigure 3a to
Figur 3c zeigen Ausführungen der vorgenannten Beispiele mit dem SOI Wafer 10.FIG. 3 c shows designs of the aforementioned examples with the SOI wafer 10.
Mit den im Substrat 13 erzeugten Schichten bestimmter Dotierungen und deren elektrischen Verbindungen 20 mit den Bauelementestrukturen auf der Oberseite oder der Oberschicht 12 der SOI-Scheiben 10 können durch gewünschte oder geeignete Kombination verschiedene aktive und passive Strukturen geschaffen werden.With the layers of certain dopings generated in the substrate 13 and their electrical connections 20 with the component structures on the upper side or the upper layer 12 of the SOI wafers 10, various active and passive structures can be created by desired or suitable combination.
Über die Metallbrücke 20 zum Substrat 13 können leitende (ohmsche) Kontakte und Schottky-Kontakte erzeugt werden. Als aktive Strukturen sind Dioden, MOSFETs, Bipolar-Transistoren, Thyristoren und IGBTs realisierbar. Als passive Strukturen sind Kapazitäten, Widerstände und abschirmende Schichten realisierbar.Conductive (ohmic) contacts and Schottky contacts can be produced via the metal bridge 20 to the substrate 13. Diodes, MOSFETs, bipolar transistors, thyristors and IGBTs can be implemented as active structures. Capacities, resistances and shielding layers can be implemented as passive structures.
Während Kapazitäten und Widerstände Kontakte benutzen, ist eine Kontaktierung von abschirmenden Schichten nicht immer zwingend erforderlich. Solche Gebiete sind dann potentialmäßig frei schwebend (n.c). Durch Abschirmung mittels Substratimplantation erreicht man eine gewünschte Reduktion des negativen Substrateinflusses (Substratvorspannung) an Strukturen in der oberen aktiven Halbleiterschicht 12. Die - nicht gesondert dargestellte - Abschirmung realisiert eine Entkopplung dieser aktiven Strukturen, beispielsweise 40 oder 50, von Effekten die an der Rückseite R der SOI-Scheibe 10 auftreten können.While capacitors and resistors use contacts, contacting shielding layers is not always absolutely necessary. Such areas are then floating freely (n.c). Shielding by means of substrate implantation achieves a desired reduction in the negative substrate influence (substrate bias) on structures in the upper active semiconductor layer 12. The shielding (not shown separately) realizes a decoupling of these active structures, for example 40 or 50, from effects which occur on the rear side R the SOI pane 10 can occur.
Eine Vielzahl von neuen aktiven und passiven Strukturen mit verbesserten Eigenschaften wird möglich.A multitude of new active and passive structures with improved properties is possible.
Die in Figur 1 veranschaulichte SOI-Waferstruktur mit einer Isolatorschicht 11, einem stärkeren Substrat 13 und einer aktiven, dünnen Schicht 12 oberhalb des Isolators 11, zeigt zwei unterschiedliche Typen von Transistoren 40,50, einem SOI-MOSFET und einem SOI-Power-Transistor . Diese sind bereits zumindest teilweise in die aktive Siliziumschicht 12 integriert und zwischen den Transistoren 40,50 ist ein Graben 12a vorgesehen,, der die aktive Siliziumschicht 12 unterbricht. WeitereThe SOI wafer structure illustrated in FIG. 1 with an insulator layer 11, a stronger substrate 13 and an active, thin layer 12 above the insulator 11 shows two different types of transistors 40, 50, an SOI MOSFET and an SOI power transistor , These are already at least partially integrated into the active silicon layer 12 and a trench 12a is provided between the transistors 40, 50, which interrupts the active silicon layer 12. Further
Unterbrechungen sind links und rechts der beiden beispielhaft dargestellten Transistortypen und diese Unterbrechungen werden im folgenden mit 12a, 12b bezeichnet, während die Reste der aktiven Schicht 12 dann strukturiert mit 12 ' , 12" und 12"' bezeichnet werden.Interruptions are to the left and right of the two transistor types shown by way of example and these interruptions are referred to below as 12a, 12b, while the remainders of the active layer 12 are then structurally designated as 12 ', 12 "and 12"'.
Die Struktur der Transistoren wird nicht näher beschrieben, sie ist von üblichem Aufbau mit Gate, Drain und Source sowie einem Bulkanschluss, der hier aber Body genannt ist, nachdem er nicht das Substrat betrifft, sondern oberhalb der Isolatorschicht 11 angeordnet ist. In Figur 1 sind keine Durchbrüche sichtbar, welche die Isolatorschicht durchbrechen und zum Substrat 13 reichen. Diese sind in den folgenden Schnitten näher veranschaulicht, in welchen auch Strukturen von Bauelementen im Substrat 13 gezeigt sind, die in Figur 1 zur Veranschaulichung der Aufbauweise von Transistoren auf einen SOI-Wafer vereinfachend weggelassen sind.The structure of the transistors is not described in any more detail; it is of a conventional design with a gate, drain and source and a bulk connection, which, however, is called a body here, since it does not affect the substrate but is arranged above the insulator layer 11. No openings are visible in FIG. 1, which break through the insulator layer and reach the substrate 13. These are illustrated in more detail in the following sections, in which structures of components in the substrate 13 are also shown, which have been omitted in FIG. 1 to illustrate the structure of transistors on an SOI wafer.
