JP2002111041A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number
JP2002111041A
JP2002111041A JP2000294329A JP2000294329A JP2002111041A JP 2002111041 A JP2002111041 A JP 2002111041A JP 2000294329 A JP2000294329 A JP 2000294329A JP 2000294329 A JP2000294329 A JP 2000294329A JP 2002111041 A JP2002111041 A JP 2002111041A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
semiconductor
light receiving
receiving element
manufacturing
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.)
Pending
Application number
JP2000294329A
Other languages
English (en)
Inventor
Teruo Takizawa
照夫 瀧澤
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 Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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 Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2000294329A priority Critical patent/JP2002111041A/ja
Publication of JP2002111041A publication Critical patent/JP2002111041A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長時間連続使用でき、かつ、外部電源を不要
とする半導体装置を実現する。 【解決手段】 入力光に応じた電力を出力する受光素子
と、前記受光素子から出力される電力によって動作する
半導体素子とを半導体装置に設ける。受光素子から半導
体装置に電力を供給することにより、長時間連続使用で
き、かつ、電池交換も不要になる。また、受光素子と半
導体素子とを、半導体基板中に設けられた埋め込み絶縁
膜に対して互いに異なる主面に形成することにより、両
素子は正常に動作することができる。さらに、半導体素
子を完全空乏型とすることにより、太陽電池の起電力で
も高速動作する半導体装置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、特に半導体装置への電力供給に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体装置を動作させるための
電力は、外部に設けられた電源から供給されている。近
年、携帯型装置等には、一次電池や二次電池を電源とす
るものが多い。このため、それに搭載する半導体装置
は、低電源電圧によって動作できるようにしたり、消費
電力を抑える等の工夫がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した半導体装置を
搭載する携帯型装置等においては、一次電池や二次電池
を電源としているため、長時間連続の使用が難しいとい
う欠点がある。また、一次電池や二次電池には寿命があ
り、これらを交換しなければ装置を継続的に使用できな
いという欠点がある。
【0004】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は長時間連続使
用でき、かつ、電池交換も不要な半導体装置及びその製
造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、絶縁層と、前記絶縁層の第1の主面の上方に形成さ
れた受光素子と、前記絶縁層の第2の主面の上方に形成
された半導体素子とを含む半導体装置であって、前記受
光素子によって得られた電力を前記半導体素子に供給す
ることを特徴とする。この場合、半導体装置は、半導体
基板中に埋め込み絶縁膜を有するSOI(silico
n on insulator)構造になっていること
を特徴とする。
【0006】また、前記半導体素子は、MOSトランジ
スタを含むことを特徴とする。そして、前記半導体素子
は、完全空乏型絶縁ゲートトランジスタを含むことを特
徴とする。
【0007】さらに、前記受光素子は、P型半導体領域
と低不純物濃度半導体領域と、N型半導体領域との接合
によって形成されるPIN接合型フォトダイオードであ
るか、P型半導体領域とN型半導体領域との接合によっ
て形成されるPN接合型フォトダイオードであるか、金
属薄膜と半導体領域との接合によって形成されるショッ
トキーダイオードであることを特徴とする。なお、前記
受光素子は、非晶質半導体膜表面に形成されることを特
徴とする。
【0008】本発明による半導体装置の製造方法は、絶
縁層の第1の主面の上方に半導体素子を形成する工程
と、前記絶縁層の第2の主面の上方に受光素子を形成す
る工程とを含むことを特徴とする。半導体基板中に埋め
込み絶縁膜を有するSOI基板を用い、該基板に前記半
導体素子及び前記受光素子を形成しても良い。前記受光
素子を形成する工程においては、CMP(chemic
al mechanical polishing)法
による表面処理を施すことを特徴とする。また、前記C
MP法による表面処理を施した後、前記表面処理を施し
た表面上に半導体層を形成し、前記半導体層を受光部と
する受光素子を形成する工程を更に含んでも良い。な
お、前記半導体層は非晶質であることを特徴とする。
【0009】要するに、受光素子から半導体装置に電力
を供給することにより、長時間連続使用でき、かつ、電
池交換も不要になるのである。また、受光素子と半導体
素子とを、基板の互いに異なる主面(第1の主面及び第
2の主面)に形成することにより、受光素子側に容易に
光を当てることができる。さらに、半導体素子を完全空
乏型絶縁ゲートトランジスタとすることにより、低しき
い値化及びしきい値近傍のスロープ値(立上り)を急峻
にすることが可能となる。これにより、太陽電池の起電
力であっても高速なおかつ低消費電力の半導体装置を得
ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。なお、以下の説明において
参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によっ
て示されている。
【0011】図1は本発明による半導体装置の実施の一
形態を示す構成図である。同図に示されているように、
本実施形態による半導体装置1は、シリコン(Si)基
板10と、このシリコン基板10上に形成された絶縁層
11と、ゲート並びにソース及びドレイン領域からなる
複数のデバイス層12と、複数のデバイス層12の各々
を電気的に分離するための分離層14と、絶縁膜15と
を含んで構成されている。
