JP2002050746A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JP2002050746A
JP2002050746A JP2000237468A JP2000237468A JP2002050746A JP 2002050746 A JP2002050746 A JP 2002050746A JP 2000237468 A JP2000237468 A JP 2000237468A JP 2000237468 A JP2000237468 A JP 2000237468A JP 2002050746 A JP2002050746 A JP 2002050746A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
substrate
protection element
active layer
oxide film
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.)
Granted
Application number
JP2000237468A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4124553B2 (en
Inventor
Takashi Hasegawa
尚 長谷川
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.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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 Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP2000237468A priority Critical patent/JP4124553B2/en
Publication of JP2002050746A publication Critical patent/JP2002050746A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4124553B2 publication Critical patent/JP4124553B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, using an SOI for preventing nonuniformity in coating of a photoresist and disconnection in the step part of metal wiring caused by a sharp step formation, when the step of a silicon active layer and a semiconductor supporting substrate is increased, when forming the opening part of the semiconductor support substrate for forming a protecting element on the semiconductor supporting substrate. SOLUTION: By forming a side spacer, composed of a polycrystal silicon on the sidewall of the step between the silicon active layer and the semiconductor supporting substrate, the form of the step is improved.

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、SOI(Silico
n On Insulator)基板を用い、過大電流
に対する入力保護又は出力保護を有する半導体装置に関
する。
The present invention relates to SOI (Silico)
The present invention relates to a semiconductor device using an n On Insulator substrate and having input protection or output protection against excessive current.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置において、静電気等
の外部から規格以上の過大電流が入力されたときに内部
回路の破壊を防止するため、一般的に内部回路と外部接
続端子の間にダイオードやMOSトランジスタを用いた
入力保護素子もしくは出力保護素子が配置されている。
図2は入力保護回路を備えた半導体装置の入力回路部の
構成の一実施例を示したものである。図2においては、
内部回路としてN型MOSトランジスタ9とP型MOS
トランジスタ10で構成されるインバータが用いられて
いる。このインバータと外部入力パッド8との間に入力
保護素子としての保護N型MOSトランジスタ11が設
けている。上記の構成により、外部入力パッド8に負の
過電圧が印加されると、保護NMOSトランジスタ11
のPN接合が順方向となり、保護トランジスタ11に電
流が流れて内部回路を保護する。一方、正の過電圧が印
加された場合は保護NMOSトランジスタ11のPN接
合のアバランシェブレークダウンで電流を保護MOSト
ランジスタへ流す。このようにして入力保護素子を介
し、接地された基板に過大電流を直接逃がして内部回路
へ過大電流が流れないようにしている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor integrated circuit device, a diode or the like is generally provided between an internal circuit and an external connection terminal to prevent destruction of the internal circuit when an excessive current exceeding a standard such as static electricity is input from the outside. An input protection element or an output protection element using a MOS transistor is provided.
FIG. 2 shows an embodiment of a configuration of an input circuit section of a semiconductor device having an input protection circuit. In FIG.
N-type MOS transistor 9 and P-type MOS as internal circuits
An inverter including the transistor 10 is used. A protection N-type MOS transistor 11 as an input protection element is provided between the inverter and the external input pad 8. With the above configuration, when a negative overvoltage is applied to the external input pad 8, the protection NMOS transistor 11
Becomes a forward direction, and a current flows through the protection transistor 11 to protect the internal circuit. On the other hand, when a positive overvoltage is applied, current flows to the protection MOS transistor by avalanche breakdown of the PN junction of the protection NMOS transistor 11. In this way, the excessive current is directly released to the grounded substrate via the input protection element, so that the excessive current does not flow to the internal circuit.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしSO1基板の場
合、保護素子をシリコン活性層上に形成すると、埋込酸
化膜及び素子分離であるフィールド酸化膜により、半導
体支持基板へ直接過大電流を逃がすことが不可能とな
り、また周囲を放熱性の悪い絶縁体層で囲まれた形とな
るため、過大電流による発熱により、耐静電破壊素子が
破壊されやすくなる。そのため十分な耐静電破壊性を得
ることができない。
However, in the case of an SO1 substrate, when a protection element is formed on a silicon active layer, an excessive current is directly discharged to a semiconductor supporting substrate by a buried oxide film and a field oxide film as an element isolation. And the surroundings are surrounded by an insulating layer having poor heat dissipation, so that the electrostatic discharge protection element is easily broken by heat generated by an excessive current. Therefore, sufficient electrostatic damage resistance cannot be obtained.