Die Bezugszeichen ziehen sich gleichermaßen durch die gesamten Ausführungsbeispiele, so dass sie ohne gesonderte Erwähnung als gleiche Bauteile angesehen werden können.The reference symbols likewise run through the entire exemplary embodiments, so that they can be regarded as identical components without special mention.
Figur 2 veranschaulicht die ersten Verfahrensschritte, hier die Einstrahlung von Ionen durch p-Ionen-Implantation und n-Ionen- Implantation . Die p-Implantation 30 und die n-Implantation 31 sind durch vertikale Pfeile dargestellt. Sie reichen durch das aktive Silizium als Schicht 12 von der Vorderseite V, durch den Buried-Oxide-Insulator 11, welcher die Isolationsschicht des SOI-Wafers darstellt, und in das Substrat 13, zur Ausbildung von symbolisch dargestellten Dotierungsgebieten 13 ',13", als p- Gebiet (p-Dotierungsgebiet) bzw. als n-Gebiet 13"Figure 2 illustrates the first process steps, here the radiation of ions by p-ion implantation and n-ion implantation. The p-type implantation 30 and the n-type implantation 31 are represented by vertical arrows. They reach through the active silicon as layer 12 from the front side V, through the buried oxide insulator 11, which represents the insulation layer of the SOI wafer, and into the substrate 13, to form symbolically represented doping regions 13 ', 13 ", as p-region (p-doping region) or as n-region 13 "
(n-Dotierungsgebiet) . Diese Gebiete bilden unterhalb der Isolatorschicht 11 im Substrat in den folgenden Beispielen Bauelementstrukturen aus.(n-doping region). In the following examples, these regions form component structures below the insulator layer 11 in the substrate.
Eine nicht gesondert dargestellte thermische Behandlung aktiviert die genannten Gebiete 13 ',13" dicht unterhalb der Grenze zwischen der Isolationsschicht (dem BOX) und dem übrigen Substrat 13. Die aktiven Strukturen, welche anhand der Figuren 1 und 2 symbolisch dargestellt wurden, sind jene ersten aktiven Strukturen für Bauelemente 40,50 oberhalb des Isolators 11 und aktive Strukturen 13 ',13" unterhalb dieses Isolators, welche als zweite Strukturen für andere Bauelemente im Substrat angeordnet sind. Durch die Isolatorschicht sind elektrische Verbindungen gelegt, welche in den folgenden Beispielen nähert erläutert werden.A thermal treatment, not shown separately, activates the areas 13 ′, 13 ″ just below the boundary between the insulation layer (the BOX) and the rest of the substrate 13. The active structures, which have been symbolically represented with reference to FIGS. 1 and 2, are the first active structures for components 40, 50 above the insulator 11 and active structures 13 ', 13 "below this insulator, which are arranged as second structures for other components in the substrate. Electrical connections are made through the insulator layer, which are explained in more detail in the following examples.
Im einfachsten Fall zeigt die Ausführung nach Figur 3 schematisch die durch die Füllung 20 eines erzeugten Durchbruchs 19 in der Isolatorschicht 11. Die Durchführung des Kontaktes einer dotierten Zone 13a, erzeugt nach Figur 2, gelegen im Substrat 13, durch die Isolationsschicht 11 als BOX zur oberen, nur schematisch dargestellten Siliziumschicht 12, ist metallisch bzw. elektrisch leitend (ohmscher Kontakt) .In the simplest case, the embodiment according to FIG. 3 shows schematically the one produced by the filling 20 Breakthrough 19 in the insulator layer 11. The implementation of the contact of a doped zone 13a, produced according to FIG. 2, located in the substrate 13, through the insulation layer 11 as a BOX to the upper silicon layer 12, which is only shown schematically, is metallic or electrically conductive (ohmic contact ).