【0012】ここで、絶縁層11は、埋め込み酸化膜層
であり、シリコン酸化膜(SiO2)によって構成され
ている。このように絶縁層11の上にデバイス層12が
形成されているので、周知のSOI(silicon
on insulator)構造をなしている。
【0013】また、半導体装置1のシリコン基板10の
裏面側には受光素子13が形成されている。この受光素
子13は、P+領域13bと、その表面に形成された反
射防止膜(AR膜)13cと、電極13aとを含んで構
成されている。なお、16はシリコン酸化膜(Si
2)である。
【0014】このように、基板の表面と裏面、すなわち
基板の互いに異なる主面(第1の主面及び第2の主面)
に、太陽電池と半導体素子とを形成しているので、両素
子は互いに影響を受けることなく動作することができ
る。
【0015】この場合、MOSトランジスタ等の半導体
素子が形成される層と、シリコン基板とが絶縁されてい
るため、裏面に太陽電池等の受光素子を形成しても問題
ない。しかも、急峻なスロープ値を有する完全空乏型デ
バイスを絶縁層上に形成すれば、太陽電池の起電力であ
る0.5Vでも高速動作することができる。
【0016】このように、裏面に形成された太陽電池の
起電力により、半導体装置が動作する。裏面の太陽電池
によって発生する電力をデバイスに供給するため、例え
ば図2に示されているように端子等を接続する。すなわ
ち、上述したように、絶縁層上にデバイスを作成し、そ
の後裏面に受光素子を作成する。そして、デバイス側を
下側にした状態で、半導体装置1を端子2に対してバン
プ実装する。最後に、太陽電池の電極13aとデバイス
の電源ラインに接続されている端子とをボンディングワ
イヤ3で接続する。このボンディングワイヤ3を介して
太陽電池からデバイスに電力を供給するのである。な
お、図2においては、デバイス側の作図が省略されてい
る。
【0017】次に、図1に示されている半導体装置の製
造方法の一例について図3を参照して説明する。同図に
は、図1の半導体装置の製造方法の一例を示す工程が示
されている。同図に示されている製造方法では、最初に
絶縁基板の一主面上に半導体素子を形成し、その後その
絶縁基板の他の主面上に入力光に応じた電力を出力して
半導体素子に電力を供給する受光素子を形成している。
以下、より具体的に説明する。
【0018】同図(a)に示されているように、まず、
-形シリコンウエハ中に100〜400nm程度の埋
め込み酸化膜層(buried oxide laye
r)が形成されているSOIウエハ基板を用意する。こ
のSOIウエハ基板上に、同図(b)に示されているよ
うに、通常のバルクCMOSプロセスを用いてMOSF
ETからなるデバイス層12を作成する。デバイス側の
プロセスが終了した後、CMP(chemical m
echanical polishing)技術を用い
て裏面側を研磨し、単結晶シリコン層を露出させる。そ
して、同図(c)に示されているように、その裏面側よ
りリン(P+)をイオン注入し、熱拡散によりn+領域を
形成する。
【0019】次に、同図(d)に示されているように、
裏面表面を酸化させてレジスト17にてパターニングし
た後に酸化膜16をドライエッチングにて除去し、露出
した単結晶シリコン中にボロン(B+)を注入する。再
び熱拡散によりp+領域を形成した後に、リング状のア
ノード(anode)電極と、n+領域の電位を取り出
すカソード(cathode)電極とを形成する。なお
同図中の18はn+領域である。最後に、同図(e)に
示されているように、単結晶シリコン表面に反射防止用
のAR(anti reflection)膜を形成す
る。なお、同図中の13aはアノード電極、13dはカ
ソード電極である。
【0020】以上は、P型半導体領域とN型半導体領域
(n-、n+)との接合によって形成されるPIN接合型
フォトダイオードの作成方法である。この他に同図
(f)に示されているように、金属−半導体接合時にで
きるショットキーバリアを利用しても良い。すなわち、
同図においては、金属薄膜19が設けられているため、
金属薄膜と半導体領域との接合によってショットキーダ
イオードが構成されている。
【0021】なお、以上の受光素子の他、電力を供給で
きるその他の受光素子を用いても同様の効果が得られる
ことは明らかである。例えば、P型半導体領域とN型半
導体領域との接合によって形成されるPN接合型フォト
ダイオード等を用いることができる。このように、受光
素子から半導体素子に電力を供給することにより、半導
体装置を長時間連続使用でき、かつ、電池交換の必要も
なくなる。このため、本発明の半導体装置は、特に携帯
機器に搭載するのに適している。
【0022】また、以上の説明においては、絶縁層に酸
化シリコン層を採用しているが、これに限らずサファイ
ア(sapphire)やその他各種の絶縁材料の両面
に半導体膜を形成した基板を用いることができる。
【0023】さらに、以上の説明においては、単結晶シ
リコン層に半導体素子を形成しているが、非晶質シリコ
ン層を用いても良いことは明らかである。
【0024】請求項の記載に関し、本発明は更に以下の
態様を採り得る。
【0025】(1)請求項1〜4のいずれかに記載の半
導体装置において、前記受光素子は、太陽電池であるこ
とを特徴とする半導体装置。
【0026】(2)請求項1〜4のいずれかに記載の半
導体装置において、前記受光素子から出力される電力を
前記半導体素子に伝達するためのワイヤを更に含むこと
を特徴とする半導体装置。
【0027】(3)請求項1〜4のいずれかに記載の半
導体装置において、前記半導体素子は、シリコンを用い
て前記絶縁層上に形成され、前記シリコン及び前記絶縁
層がSOI構造になっていることを特徴とする半導体装
置。
【0028】(4)請求項9〜13のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜は、SOI
基板中に設けられた埋め込み絶縁層であることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【0029】(5)絶縁基板の一主面上に半導体素子を
形成するステップと、前記絶縁基板の他の主面上に入力
光に応じた電力を出力して前記半導体素子に電力を供給
する受光素子を形成するステップとを含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、受光素子
による電力を半導体素子に供給することにより、他の電
源を用意することなく、しかも自然エネルギーを利用し
て半導体装置を長時間連続使用でき、かつ、電池交換の
必要もなくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の実施の一形態を示す
構成図である。
【図2】図1の半導体装置に対する端子等の接続例を示
す図である。
【図3】図1の半導体装置の製造方法の一例を示す工程
図である。
【符号の説明】
1 半導体装置 2 端子 3 ボンディングワイヤ 10 シリコン基板 11 絶縁層 12 デバイス層 13 受光素子 14 分離層 15 絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── 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 31/108 H01L 31/10 C