【0004】また、内部回路をシリコン活性層に、入力
保護素子もしくは出力保護素子を半導体支持基板に形成
する半導体集積回路装置として、例えば特開平4−34
5064号公報に示すものがある。しかしシリコン活性
層及び埋込酸化膜をエッチングで除去し半導体支持基板
に保護素子形成領域を形成する際、埋込酸化膜をRIE
異方性ドライエッチで除去した場合は保護素子形成領域
にエッチングによるダメージが生じ、保護素子の信頼性
低下が問題となる。また、埋込酸化膜を等方性ウェット
エッチで除去した場合、深さ方向のみならず横方向もエ
ッチングされるため、埋込酸化膜の横方向エッチングに
よるシリコン活性層の剥がれなどの問題や、シリコン活
性層下が庇形状となり、後の工程でこの庇形状部に膜残
りなどの問題が生じてくる。
A semiconductor integrated circuit device in which an internal circuit is formed on a silicon active layer and an input protection element or an output protection element is formed on a semiconductor support substrate is disclosed in, for example, JP-A-4-34.
There is one disclosed in Japanese Patent No. 5064. However, when the silicon active layer and the buried oxide film are removed by etching to form a protection element formation region on the semiconductor support substrate, the buried oxide film is removed by RIE.
When the protective element is removed by anisotropic dry etching, damage is caused in the protective element forming region by etching, and the reliability of the protective element is reduced. In addition, when the buried oxide film is removed by isotropic wet etching, since not only the depth direction but also the lateral direction is etched, problems such as peeling of the silicon active layer due to lateral etching of the buried oxide film, An eaves shape is formed below the silicon active layer, and a problem such as a film residue occurs in the eaves-shaped portion in a later step.

【0005】さらに、チャネル形成時にシリコン活性層
が完全に空乏化する完全空乏型SOIMOSトランジス
タの場合においてはそのシリコン活性層が薄くなるた
め、シリコン活性層および埋込酸化膜をエッチングし、
半導体支持基板開口部を形成後、パターニングのための
フォトレジストをコーティングしても、コートムラなど
の段差による影響は現れないが、チャネル形成時にシリ
コン活性層が完全に空乏化せず、一部分中性状態が残る
部分空乏型SOIMOSトランジスタの場合において
は、シリコン活性層および埋込酸化膜が厚くなるため、
半導体支持基板表面を露出させ保護素子形成領域を形成
すると、シリコン活性層と半導体支持基板との段差が大
きくなる。例えばシリコン活性層厚が0.4μm、埋込
酸化膜厚が0.4μmの場合、エッチング後のシリコン
活性層と半導体支持基板の間に約1.0μm近い段差が
生じており、レジストのコーティングの際にコートムラ
を生じ、安定した生産が行えない問題が生じる。また段
差が急なため金属配線が段差部分において断切れを起こ
しやすくなり、歩留まりの低下を引き起こす。
Further, in the case of a fully depleted SOIMOS transistor in which the silicon active layer is completely depleted when forming the channel, the silicon active layer and the buried oxide film are etched because the silicon active layer becomes thin.
Even if the photoresist for patterning is coated after forming the opening of the semiconductor support substrate, the influence of steps such as coating unevenness does not appear, but the silicon active layer is not completely depleted at the time of channel formation, and is partially neutralized. In the case of the partially depleted SOIMOS transistor in which the silicon active layer and the buried oxide film become thicker,
When the surface of the semiconductor support substrate is exposed to form the protection element formation region, the step between the silicon active layer and the semiconductor support substrate becomes large. For example, when the silicon active layer thickness is 0.4 μm and the buried oxide film thickness is 0.4 μm, a step close to about 1.0 μm occurs between the silicon active layer after etching and the semiconductor supporting substrate, and the resist coating In such a case, a coating unevenness occurs and a problem that stable production cannot be performed occurs. In addition, since the step is steep, the metal wiring is apt to be cut at the step, thereby lowering the yield.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の手段を用いた。半導体支持基板とこの
半導体支持基板上に形成された絶縁膜である埋込酸化膜
と、埋込酸化膜上に形成されたシリコン活性層からなる
SOI(snicon On Insulator)基
板を有する半導体装置において、SO1基板上の一部分
にシリコン活性層および埋込酸化膜を除去し半導体支持
基板の表面部が露出する開口部が形成され、シリコン活
性層に半導体集積回路が形成され、半導体支持基板に入
力保護素子又は出力保護素子が形成され、外部接続端子
と半導体集積回路の間で入力保護素子又は出力保護素子
が電気的接続されていることを特徴とする半導体装置と
した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses the following means. In a semiconductor device having a semiconductor supporting substrate, a buried oxide film as an insulating film formed on the semiconductor supporting substrate, and an SOI (sicon on insulator) substrate including a silicon active layer formed on the buried oxide film, The silicon active layer and the buried oxide film are removed in a portion on the SO1 substrate, an opening is formed to expose the surface of the semiconductor support substrate, a semiconductor integrated circuit is formed in the silicon active layer, and the input protection element is formed in the semiconductor support substrate. Alternatively, a semiconductor device is provided in which an output protection element is formed and an input protection element or an output protection element is electrically connected between an external connection terminal and the semiconductor integrated circuit.

【0007】また、半導体集積回路を形成するシリコン
活性層厚が0.2μmから0.5μmであることを特徴
とする半導体装置とした。
A semiconductor device is characterized in that the thickness of the silicon active layer forming the semiconductor integrated circuit is 0.2 μm to 0.5 μm.