Die ersten Strukturen oberhalb der Isolatorschicht 11, welche in einer dünnen Schicht 12 angeordnet sind, nachdem sie dünner ist als die übrigen verwendeten Schichten 11,13, entstehen z.B. nach Figur 1 mit den dort sichtbaren Bauteilen oder auch anderweitig geeigneten Bauteilen, je nach Anwendungsfall, Bipolartransistoren, Tyristoren, IGBTs oder Dioden. Die Durchbrüche werden an Stellen erzeugt, an denen die aktive Siliziumschicht 12 nicht mehr vorhanden ist. An Stellen, an denen keine aktive, einkristalline Schicht 12 vorhanden ist, können die Füllungen 20 der Durchbrüche 19 der Isolatorschicht 11 mit einem Metall vorgenommen werden. Diese Bereiche werden als laterale Isolationsbereiche angesehen, welche zwischen zwei aktiven Restschichten der aktiven Siliziumschicht 12 liegt, beispielsweise der laterale Isolationsbereich 12a von Figur 3b, zwischen den Restschichten 12" und 12"', oder der lateraleThe first structures above the insulator layer 11, which are arranged in a thin layer 12 after it is thinner than the other layers 11, 13 used, arise e.g. 1 with the components visible there or other suitable components, depending on the application, bipolar transistors, tyristors, IGBTs or diodes. The breakthroughs are generated at locations where the active silicon layer 12 is no longer present. At locations where there is no active, single-crystalline layer 12, the fillings 20 of the openings 19 of the insulator layer 11 can be made with a metal. These regions are regarded as lateral insulation regions which lie between two active residual layers of the active silicon layer 12, for example the lateral insulation region 12a of FIG. 3b, between the residual layers 12 "and 12" ', or the lateral one
Isolationsbereich 12c zwischen den beiden Restschichten 12" und 12' nach Figur 3a, oder aber der laterale Isolationsbereich 12b zwischen den Restschichten 12' und 12"' in der selben Figur.Isolation area 12c between the two remaining layers 12 "and 12 'according to FIG. 3a, or else the lateral isolation area 12b between the remaining layers 12' and 12" 'in the same figure.
Die bestimmten Bereiche, welche eine Ionenimplantation erhalten, sind in Figur 2 mit 13' und 13" gekennzeichnet und werden in den übrigen Figuren entsprechend benannt, so die Schichten 13a, 13a' und 13a" .The specific areas which receive an ion implantation are identified in FIG. 2 by 13 'and 13 "and are named accordingly in the remaining figures, so the layers 13a, 13a' and 13a".
Die Ionenimplantation 30,31 mit hochenergetischen Ionen erfolgt von der Vorderseite aus, bezogen auf die bestimmten Bereiche, welche aufgrund der zu erzielenden Topologie vorgesehen sind. Die Ionenimplantation erfolgt durch die Halbleiterschicht 12 und die Isolatorschicht 11 hindurch in das Substrat 13, unter Verwendung von Schablonen und mit unterschiedlichen Ionenarten 30 oder 31, je nach zu erzeugendem Bauelement. Die Aktivierung durch Temperatur kann ggf. in mehreren Schritten und mit unterschiedlicher Temperatur erfolgen, angepasst an eine jeweils gewählte, implantierte Ionenart gemäß der vorgenannten unterschiedlichen Ionenimplantationen .The ion implantation 30, 31 with high-energy ions is carried out from the front, based on the specific areas which are provided on the basis of the topology to be achieved. The ion implantation takes place through the semiconductor layer 12 and the insulator layer 11 into the substrate 13, using templates and with different types of ions 30 or 31, depending on the component to be produced. The activation by temperature can optionally take place in several steps and at different temperatures, adapted to a respectively selected, implanted ion type in accordance with the aforementioned different ion implantations.
Im Bereich der aktiven Strukturen können Metallisierungsschichten vorgesehen sein, welche in den Figuren 3a bis 3c in verschiedenen Varianten gezeigt sind, angewendet auf die zuvor beschriebene SOI-Waferstruktur . Die Metallisierungsschichten können beispielsweise auf derIn the area of the active structures, metallization layers can be provided, which are shown in different variants in FIGS. 3a to 3c, applied to the SOI wafer structure described above. The metallization layers can for example on the
Rückseite R angeordnet sein, wie sie als Schicht 14 in den Figuren 3b und 3c gezeigt sind. Die Metallisierungsschichten können gegeneinander isoliert sein. Als Metallisierung wird auch eine Füllung angesehen, welche erste Strukturen auf der Oberseite der Isolatorschicht mit zweiten Strukturen unter der Isolatorschicht, im Substrat 13 elektrisch leitend verbindet. Die Metallfüllung 20 verbindet in Figur 3a entsprechend der Darstellung nach Figur 3 ein Dotierungsgebiet 13a' (in Figur 3 13a) , mit einer Metallisierungsschicht 15 oberhalb des Isolators. Diese Metallisierungsschicht ist als Brücke geformt, so dass sie die elektrisch leitende Füllung 20 mit einem Bauteil auf der Oberseite verbindet, welches in der Rest-Siliziumschicht 12"' angeordnet ist, beispielsweise nach Figur 1.Rear R can be arranged as shown as layer 14 in Figures 3b and 3c. The metallization layers can be insulated from one another. A filling is also regarded as metallization, which connects first structures on the top of the insulator layer with second structures under the insulator layer in the substrate 13 in an electrically conductive manner. In FIG. 3a, the metal filling 20 connects a doping region 13a ′ (in FIG. 3 13a) with a metallization layer 15 above the insulator, as shown in FIG. 3. This metallization layer is shaped as a bridge, so that it connects the electrically conductive filling 20 to a component on the top which is arranged in the remaining silicon layer 12 ″, for example according to FIG. 1.
Die Isolatorschicht 11 kann als Siliziumoxid-Schicht ausgebildet sein, was sie bei den meisten SOI-Wafern auch ist. Das Substrat 13 kann aus einkristallinem Silizium bestehen.The insulator layer 11 can be designed as a silicon oxide layer, which is also the case with most SOI wafers. The substrate 13 can consist of single-crystal silicon.