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁層と、前記絶縁層の第1の主面の上
    方に形成された受光素子と、前記絶縁層の第2の主面の
    上方に形成された半導体素子とを含む半導体装置であっ
    て、前記受光素子によって得られた電力を前記半導体素
    子に供給することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置は、半導体
    基板中に埋め込み絶縁膜を有するSOI(silico
    n on insulator)構造になっていること
    を特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の半導体装置にお
    いて、前記半導体素子は、MOSトランジスタを含むこ
    とを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の半導体
    装置において、前記半導体素子は、完全空乏型絶縁ゲー
    トトランジスタを含むことを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の半導体
    装置において、前記受光素子は、P型半導体領域と低不
    純物濃度半導体領域と、N型半導体領域との接合によっ
    て形成されるPIN接合型フォトダイオードであること
    を特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載の半導体
    装置において、前記受光素子は、P型半導体領域とN型
    半導体領域との接合によって形成されるPN接合型フォ
    トダイオードであることを特徴とする半導体装置。
  7. 【請求項7】 請求項1〜4のいずれかに記載の半導体
    装置において、前記受光素子は、金属薄膜と半導体領域
    との接合によって形成されるショットキーダイオードで
    あることを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】 請求項1、2、5、6及び7のいずれか
    に記載の半導体装置において、前記受光素子は、非晶質
    半導体膜表面に形成されることを特徴とする半導体装
    置。
  9. 【請求項9】 絶縁層の第1の主面の上方に半導体素子
    を形成する工程と、前記絶縁層の第2の主面の上方に受
    光素子を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の半導体装置の製造方
    法において、半導体基板中に埋め込み絶縁膜を有するS
    OI基板を用い、該基板に前記半導体素子及び前記受光
    素子を形成したことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  11. 【請求項11】 請求項9又は10に記載の半導体装置
    の製造方法において、前記受光素子を形成する工程にお
    いては、CMP(chemical mechanic
    al polishing)法による表面処理を施すこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の半導体装置の製造
    方法において、前記CMP法による表面処理を施した
    後、前記表面処理を施した表面上に半導体層を形成し、
    前記半導体層を受光部とする受光素子を形成する工程を
    更に含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 請求項12に記載の半導体装置の製造
    方法において、前記半導体層は非晶質であることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
JP2000294329A 2000-09-27 2000-09-27 半導体装置及びその製造方法 Pending JP2002111041A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000294329A JP2002111041A (ja) 2000-09-27 2000-09-27 半導体装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000294329A JP2002111041A (ja) 2000-09-27 2000-09-27 半導体装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002111041A true JP2002111041A (ja) 2002-04-12

Family

ID=18776960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000294329A Pending JP2002111041A (ja) 2000-09-27 2000-09-27 半導体装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002111041A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003007975A (ja) * 2001-06-27 2003-01-10 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2015146453A (ja) * 2010-12-22 2015-08-13 アナログ ディヴァイスィズ インク 垂直集積システム
US9871373B2 (en) 2015-03-27 2018-01-16 Analog Devices Global Electrical overstress recording and/or harvesting
US10338132B2 (en) 2016-04-19 2019-07-02 Analog Devices Global Wear-out monitor device
US10365322B2 (en) 2016-04-19 2019-07-30 Analog Devices Global Wear-out monitor device
US10557881B2 (en) 2015-03-27 2020-02-11 Analog Devices Global Electrical overstress reporting
US10730743B2 (en) 2017-11-06 2020-08-04 Analog Devices Global Unlimited Company Gas sensor packages
US11024525B2 (en) 2017-06-12 2021-06-01 Analog Devices International Unlimited Company Diffusion temperature shock monitor
US11587839B2 (en) 2019-06-27 2023-02-21 Analog Devices, Inc. Device with chemical reaction chamber