【0008】また、埋込酸化膜厚が0.2μmから0.
5μmであることを特徴とする半導体装置とした。
Further, the buried oxide film thickness is from 0.2 μm to 0.1 μm.
The semiconductor device had a thickness of 5 μm.

【0009】また、シリコン活性層と半導体支持基板と
の段差部側壁に多結晶シリコンからなるサイドスペーサ
ーが形成されていることを特徴とする半導体装置とし
た。また、シリコン活性層と半導体支持基板との段差部
側壁に形成されたサイドスペーサーが金属配線により接
地電位と電気的接続を有することを特徴とする半導体装
置とした。また、入力保護素子又は出力保護素子はMO
Sトランジスタであって、MOSトランジスタのドレイ
ン拡散層領域が外部接続端子と電気的接続され、MOS
トランジスタのゲート電極及びソース拡散領域が基板接
地されていることを特徴とする半導体装置とした。
Further, a semiconductor device is characterized in that a side spacer made of polycrystalline silicon is formed on a side wall of a step between a silicon active layer and a semiconductor supporting substrate. Further, the semiconductor device is characterized in that the side spacer formed on the side wall of the step portion between the silicon active layer and the semiconductor support substrate has an electrical connection with a ground potential by a metal wiring. The input protection element or output protection element is MO
An S transistor, wherein a drain diffusion layer region of the MOS transistor is electrically connected to an external connection terminal;
A semiconductor device is characterized in that the gate electrode and the source diffusion region of the transistor are grounded on the substrate.

【0010】また、入力保護素子又は出力保護素子は半
導体支持基板と同導電型及び逆導電型の不純物拡散層に
よるPN接合で構成されたダイオードであって、PN接
合の逆導電型拡散層が外部接続端子と電気的接続され、
PN接合の同導電型拡散層が基板接地されていることを
特徴とする半導体装置とした。
The input protection element or the output protection element is a diode constituted by a PN junction formed by an impurity diffusion layer of the same conductivity type and the opposite conductivity type as the semiconductor support substrate. Electrically connected to the connection terminal,
A semiconductor device is characterized in that the same conductivity type diffusion layer of the PN junction is grounded to the substrate.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示す入
力保護素子を有する半導体装置の断面図である。なお出
力保護素子を有する半導体装置の場合も同様である。本
実施例では、シリコン活性層3上にN型MOSトランジ
スタ9とP型MOSトランジスタ10からなるCMOS
インバータが形成され、このCMOSインバータと外部
入力パッド8の間に、半導体支持基板1上に形成された
保護N型MOSトランジスタ11が接続されている。例
えば保護素子をシリコン活性層上に形成すると、周囲が
絶縁体層で囲まれるため熱容量が小さく、過大電流によ
る発熱で破壊されやすくなる。そのため十分な熱容量を
確保するために非常に大きな保護素子が必要となるが、
本実施例のように半導体支持基板1に保護素子を形成す
ることで十分な耐静電破壊性をもつ保護素子を従来のバ
ルクシリコンと同等のサイズで形成することが可能とな
る。さらに本実施例ではシリコン活性層3と半導体支持
基板1の間で生じた段差部に多結晶シリコンからなるサ
イドスペーサー7を形成した構造となっている。この構
造により、フォトレジストのコーティングの際にコート
ムラを防ぐことができ、安定した生産が可能となる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device having an input protection element according to one embodiment of the present invention. The same applies to a semiconductor device having an output protection element. In this embodiment, a CMOS comprising an N-type MOS transistor 9 and a P-type MOS transistor 10 on a silicon active layer 3
An inverter is formed, and a protection N-type MOS transistor 11 formed on the semiconductor support substrate 1 is connected between the CMOS inverter and the external input pad 8. For example, when a protection element is formed on a silicon active layer, the periphery is surrounded by an insulator layer, so that the heat capacity is small, and the protection element is easily broken by heat generated by an excessive current. Therefore, a very large protection element is required to secure sufficient heat capacity,
By forming the protection element on the semiconductor support substrate 1 as in the present embodiment, it is possible to form a protection element having a sufficient resistance to electrostatic breakdown at a size equivalent to that of conventional bulk silicon. Further, this embodiment has a structure in which a side spacer 7 made of polycrystalline silicon is formed at a step formed between the silicon active layer 3 and the semiconductor support substrate 1. With this structure, coating unevenness can be prevented when coating the photoresist, and stable production can be achieved.