Die verschiedenen Kontaktarten, welche sich durch die Metallbrücke (die Füllung 20) ergeben, sind in Figur 3a nebeneinander skizziert. Schottky-Kontakte ergeben sich bei einer Metallfüllung 22 in einer Durchbrechung 21, wenn die Oberseite des Substrats 13 kein Dotierungsgebiet aufweist. Es ' wird im Bereich des Durchbruchs ein Schottky-Kontakt mit dem Substrat 13 erzeugt. Dieser Schottky-Kontakt 13c ist rechts in Figur 3a dargestellt. Oberhalb der Füllung 22 im Durchbruch 21 ist ebenfalls eine Metallbrücke gezeigt, spiegelbildlich zur Metallbrücke 15, hier als Brücke 15' zur elektrisch leitfähigen Verbindung mit der aktiven RestSchicht 12", rechts von dem lateralen Isolationsbereich 12cThe various types of contact which result from the metal bridge (the filling 20) are outlined next to one another in FIG. 3a. Schottky contacts result in a metal filling 22 in an opening 21 if the upper side of the substrate 13 has no doping region. A Schottky contact with the substrate 13 is produced in the region of the opening. This Schottky contact 13c is shown on the right in FIG. 3a. A metal bridge is also shown above the filling 22 in the opening 21, mirror image of the metal bridge 15, here as a bridge 15 'for the electrically conductive one Connection to the active residual layer 12 ", to the right of the lateral isolation area 12c
Unter der zwischen den lateralen Isolationsbereichen 12b, 12c gelegenen Restschicht 12' ist eine Abschirmungsschicht 13a" gezeigt. Sie liegt direkt unterhalb der Isolatorschicht 11 und ist nicht elektrisch leitend kontaktiert.A shielding layer 13a "is shown under the residual layer 12 'located between the lateral insulation regions 12b, 12c. It lies directly below the insulator layer 11 and is not electrically conductively contacted.
Links davon ist die zuvor beschriebene ohmsche Kontaktierung 13b zwischen der Metallfüllung 20 und dem n- oder p-dotiertem Gebiet 13a' gezeigt. Hier bildet sich eine Diodenstruktur zwischen dem Dotierungsgebiet und dem Substrat 13 aus, anders als ein ohmscher Kontakt (ohne Richtungsabhängigkeit bei der Leitfähigkeit in der Kontaktebene an der Unterseite der Isolatorschicht BOX, mit 11 bezeichnet) .To the left of this, the previously described ohmic contact 13b between the metal filling 20 and the n- or p-doped region 13a 'is shown. Here, a diode structure is formed between the doping region and the substrate 13, in contrast to an ohmic contact (without directional dependence on the conductivity in the contact plane on the underside of the insulator layer BOX, denoted by 11).
Das mit dem beschriebenen Verfahren hergestellte Bauteil liegt auf zwei Ebenen, getrennt durch die Isolatorschicht 11. Oberhalb dieser Schicht sind erste Strukturen, unterhalb dieser Schicht sind zweite Strukturen. Im Substrat 13 können aktive Bauelemente vorgesehen werden, wie Dioden, vgl. Figur 2 im Übergangsgebiet zwischen dem Dotierungsgebiet 13' und 13" und dem Substrat 13, oder Figur 3 unterhalb des Gebietes 13a im Übergang zum Substrat 13, oder MOSFETs, Bipolar-Transistoren, Thyristoren oder IGBTs, nach Art der Figur 1, nur innerhalb des Substrats 13.The component produced using the described method lies on two levels, separated by the insulator layer 11. Above this layer are first structures, below this layer are second structures. Active components such as diodes can be provided in the substrate 13, cf. Figure 2 in the transition region between the doping region 13 'and 13 "and the substrate 13, or Figure 3 below the region 13a in the transition to the substrate 13, or MOSFETs, bipolar transistors, thyristors or IGBTs, in the manner of Figure 1, only within the Substrate 13.
Dieselben Bauelemente können oberhalb der Isolatorschicht 11 in der aktiven Schicht 12 angesiedelt sein, jedenfalls in sie hineinreichen, entsprechend Figur 1.The same components can be located above the insulator layer 11 in the active layer 12, or at least extend into them, in accordance with FIG. 1.
Im Substrat 13 können zusätzlich passive Bauelemente als zweite Strukturen angeordnet sein, so Kapazitäten, Widerstände oder eine abschirmende Schicht, wie sie 13a" in Figur 3a zeigt.In addition, passive components can be arranged in the substrate 13 as second structures, such as capacitors, resistors or a shielding layer, as shown by 13a "in FIG. 3a.
Ein Widerstand wird beispielsweise durch ein Dotierungsgebiet entsprechend demjenigen 13a' von Figur 3a erhalten, wenn es an, zwei seiner Enden mit einer metallischen Füllung 20 in einer jeweiligen Durchbrechung 19 leitend kontaktiert wird, im Sinne des ohmschen Kontakts 13b.A resistance is obtained, for example, by a doping region corresponding to that 13a 'of FIG. 3a when it comes to two of its ends with a metallic filling 20 in one respective opening 19 is contacted in the sense of the ohmic contact 13b.