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003007975A (ja) * 2001-06-27 2003-01-10 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2015146453A (ja) * 2010-12-22 2015-08-13 アナログ ディヴァイスィズ インク 垂直集積システム
US9267915B2 (en) 2010-12-22 2016-02-23 Analog Devices, Inc. Vertically integrated systems
US9513246B2 (en) 2010-12-22 2016-12-06 Analog Devices, Inc. Vertically integrated systems
US11193967B2 (en) 2015-03-27 2021-12-07 Analog Devices Global Storing charge associated with electrical overstress
US9871373B2 (en) 2015-03-27 2018-01-16 Analog Devices Global Electrical overstress recording and/or harvesting
US11644497B2 (en) 2015-03-27 2023-05-09 Analog Devices International Unlimited Company Charge storage with electrical overstress protection
US10557881B2 (en) 2015-03-27 2020-02-11 Analog Devices Global Electrical overstress reporting
US11269006B2 (en) 2016-04-19 2022-03-08 Analog Devices International Unlimited Company Exposure monitor device
US10794950B2 (en) 2016-04-19 2020-10-06 Analog Devices Global Wear-out monitor device
US10365322B2 (en) 2016-04-19 2019-07-30 Analog Devices Global Wear-out monitor device
US10338132B2 (en) 2016-04-19 2019-07-02 Analog Devices Global Wear-out monitor device
US11686763B2 (en) 2016-04-19 2023-06-27 Analog Devices International Unlimited Company Exposure monitor device
US11988708B2 (en) 2016-04-19 2024-05-21 Analog Devices International Unlimited Company Exposure monitor device
US11024525B2 (en) 2017-06-12 2021-06-01 Analog Devices International Unlimited Company Diffusion temperature shock monitor
US10730743B2 (en) 2017-11-06 2020-08-04 Analog Devices Global Unlimited Company Gas sensor packages
US11587839B2 (en) 2019-06-27 2023-02-21 Analog Devices, Inc. Device with chemical reaction chamber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9570485B2 (en) Solar-powered energy-autonomous silicon-on-insulator device
JP2974211B2 (ja) Soi半導体デバイス
US8957488B2 (en) Self powering application specific integrated circuit
US8344468B2 (en) Photovoltaic device with lateral P-I-N light-sensitive diodes
JP2000294757A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
US20050133081A1 (en) Photo voltaic solar cells integrated with mosfet
JP2002111041A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US7317242B2 (en) Semiconductor device including p-type silicon layer including implanted germanium
US8828781B1 (en) Method for producing photovoltaic device isolated by porous silicon
EP4135038A1 (en) Semiconductor image sensor
JP2006032564A (ja) Mos電界効果トランジスタ型量子ドット発光素子および受光素子、これらを利用した光電子集積チップおよびデータ処理装置
JP3864430B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH10303385A (ja) Simoxまたは貼り合わせsoi基板上に作成したハイブリッド素子及びその製造方法
US20140264500A1 (en) Photovoltaic Device Formed On Porous Silicon Isolation
JPH0348658B2 (ja)
JP4424277B2 (ja) 半導体装置及び接合ウエハ
JP5051293B2 (ja) 半導体基板の製造方法
JP3838156B2 (ja) 半導体集積回路装置
KR100264877B1 (ko) Soi형 소자 분리 영역을 가지는 반도체 장치의 제조 방법
JPH11317526A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2004247647A (ja) フォトダイオードおよびイメージセンサ
JPS6089957A (ja) 相補形半導体装置
JP2009170880A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH10335678A (ja) ダイオード
JP2009218413A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070206

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070306