【0012】次に図1に示す半導体装置の製造工程例を
図3をもとに説明する。P型導電型である半導体支持基
板1上に膜厚が0.2μmから0.5μmである埋込酸
化膜2が形成され、さらにこの埋込酸化膜2の上に膜厚
が0.2μmから0.5μmのP型シリコン活性層3を
有する貼り合わせSO1基板を用意する。この埋込酸化
膜2の厚さは必要とされる絶縁膜耐圧、シリコン活性層
3の厚さは必要とされるソース・ドレイン間の耐圧によ
り決まる。また半導体支持基板1とシリコン活性層3
は、入力保護素子及び内部回路の特性に合わせ、異なる
濃度の基板を用いて構わない。またシリコン活性層3の
導電型はN型でも構わない。さらにシリコン活性層3と
半導体支持基板1が同導電型で基板濃度も等しい場合は
SIMOX基板を用いても構わない。
Next, an example of a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. A buried oxide film 2 having a thickness of 0.2 μm to 0.5 μm is formed on a semiconductor support substrate 1 of a P-type conductivity, and a buried oxide film 2 having a thickness of 0.2 μm to A bonded SO1 substrate having a 0.5 μm P-type silicon active layer 3 is prepared. The thickness of the buried oxide film 2 is determined by the required withstand voltage of the insulating film, and the thickness of the silicon active layer 3 is determined by the required withstand voltage between the source and the drain. Also, a semiconductor support substrate 1 and a silicon active layer 3
May use substrates having different concentrations according to the characteristics of the input protection element and the internal circuit. The conductivity type of the silicon active layer 3 may be N-type. Further, when the silicon active layer 3 and the semiconductor supporting substrate 1 are of the same conductivity type and have the same substrate concentration, a SIMOX substrate may be used.

【0013】このSO1基板にフォトレジスト12をコ
ートし、後に半導体支持基板1に入力保護素子を形成す
る領域のパターニングを施す(図3(a))。このレジ
ストパターン12をマスク材としてRIE異方性ドライ
エッチでシリコン活性層3を埋込酸化膜2が露出するま
でエッチングする(図3(b))。さらにこのフォトレ
ジスト12をマスク材として、RIE異方性ドライエッ
チにより埋込酸化膜2をエッチングする。このときエッ
チングは途中で止め、埋込酸化膜12に一部が残るよう
にする(図3(c))。このエッチング残りの埋込酸化
膜が0.05μmから0.1μmまでになるようにエッ
チングを行うのが好ましい。その後、フォトレジスト1
2を除去したのち、例えばバッファードフッ酸を用いて
等方性ウエットエッチングを行い、残りの埋込酸化膜を
取り除き、半導体支持基板1の表面を露出させる(図3
(d))。このように埋込酸化膜除去に異方性ドライエ
ッチ及び等方性ウェットエッチを用いることで、半導体
支持基板1にダメージを与えることなく、保護素子を形
成する領域を形成することができ、また埋込酸化膜2の
横方向のエッチングを極力抑えることでシリコン活性層
3の剥がれを防ぐことができる。
A photoresist 12 is coated on the SO1 substrate, and a region for forming an input protection element is patterned on the semiconductor support substrate 1 later (FIG. 3A). Using the resist pattern 12 as a mask material, the silicon active layer 3 is etched by RIE anisotropic dry etching until the buried oxide film 2 is exposed (FIG. 3B). Further, using the photoresist 12 as a mask material, the buried oxide film 2 is etched by RIE anisotropic dry etching. At this time, the etching is stopped halfway so that a part remains in the buried oxide film 12 (FIG. 3C). It is preferable to perform etching so that the buried oxide film remaining after the etching has a thickness of 0.05 μm to 0.1 μm. Then, photoresist 1
2 is removed, isotropic wet etching is performed using, for example, buffered hydrofluoric acid to remove the remaining buried oxide film and expose the surface of the semiconductor supporting substrate 1 (FIG. 3).
(D)). By using anisotropic dry etching and isotropic wet etching for removing the buried oxide film in this manner, a region for forming a protection element can be formed without damaging the semiconductor support substrate 1, and By minimizing the lateral etching of the buried oxide film 2, peeling of the silicon active layer 3 can be prevented.