In Figur 3b ist eine durchgehende Brücke 15" mit zwei Armen gezeigt, welche Brücke 15" die beiden Restschichten 12" und 12"' leitfähig verbindet, gleichzeitig in ihrem Mittenbereich elektrisch leitend die Füllung 20 kontaktiert, die in der Durchbrechung 19 angeordnet ist. Sie bildet einen ohmschen Kontakt und eine leitfähige Bahn (vertikales Plug) durch die Isolatorschicht, zum Dotierungsgebiet 13a. Auf der Gegenseite ist eine metallische Schicht 14 auf der Rückseite R angeordnet.FIG. 3b shows a continuous bridge 15 "with two arms, which bridge 15" conductively connects the two remaining layers 12 "and 12" ', at the same time making electrically conductive contact with the filling 20, which is arranged in the opening 19, in its central region. It forms an ohmic contact and a conductive path (vertical plug) through the insulator layer, to the doping region 13a. A metallic layer 14 is arranged on the rear side R on the opposite side.
Die beschriebene Kontaktierung durch die Plugs 20 ist für passive Strukturen in Substrat 13 vorgesehen. Abschirmende Schichten, wie beispielsweise 13a" nach Figur 3a brauchen keine solchen leitfähigen Verbindungen zur Oberseite. Sie können isoliert im Substrat verbleiben. Solche Gebiete sind dann potentialmäßig frei schwebend (üblicherweise n.c. - not connected) bezeichnet.The contacting described by the plugs 20 is provided for passive structures in substrate 13. Shielding layers, such as 13a "according to FIG. 3a, do not need such conductive connections to the top. They can remain isolated in the substrate. Such areas are then identified as floating freely (usually n.c. - not connected).
Eine Abschirmung mittels Substratimplantation 13a" kann erreicht werden. Dieses Gebiet schirmt elektrisch ab.Shielding by means of substrate implantation 13a "can be achieved. This area shields electrically.
Figur 3c zeigt eine metallische Schirmung 14 ' oberhalb einer Füllung 20 in einem Durchbruch 19, welcher zu einemFIG. 3c shows a metallic shield 14 'above a filling 20 in an opening 19 which leads to a
Dotierungsgebiet 13a führt, wie das in Figur 3 veranschaulicht wurde. Zusätzlich zu der Schirmung, die als Metallisierungsschicht anzusehen ist, ist schematisch ein Bauteil 60 im Schnitt dargestellt, das demjenigen von Figur 1 entsprechen kann, beispielsweise das Bauteil 40. Links von dem Bauteil 60 ist in Figur 3c der Graben zu sehen, der auch in Figur 1 zwischen zwei Bauteilen oberhalb der Isolatorschicht 11 klar ersichtlich ist.Doping region 13a leads, as was illustrated in FIG. 3. In addition to the shielding, which is to be regarded as a metallization layer, a component 60 is shown schematically in section, which can correspond to that of FIG. 1, for example component 40. To the left of component 60, the trench can be seen in FIG. 3c, which also in FIG Figure 1 is clearly visible between two components above the insulator layer 11.
Die Ausführung nach Figur 3c hat zwei Metallisierungen gegenüberliegend, von der Vorderseite V und der Rückseite R, und Halbleiterstrukturen oberhalb der Isolatorschicht 11 und im Substrat 13, unterhalb der Isolatorschicht 11. Die Bauelemente 60,50 oder 40 sind durch Gräben, die bis zur Isolationsschicht 11 reichen, dielektrisch voneinander getrennt bzw. isoliert. Hierdurch wird die gegenseitige elektrisch Beeinflussung solcher Bauelemente, die auf derselben Seite angeordnet sind, stark verringert.The embodiment according to FIG. 3c has two metallizations opposite, from the front V and the rear R, and semiconductor structures above the insulator layer 11 and in the substrate 13, below the insulator layer 11. Die Components 60, 50 or 40 are dielectrically separated or insulated from one another by trenches which extend as far as the insulation layer 11. As a result, the mutual electrical influence of components which are arranged on the same side is greatly reduced.
Eine solche dielektrische Isolation macht die SOI-Technologie auf für Hochvolt-Anwendungen geeignet. Die Bauelemente sind nicht über das Substrat miteinander gekoppelt, es entfallen Bulk-Anschlüsse, zugunsten von Body-Anschlüssen für schaltbare Bauelemente .Such dielectric insulation makes SOI technology suitable for high-voltage applications. The components are not coupled to one another via the substrate; bulk connections are omitted, in favor of body connections for switchable components.
Dennoch wird das Substrat nicht unberücksichtigt gelassen, sondern zur Erweiterung der beschriebenen Leistungsschaltungen verwendet, d.h. mit Dotierungsgebieten versehen, um zusätzliche und andersartige Bauelemente integrieren zu können.Nevertheless, the substrate is not ignored, but is used to expand the power circuits described, i.e. provided with doping areas in order to be able to integrate additional and different types of components.