【0014】次に熱酸化を行い、シリコン活性層3及び
半導体支持基板1に熱酸化膜13を形成する。この熱酸
化膜厚はおよそ0.01μmから0.04μmである。
この熱酸化膜の上に、減圧CVD法で多結晶シリコン7
を堆積させる(図3(e))。この時多結晶シリコン
は、ウエットエッチングによる埋込酸化膜2の横方向エ
ッチで形成された庇形状部分下にも回り込んで堆積す
る。ここの多結晶シリコン7の膜厚は、シリコン活性層
1から半導体支持基板3までの深さと同等とする。その
後RIE異方性ドライエッチで多結晶シリコン膜をその
下の熱酸化膜が露出するまでエッチングすることで、シ
リコン活性層と半導体支持基板の段差部側壁に多結晶シ
リコンのサイドスペーサーを形成する(図3(D)。こ
の時異方性エッチングの反応ガスはSF6が望ましい。
これらの工程により半導体支持基板開口部形成で生じた
段差形状を改善することができる。上記の工程のあと
は、従来のバルクシリコン基板にMOSトランジスタを
形成する工程を、シリコン活性層3及び半導体支持基板
1に施すことにより、図1に示すような構成が完成す
る。また図1において入力保護素子をN型MOSトタン
ジスタ11としたが、ダイオードを保護素子として用い
ても構わない。
Next, thermal oxidation is performed to form a thermal oxide film 13 on the silicon active layer 3 and the semiconductor support substrate 1. This thermal oxide film thickness is approximately 0.01 μm to 0.04 μm.
Polycrystalline silicon 7 is formed on this thermal oxide film by a low pressure CVD method.
Is deposited (FIG. 3E). At this time, the polycrystalline silicon goes around and deposits under the eaves-shaped portion formed by the lateral etching of the buried oxide film 2 by wet etching. Here, the thickness of the polycrystalline silicon 7 is equal to the depth from the silicon active layer 1 to the semiconductor support substrate 3. Thereafter, the polycrystalline silicon film is etched by RIE anisotropic dry etching until the underlying thermal oxide film is exposed, thereby forming a polycrystalline silicon side spacer on the step side wall of the silicon active layer and the semiconductor supporting substrate ( Fig. 3D: At this time, SF6 is desirable as a reaction gas for anisotropic etching.
Through these steps, it is possible to improve the step shape generated in the formation of the semiconductor support substrate opening. After the above-described steps, the step of forming a MOS transistor on a conventional bulk silicon substrate is performed on the silicon active layer 3 and the semiconductor supporting substrate 1, whereby the configuration shown in FIG. 1 is completed. Although the input protection element is an N-type MOS transistor 11 in FIG. 1, a diode may be used as the protection element.

【0015】また、図4は図1における入力保護素子領
域の一実施例を示す断面図である。図4の示すように段
差部側壁に形成した多結晶シリコンのサイドスペーサが
接続孔を介して金属配線で基板接地をとることで、多結
晶シリコンからなるサイドスペーサーが電気的にフロー
ティングとなることを防ぎ寄生チャネル形成等を防ぐこ
とができる。
FIG. 4 is a sectional view showing an embodiment of the input protection element region in FIG. As shown in FIG. 4, the side spacers made of polycrystalline silicon formed on the side wall of the step portion are grounded by the metal wiring through the connection holes so that the side spacers made of polycrystalline silicon become electrically floating. The formation of a parasitic channel can be prevented.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明によれば、過大電流を半導体支持
基板に放出することができ、静電破壊耐性が向上する。
シリコン活性層と半導体支持基板との段差部側壁の形状
を改善することで安定した生産を行うことができる。
According to the present invention, an excessive current can be discharged to the semiconductor supporting substrate, and the electrostatic breakdown resistance is improved.
By improving the shape of the side wall of the step between the silicon active layer and the semiconductor support substrate, stable production can be performed.

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

【図1】本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】入力保護回路を備えた半導体装置の入力回路部
の構成を示す電気結線部の一実施例を示したものであ
る。
FIG. 2 shows an embodiment of an electric connection section showing a configuration of an input circuit section of a semiconductor device having an input protection circuit.

【図3】本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を示
す工程断面図である。
FIG. 3 is a process sectional view showing one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図4】本発明の半導体装置おける保護素子領域の一実
施例を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing one embodiment of a protection element region in the semiconductor device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

l P型半導体支持基板 2 埋込酸化膜 3 P型シリコン活性層 4 ゲート電極 5 ゲート酸化膜 6 フィールド酸化膜 7 多結晶シリコン 8 外部入力パッド 9 N型MOSトランジスタ 10 P型MOSトランジスタ 11 保護N型MOSトランジスタ 12 フォトレジスト 13 熱酸化膜 14 金属配線 15 層間絶縁膜 1 P-type semiconductor support substrate 2 buried oxide film 3 P-type silicon active layer 4 gate electrode 5 gate oxide film 6 field oxide film 7 polycrystalline silicon 8 external input pad 9 N-type MOS transistor 10 P-type MOS transistor 11 protection N-type MOS transistor 12 Photoresist 13 Thermal oxide film 14 Metal wiring 15 Interlayer insulating film

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年10月3日(2000.10.
3)
[Submission date] October 3, 2000 (2000.10.
3)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Correction target item name] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0003[Correction target item name] 0003

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしSOI基板の場
合、保護素子をシリコン活性層上に形成すると、埋込酸
化膜及び素子分離であるフィールド酸化膜により、半導
体支持基板へ直接過大電流を逃がすことが不可能とな
り、また周囲を放熱性の悪い絶縁体層で囲まれた形とな
るため、過大電流による発熱により、耐静電破壊素子が
破壊されやすくなる。そのため十分な耐静電破壊特性を
得ることができない。
However, in the case of an SOI substrate, when a protection element is formed on a silicon active layer, an excessive current is directly discharged to a semiconductor supporting substrate by a buried oxide film and a field oxide film which is an element isolation. And the surroundings are surrounded by an insulating layer having poor heat dissipation, so that the electrostatic discharge protection element is easily broken by heat generated by an excessive current. Therefore, sufficient electrostatic breakdown resistance cannot be obtained.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0012】次に図1に示す半導体装置の製造工程例を
図3をもとに説明する。P型導電型である半導体支持基
板1上に膜厚が0.2μmから0.5μmである埋込酸
化膜2が形成され、さらにこの埋込酸化膜2の上に膜厚
が0.2μmから0.5μmのP型シリコン活性層3を
有する貼り合わせSOI基板を用意する。この埋込酸化
膜2の厚さは必要とされる絶縁膜耐圧、シリコン活性層
3の厚さは必要とされるソース・ドレイン間の耐圧によ
って決まる。また半導体支持基板1とシリコン活性層3
は、入力保護素子及び内部回路の特性に合わせ、異なる
濃度の基板を用いても構わない。また、シリコン活性層
3の導電型N型でも構わない。さらにシリコン活性層3
と半導体支持基板1が同導電型で基板濃度も等しい場合
はSIMOX基板をもちいても構わない。
Next, an example of a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. A buried oxide film 2 having a thickness of 0.2 μm to 0.5 μm is formed on a semiconductor support substrate 1 of a P-type conductivity, and a buried oxide film 2 having a thickness of 0.2 μm to A bonded SOI substrate having a 0.5 μm P-type silicon active layer 3 is prepared. The thickness of the buried oxide film 2 is determined by the required withstand voltage of the insulating film, and the thickness of the silicon active layer 3 is determined by the required withstand voltage between the source and the drain. Also, a semiconductor support substrate 1 and a silicon active layer 3
May use substrates having different concentrations according to the characteristics of the input protection element and the internal circuit. Further, the conductivity type of the silicon active layer 3 may be N-type. Further silicon active layer 3
When the semiconductor support substrate 1 and the semiconductor support substrate 1 are of the same conductivity type and have the same substrate concentration, a SIMOX substrate may be used.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0013】このSOI基板にフォトレジスト12をコ
ートし、後に半導体支持基板1に入力保護素子を形成す
る領域のパターニングを施す(図3(a))。このレジ
ストパターン12をマスク材としてRIE異方性ドライ
エッチでシリコン活性層3を埋込酸化膜2が露出するま
でエッチングする(図3(b))。さらにこのフォトレ
ジスト12をマスク材として、RIE異方性ドライエッ
チにより埋込酸化膜2をエッチングする。このときエッ
チングは途中で止め、埋込酸化膜2の一部が残るように
する(図3(c))。このエッチング残りの埋込酸化膜
が0.05μmから0.1μmまでになるようにエッチ
ングを行うのが好ましい。その後、フォトレジスト12
を除去したのち、例えばバッファードフッ酸を用いて異
方性ウエットエッチングを行い、残りの埋込酸化膜を取
り除き、半導体支持基板1の表面を露出させる(図3
(d))。このように埋込酸化膜除去に異方性ドライエ
ッチ及び等方性ウエットエッチを用いることで、半導体
支持基板1にダメージを与えることなく、保護素子を形
成する領域を形成することができ、また埋込酸化膜2の
横方向のエッチングを極力抑えることでシリコン活性層
3の剥がれを防ぐことができる。
A photoresist 12 is coated on the SOI substrate, and a region for forming an input protection element is patterned on the semiconductor support substrate 1 later (FIG. 3A). Using the resist pattern 12 as a mask material, the silicon active layer 3 is etched by RIE anisotropic dry etching until the buried oxide film 2 is exposed (FIG. 3B). Further, using the photoresist 12 as a mask material, the buried oxide film 2 is etched by RIE anisotropic dry etching. At this time, the etching is stopped halfway so that a part of the buried oxide film 2 remains (FIG. 3C). It is preferable to perform etching so that the buried oxide film remaining after the etching has a thickness of 0.05 μm to 0.1 μm. Then, the photoresist 12
Is removed, anisotropic wet etching is performed using, for example, buffered hydrofluoric acid to remove the remaining buried oxide film and expose the surface of the semiconductor support substrate 1 (FIG. 3).
(D)). By using the anisotropic dry etch and the isotropic wet etch for removing the buried oxide film as described above, it is possible to form a region for forming a protection element without damaging the semiconductor support substrate 1 and By minimizing the lateral etching of the buried oxide film 2, peeling of the silicon active layer 3 can be prevented.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0014】次に熱酸化を行い、シリコン活性層3及び
半導体支持基板1に熱酸化膜13を形成する。この熱酸
化膜厚はおよそ0.01μmから0.04μmである。
この熱酸化膜の上に、減圧CVD法で多結晶シリコン7
を堆積させる(図3(e))。この時多結晶シリコン
は、ウエットエッチングによる埋込酸化膜2の横方向エ
ッチで形成された庇形状部分下にも回り込んで堆積す
る。ここの多結晶シリコン7の膜厚は、シリコン活性層
1から半導体支持基板3までの深さと同等とする。その
後RIE異方性ドライエッチで多結晶シリコン膜をその
下の熱酸化膜が露出するまでエッチングすることで、シ
リコン活性層と半導体支持基板の段差部側壁に多結晶シ
リコンのサイドスペーサーを形成する(図3(D)。こ
の時異方性エッチングの反応ガスはSF6が望ましい。
これらの工程により半導体支持基板開口部形成で生じた
段差形状を改善することができる。上記の工程のあと
は、従来のバルクシリコン基板にMOSトランジスタを
形成する工程を、シリコン活性層3及び半導体支持基板
1に施すことにより、図1に示すような構成が完成す
る。また図1において入力保護素子をN型MOSトタン
ジスタ11としたが、ダイオードを保護素子として用い
ても構わない。
Next, thermal oxidation is performed to form a thermal oxide film 13 on the silicon active layer 3 and the semiconductor support substrate 1. This thermal oxide film thickness is approximately 0.01 μm to 0.04 μm.
Polycrystalline silicon 7 is formed on this thermal oxide film by a low pressure CVD method.
Is deposited (FIG. 3E). At this time, the polycrystalline silicon goes around and deposits under the eaves-shaped portion formed by the lateral etching of the buried oxide film 2 by wet etching. Here, the thickness of the polycrystalline silicon 7 is equal to the depth from the silicon active layer 1 to the semiconductor support substrate 3. Thereafter, the polycrystalline silicon film is etched by RIE anisotropic dry etching until the underlying thermal oxide film is exposed, thereby forming a polycrystalline silicon side spacer on the step side wall of the silicon active layer and the semiconductor supporting substrate ( 3D, at this time, SF 6 is desirably used as a reaction gas for the anisotropic etching.
Through these steps, it is possible to improve the step shape generated in the formation of the semiconductor support substrate opening. After the above-described steps, the step of forming a MOS transistor on a conventional bulk silicon substrate is performed on the silicon active layer 3 and the semiconductor supporting substrate 1, whereby the configuration shown in FIG. 1 is completed. Although the input protection element is an N-type MOS transistor 11 in FIG. 1, a diode may be used as the protection element.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図3】 FIG. 3