Die Rückseitenmetallisierung 14 von Figuren 3b und 3c unterdrückt nachteilige Rückwirkungen auf die Schaltungsstrukturen 40,50 und 60 in und oberhalb der aktiven Siliziumschicht 12 bzw. deren Reste, nach deren Strukturierung in die Abschnitte, welche zuvor mit 12', 12" und 12"' bezeichnet wurden.The rear side metallization 14 of FIGS. 3b and 3c suppresses adverse effects on the circuit structures 40, 50 and 60 in and above the active silicon layer 12 or their residues, after their structuring into the sections which were previously identified by 12 ', 12 "and 12"' were designated.
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Claims

Ansprüch :Claims:
1. Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung auf und in einer SOI-Halbleiterscheibe mit Vorderseite (V) und Rückseite (R) , wobei erste Strukturen (40,50,60) von aktiven Bauelementen in einer oberen Halbleiterschicht (12) über elektrische Verbindungen (20,22), die durch eine Isolatorschicht (11) geführt sind, mit zweiten Strukturen (13a, 13a ', 13c) von Bauelementen im Substrat (13) verbunden sind, mit folgenden Schritten in bestimmten Bereichen (13 ',13") eine Ionenimplantation (30,31) mit hochenergetischen Ionen von der Vorderseite (V) aus durch die Halbleiterschicht (12) und die Isolatorsschicht (11) hindurch in das Substrat (13) erfolgt; eine Temperaturbehandlung zur Aktivierung der in das Substrat (13) implantierten Ionen erfolgt, angepasst an die implantierte Ionenart (30,31); Herstellen der ersten Strukturen (40, 50, 60) zumindest teilweise in der oberen, einkristallin ausgebildeten1. Method for producing an integrated circuit on and in an SOI semiconductor wafer with front (V) and rear (R), first structures (40, 50, 60) of active components in an upper semiconductor layer (12) via electrical connections ( 20, 22), which are led through an insulator layer (11), are connected to second structures (13a, 13a ', 13c) of components in the substrate (13), with the following steps in certain areas (13', 13 ") Ion implantation (30, 31) with high-energy ions from the front side (V) through the semiconductor layer (12) and the insulator layer (11) into the substrate (13); a temperature treatment for activating the ions implanted in the substrate (13) takes place, adapted to the implanted ion type (30, 31); manufacture of the first structures (40, 50, 60) at least partially in the upper, single-crystal design
Schicht (12);Layer (12);
Erzeugung von zumindest einem, bevorzugt mehreren Durchbrüchen (19,21) in der Isolatorschicht (11); Füllen (20; 22) des zumindest einen Durchbruchs (19,21) in der Isolatorschicht mit einem (leitfähigen) Metall;Generation of at least one, preferably several openings (19, 21) in the insulator layer (11); Filling (20; 22) the at least one opening (19, 21) in the insulator layer with a (conductive) metal;
Herstellung von - im Bereich der aktiven Strukturen (40,50,60) jeweils gegeneinander isolierten - Metallisierungsbahnen (15, 15 ' , 15") , welche die ersten Strukturen der Oberseite mit den zweiten Strukturen im Substrat (13) über die Metallfüllungen (20;22) in denProduction of metallization tracks (15, 15 ', 15 ") which are insulated from one another in the area of the active structures (40, 50, 60) and which cover the first structures of the upper side with the second structures in the substrate (13) via the metal fillings (20 ; 22) in the
Durchbrüchen elektrisch verbinden.Connect breakthroughs electrically.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Isolatorschicht (11) eine Siliziumoxidschicht ist.2. The method according to claim 1, wherein the insulator layer (11) is a silicon oxide layer.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, wobei nur eine Isolatorschicht (11) vorgesehen ist, durch welche die Metallfüllung reicht. 3a. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die obere Schicht (12) dünn ist, gegenüber dem Substrat (13) des SOI-Wafers (10) .The method of claims 1 and 2, wherein only one insulator layer (11) is provided through which the metal filling extends. 3a. The method of claim 1, wherein the top layer (12) is thin opposite the substrate (13) of the SOI wafer (10).
3b. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hauptarbeitsgänge der Reihe nach ausgeführt werden.3b. The method of claim 1, wherein the main operations are performed sequentially.
3c Verfahren nach Anspruch 1, wobei unter Verwendung von3c The method of claim 1, wherein using
Schablonen und mit unterschiedlichen Ionenarten (30,31) eine Erzeugung von Bauelementen unter der Isolatorschicht (11) erfolgt .Templates and with different types of ions (30, 31) are used to generate components under the insulator layer (11).
3d. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in mehreren Schritten unterschiedlicher Temperatur die Aktivierung der implantierten Ionen erfolgt.3d. The method of claim 1, wherein the activation of the implanted ions takes place in several steps of different temperature.
3e. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Durchbrüche an Stellen erfolgen, an denen keine aktive, einkristalline Schicht (12) vorhanden ist (als laterale Isolationsbereiche) .3e. The method of claim 1, wherein the breakthroughs occur at locations where there is no active, single-crystalline layer (12) (as lateral insulation areas).