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/092 H01L 29/78 623A 29/786 Fターム(参考) 5F032 AA06 AA09 AA12 BA08 CA07 CA15 CA17 DA03 DA23 DA24 DA25 DA26 DA53 5F038 AV06 BH04 BH07 BH13 EZ06 5F048 AA02 AB06 AC01 AC04 BA01 BA09 BA16 BA19 CC08 CC15 CC19 5F110 AA22 BB04 CC02 DD05 DD13 DD22 GG02 GG12 GG24 NN62 NN66 NN71 NN74 QQ03 QQ17──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 27/092 H01L 29/78 623A 29/786 F term (Reference) 5F032 AA06 AA09 AA12 BA08 CA07 CA15 CA17 DA03 DA23 DA24 DA25 DA26 DA53 5F038 AV06 BH04 BH07 BH13 EZ06 5F048 AA02 AB06 AC01 AC04 BA01 BA09 BA16 BA19 CC08 CC15 CC19 5F110 AA22 BB04 CC02 DD05 DD13 DD22 GG02 GG12 GG24 NN62 NN66 NN71 NN74 QQ03 QQ17

Claims (7)

【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
に形成された絶縁膜である埋込酸化膜と、前記埋込酸化
膜上に形成されたシリコン活性層からなるSOI(Si
licon On Insulator)基板を有する
半導体装置において、 前記SO1基板上の一部分に前記シリコン活性層および
前記埋込酸化膜を除去し前記半導体支持基板の表面部が
露出する開口部が形成され、前記シリコン活性層に半導
体集積回路が形成され、前記半導体支持基板に入力保護
素子又は出力保護素子が形成され、外部接続端子と前記
半導体集積回路の間に前記入力保護素子又は前記出力保
護素子が電気的接続されていることを特徴とする半導体
装置。
An SOI (Si) comprising a semiconductor supporting substrate, a buried oxide film as an insulating film formed on the semiconductor supporting substrate, and a silicon active layer formed on the buried oxide film.
a silicon on insulator (IC) substrate, wherein the silicon active layer and the buried oxide film are removed in a part of the SO1 substrate to form an opening exposing a surface of the semiconductor support substrate; A semiconductor integrated circuit is formed in a layer, an input protection element or an output protection element is formed on the semiconductor support substrate, and the input protection element or the output protection element is electrically connected between an external connection terminal and the semiconductor integrated circuit. A semiconductor device characterized in that:
【請求項2】 前記半導体集積回路を形成する前記シリ
コン活性層厚が0.2μmから0.5μmであることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said silicon active layer forming said semiconductor integrated circuit has a thickness of 0.2 μm to 0.5 μm.
【請求項3】 前記埋込酸化膜厚が0.2μmから0.
5μmであることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
3. The method according to claim 1, wherein said buried oxide film has a thickness of 0.2 μm to 0.1 μm.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness is 5 μm.
【請求項4】 前記シリコン活性層と前記半導体支持基
板との段差部側壁に多結晶シリコンからなるサイドスペ
ーサーが形成されていることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a side spacer made of polycrystalline silicon is formed on a side wall of a step between said silicon active layer and said semiconductor support substrate.
【請求項5】 前記シリコン活性層と前記半導体支持基
板との段差部側壁に形成された前記サイドスペーサーが
金属配線により基板接地されていることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said side spacer formed on a side wall of a step between said silicon active layer and said semiconductor supporting substrate is grounded by a metal wiring.
【請求項6】 前記入力保護素子又は前記出力保護素子
はMOSトランジスタであって、前記MOSトランジス
タのドレイン拡散層領域が前記外部接続端子と電気的接
続され、前記MOSトランジスタのゲート電極及びソー
ス拡散領域が基板接地されていることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。
6. The input protection element or the output protection element is a MOS transistor, a drain diffusion layer region of the MOS transistor is electrically connected to the external connection terminal, and a gate electrode and a source diffusion region of the MOS transistor. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is grounded to a substrate.
【請求項7】 前記入力保護素子又は前記出力保護素子
は前記半導体支持基板と同導電型及び逆導電型の不純物
拡散層によるPN接合で構成されたダイオードであっ
て、前記PN接合の逆導電型拡散層が前記外部接続端子
と電気的接続され、前記PN接合の同導電型拡散層が基
板接地されていることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置。
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the input protection element or the output protection element is a diode formed of a PN junction formed by an impurity diffusion layer of the same conductivity type and the opposite conductivity type as the semiconductor support substrate, and is a reverse conductivity type of the PN junction. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a diffusion layer is electrically connected to the external connection terminal, and the same conductivity type diffusion layer of the PN junction is grounded to a substrate.
JP2000237468A 2000-08-04 2000-08-04 Semiconductor device Expired - Fee Related JP4124553B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000237468A JP4124553B2 (en) 2000-08-04 2000-08-04 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000237468A JP4124553B2 (en) 2000-08-04 2000-08-04 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002050746A true JP2002050746A (en) 2002-02-15