3f. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die obere Halbleiterschicht (12) aus Silizium besteht.3f. The method of claim 1, wherein the upper semiconductor layer (12) consists of silicon.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Strukturen (40) zumindest teilweise in der oberen Siliziumschicht hergestellt werden.4. The method of claim 1 or 2, wherein the first structures (40) are at least partially produced in the upper silicon layer.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (13) aus einkristallinem Silizium besteht.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the substrate (13) consists of single crystal silicon.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem Prozess der Herstellung der zumindest einen Füllung6. The method according to any one of the preceding claims, wherein with the process of producing the at least one filling
(Metallbrücke) des zumindest einen Durchbruchs (19,21) ein ohmscher Kontakt (13b) oder eine leitfähige Bahn zum Substrat erzeugt wird.(Metal bridge) of the at least one opening (19, 21), an ohmic contact (13b) or a conductive path to the substrate is produced.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mit dem Prozess der Herstellung der Füllung (Metallbrücke) des zumindest einen Durchbruchs (19,21) ein Schottky-Kontakt (13c) mit dem Substrat (13) erzeugt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein with the process of producing the filling (metal bridge) of at least one opening (19, 21) is a Schottky contact (13c) with the substrate (13).
7a. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwei erste Strukturen für zwei erste Bauelemente (40,50) oberhalb der Isolierschicht7a. The method of claim 1, wherein two first structures for two first components (40, 50) above the insulating layer
(11) durch zumindest einen Graben (12a, 12b, 12c) getrennt und isoliert sind, der bis zur Isolierschicht reicht.(11) are separated and isolated by at least one trench (12a, 12b, 12c) which extends to the insulating layer.
7b. Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf die Rückseite (R) eine Rückseitenmetallisierung (14) aufgebracht wird.7b. The method of claim 1, wherein a rear side metallization (14) is applied to the rear side (R).
7c. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die metallischen Bahnen (15,15') Metallisierungsschichten sind.7c. The method of claim 1, wherein the metallic sheets (15, 15 ') are metallization layers.
7d. Verfahren nach Anspruch 7c, wobei die Bahnen als7d. The method of claim 7c, wherein the webs as
Metallbrücken ausgebildet sind, auf zumindest zwei nicht gleichen Ebenen oberhalb der Isolatorschicht (11).Metal bridges are formed on at least two different levels above the insulator layer (11).
8. Bauelementeanordnung hergestellt oder herstellbar mit dem Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche.8. Component arrangement manufactured or producible with the method according to one of the preceding claims.
9. Bauelementeanordnung nach Anspruch 8, wobei im Substrat (13) aktive Bauelemente wie Dioden, MOSFETs, Bipolar-Transistoren, Thyristoren und IGBTs einzeln oder in Kombination vorliegen.9. The component arrangement according to claim 8, wherein active components such as diodes, MOSFETs, bipolar transistors, thyristors and IGBTs are present individually or in combination in the substrate (13).
10. Bauelementeanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei im10. The component arrangement according to claim 8 or 9, wherein in
Substrat (13) (auch) Strukturen für passive Bauelemente wie Kapazitäten, Widerstände oder eine abschirmende Schicht (13a") vorliegen. Substrate (13) (also) structures for passive components such as capacitors, resistors or a shielding layer (13a ") are present.
0. Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltungen auf0. Method of making integrated circuits
SOI-Halbleiterscheiben, bei denen die aktiven Bauelement- Strukturen in der dünnen oberen Halbleiterschicht über elektrische Verbindungen, die durch die Isolatorschicht geführt sind, mit Bauelementestrukturen im Substrat verbunden sind, gekennzeichnet durch die Reihe der folgend aufgeführten Hauptarbeitsgänge, die mit (an sich bekannten) Verfahrensschritten ausgeführt werden:SOI semiconductor wafers, in which the active component structures in the thin upper semiconductor layer are connected to component structures in the substrate via electrical connections which are guided through the insulator layer, characterized by the series of the main operations listed below which involve (known per se) Process steps are carried out:
In bestimmten Bereichen Ionenimplantation mit hochenergetischen Ionen von der Vorderseite aus durch die einkristalline Halbleiterschicht und die Isolatorsschicht hindurch in das Substrat, gegebenenfalls unter Verwendung von Schablonen und mit unterschiedlichen Ionenarten, wie sie zur Erzeugung von Bauelementen üblich sind. - Temperaturbehandlung zur Aktivierung der implantierten Ionen, ggf. in mehreren Schritten unterschiedlicher Temperatur, angepaßt an die implantierte Ionenart. Herstellung der Bauelementestrukturen in der dünnen oberen einkristallinen Siliziumschicht. - Erzeugung der Durchbrüche in der Isolatorschicht an Stellen, an denen keine aktive dünne einkristalline Siliziumschicht vorhanden ist (laterale Isolationsbereiche) .In certain areas, ion implantation with high-energy ions from the front through the single-crystal semiconductor layer and the insulator layer into the substrate, optionally using templates and with different types of ions, as are customary for producing components. - Temperature treatment to activate the implanted ions, possibly in several steps of different temperatures, adapted to the implanted type of ions. Production of the component structures in the thin upper single-crystalline silicon layer. - Creation of the openings in the insulator layer at locations where there is no active thin single-crystalline silicon layer (lateral insulation regions).
Füllung der Durchbrüche in der Isolatorschicht mit einem Metall.Filling the openings in the insulator layer with a metal.
Herstellung von im Bereich der aktiven Bauelementestrukturen gegeneinander isolierten Metallisierungsschichten, welche die Strukturen der Oberseite mit denen des Substrats über die Metallfüllung der Durchbrüche in der Isolatorschicht elektrisch verbinden .Production of metallization layers which are insulated from one another in the area of the active component structures and which electrically connect the structures of the top side to those of the substrate via the metal filling of the openings in the insulator layer.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Isolatorschicht eine Siliziumoxidschicht ist.21. The method of claim 20, wherein the insulator layer is a silicon oxide layer.
22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei jede Brücke eigenständig ist . 22. The method of claim 20, wherein each bridge is self-contained.
23. Verfahren nach Anspruch 20, wobei eine23. The method of claim 20, wherein a
Rückseitenmetallisierung (14) am Substrat (13) angebracht wird.Rear side metallization (14) is attached to the substrate (13).
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat aus einer einkristallinen Siliziumscheibe besteht.24. The method according to any one of the preceding claims, wherein the substrate consists of a single-crystalline silicon wafer.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem Prozess der Herstellung der Metallbrücke des Durchbruchs ein ohmscher Kontakt zum Substrat erzeugt wird.25. The method according to any one of the preceding claims, wherein the process of producing the metal bridge of the opening creates an ohmic contact with the substrate.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei mit dem Prozeß der Herstellung der Metallbrücke des Durchbruchs ein Schottky-Kontakt mit dem Substrat erzeugt wird.26. The method according to any one of claims 21 to 24, wherein a Schottky contact with the substrate is produced with the process of producing the metal bridge of the opening.
27. Bauelementeanordnung unter Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 21 bis 26.27. Component arrangement using the method according to one of claims 21 to 26.
28. Bauelementeanordnung nach Anspruch 27, wobei im Substrat aktive Bauelemente wie Dioden, MOSFETs, Bipolartransistoren, Thyristoren und IGBTs einzeln oder in Kombination vorliegen.28. The component arrangement according to claim 27, wherein active components such as diodes, MOSFETs, bipolar transistors, thyristors and IGBTs are present individually or in combination in the substrate.
29. Bauelementeanordnung nach Anspruch 27 oder 28, wobei im Substrat neben aktiven Bauelementen auch passive Strukturen wie Kapazitäten, Widerstände und abschirmende Schichten vorliegen. 29. The component arrangement according to claim 27 or 28, wherein in addition to active components, passive structures such as capacitors, resistors and shielding layers are also present in the substrate.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7955940B2 (en) * 2009-09-01 2011-06-07 International Business Machines Corporation Silicon-on-insulator substrate with built-in substrate junction
US8299561B2 (en) 2010-04-21 2012-10-30 International Business Machines Corporation Shielding for high-voltage semiconductor-on-insulator devices
US9461169B2 (en) * 2010-05-28 2016-10-04 Globalfoundries Inc. Device and method for fabricating thin semiconductor channel and buried strain memorization layer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0694977A2 (en) * 1994-07-14 1996-01-31 Nec Corporation SOI-type semiconductor device with suppressed spread of depletion region

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5725729A (en) * 1994-09-26 1998-03-10 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Process for micromechanical fabrication
DE4441724A1 (en) 1994-11-23 1996-05-30 Siemens Ag Modified silicon-on-insulator substrate for MOSFET back gate control
JP3322492B2 (en) * 1994-11-28 2002-09-09 三菱電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2867948B2 (en) * 1996-03-29 1999-03-10 日本電気株式会社 Semiconductor memory device and manufacturing method thereof
WO1999033115A1 (en) * 1997-12-19 1999-07-01 Advanced Micro Devices, Inc. Silicon-on-insulator configuration which is compatible with bulk cmos architecture
US6121659A (en) * 1998-03-27 2000-09-19 International Business Machines Corporation Buried patterned conductor planes for semiconductor-on-insulator integrated circuit
JP2001308330A (en) * 2000-04-19 2001-11-02 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor integrated circuit device
JP2002164544A (en) * 2000-11-28 2002-06-07 Sony Corp Semiconductor device
US20020063285A1 (en) * 2000-11-29 2002-05-30 De-Yuan Wu SOI device and method of fabrication
JP3808700B2 (en) * 2000-12-06 2006-08-16 株式会社東芝 Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6919236B2 (en) * 2002-03-21 2005-07-19 Advanced Micro Devices, Inc. Biased, triple-well fully depleted SOI structure, and various methods of making and operating same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0694977A2 (en) * 1994-07-14 1996-01-31 Nec Corporation SOI-type semiconductor device with suppressed spread of depletion region

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