JP4124553B2 JP4124553B2 (en) 2008-07-23

Family

ID=18729326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000237468A Expired - Fee Related JP4124553B2 (en) 2000-08-04 2000-08-04 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4124553B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032543A (en) * 2004-07-14 2006-02-02 Seiko Instruments Inc Semiconductor integrated circuit device
JP2006245552A (en) * 2005-02-04 2006-09-14 Seiko Instruments Inc Semiconductor integrated circuit device and method of fabricating the same
CN105575877A (en) * 2014-10-17 2016-05-11 中国科学院微电子研究所 Semiconductor substrate, semiconductor device and manufacture methods thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032543A (en) * 2004-07-14 2006-02-02 Seiko Instruments Inc Semiconductor integrated circuit device
JP2006245552A (en) * 2005-02-04 2006-09-14 Seiko Instruments Inc Semiconductor integrated circuit device and method of fabricating the same
KR101195720B1 (en) 2005-02-04 2012-10-29 세이코 인스트루 가부시키가이샤 Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same
CN105575877A (en) * 2014-10-17 2016-05-11 中国科学院微电子研究所 Semiconductor substrate, semiconductor device and manufacture methods thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP4124553B2 (en) 2008-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100373287B1 (en) Semiconductor device, method of manufacturing the same and method of arranging dummy region
JP5527922B2 (en) Differentiated SOI structure without oxide buried under DC node diffusion region and having oxide hole
US6670677B2 (en) SOI substrate having an etch stop layer and an SOI integrated circuit fabricated thereon
KR101195720B1 (en) Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same
JPH09115999A (en) Semiconductor integrated circuit device
JP2743061B2 (en) Structure in an integrated circuit including at least two conductive elements and method of manufacture thereof
JP2000216400A (en) Semiconductor integrated circuit device and its manufacture
JP2002050746A (en) Semiconductor device
JP2005039057A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP4149643B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2647339B2 (en) Silicon-on-insulator (SOI) ESD protection diode structure and method of forming the same
EP0917200A1 (en) Semiconductor device, electrostatic discharge protection device, and dielectric breakdown preventing method
US6114194A (en) Method for fabricating a field device transistor
JP3123489B2 (en) Electrostatic protection circuit in semiconductor integrated circuit and method of manufacturing the same
JP3425574B2 (en) I / O protection device for semiconductor integrated circuit
JP2006086239A (en) Semiconductor apparatus and manufacturing method thereof
JP2001007219A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH1012746A (en) Semiconductor device
JP2940448B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JP5163212B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2016197759A (en) Semiconductor device
JP2001274388A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2003249663A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR20020002706A (en) Transistor and method for manufacturing the same
JPH1050933A (en) Input protective circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040202

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20040303

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070522

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070723

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080115

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080314

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080430

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080502

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4124553

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110516

Year of fee payment: 3

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20001003

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091108

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110516

Year of fee payment: 3

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120516

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130516

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140516

Year of fee payment: 6

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees