JP2005285850A - 半導体基板、半導体装置、及びそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 チャネル領域17、ソース領域4及びドレイン領域5を含む活性層6を有し、ウエル構造及びチャネルストップ領域を有しない単結晶Siウエハ8と、単結晶Siウエハ8上に形成されたゲート絶縁膜3と、ゲート絶縁膜3の上に形成されたゲート電極2と、活性層6の周囲の単結晶Siウエハ8上に形成された、ゲート絶縁膜3よりも膜厚の厚いLOCOS酸化膜7と、ゲート電極2及びLOCOS酸化膜7上に形成された平坦化絶縁膜1を有する。
【選択図】 図1
Description
本実施の形態を説明する前に、従来の課題を解決するために、本発明者等による未公開の特許出願にて提案した技術があるので、それについて最初に説明する。
本発明の一実施形態について図1から図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本発明の他の実施の形態について図8から図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁膜
4 ソース領域
4a LDD構造
5 ドレイン領域
5a LDD構造
6 活性層〔チャネル領域(ゲート電極の下の領域)、ソース領域及びドレイン領 域を含む領域〕
7 LOCOS酸化膜
8 単結晶Siウエハ(単結晶Si基板)
9 イオン注入層〔水素イオン及び不活性元素イオンの中から選ばれた1又は複数 のイオンの注入により形成されたイオン注入層(ピーク位置)〕
10 半導体基板
11 二酸化ケイ素(SiO2)膜
12 チッ化シリコン(SiN)膜
13 素子領域
15 サイドウォール
16 フィールド領域
21 保護絶縁膜及び層間絶縁膜
22 コンタクトホール(接続孔)
23 金属配線層(配線層)
25 絶縁基板
26 二酸化ケイ素(SiO2)膜
30 半導体基板
40 半導体基板
41 コンタクトホール
42 第1の金属配線(第1の配線層)
43 層間絶縁膜
44 コンタクトホール
45 第2の金属配線(第2の配線層)
50 半導体装置
70 表示装置
71 表示部
72 表示駆動回路
73 表示駆動回路
74 画像処理回路(処理回路)
75 制御回路(処理回路)
101 チャネルストップ
Claims (23)
- チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を含む活性層を有し、ウエル構造及びチャネルストップ領域を有しない単結晶Si基板と、
上記単結晶Si基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
上記活性層の周囲の上記単結晶Si基板上に形成された、上記ゲート絶縁膜よりも膜厚の厚いLOCOS酸化膜と、
上記ゲート電極及びLOCOS酸化膜上に形成された絶縁膜とを有することを特徴とする半導体基板。 - 前記活性層のソース領域及びドレイン領域は、少なくともLDD構造を有していることを特徴とする請求項1記載の半導体基板。
- 前記絶縁膜の上面が平坦化されていることを特徴とする請求項1記載の半導体基板。
- 前記絶縁膜上に、少なくとも1層の配線層が形成されていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の半導体基板。
- 前記LOCOS酸化膜の膜厚が、略30nm以上、かつ略200nm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体基板。
- 前記単結晶Si基板中の所定の深さに、水素イオン及び不活性元素イオンの中から選ばれた1又は複数のイオンの注入により形成されたイオン注入層が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体基板。
- 前記イオン注入層が、前記LOCOS酸化膜よりも下方の上記単結晶Si基板中における所定の深さに形成されていることを特徴とする請求項6記載の半導体基板。
- 絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された単結晶Si半導体素子とを含む半導体装置であって、
上記単結晶Si半導体素子は、
上記絶縁基板の上方に形成されたゲート電極と、
上記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜上に形成された、チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を含む単結晶Si層からなる活性層と、
上記活性層の周囲に形成されたLOCOS酸化膜と、
上記活性層及びLOCOS酸化膜上に形成された層間絶縁膜とを有することを特徴とする半導体装置。 - 前記層間絶縁膜上に形成され、該層間絶縁膜に設けられた接続孔を通して、前記ソース領域及びドレイン領域に接続された配線層を有することを特徴とする請求項8記載の半導体装置。
- 絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された単結晶Si半導体素子とを含む半導体装置であって、
上記単結晶Si半導体素子は、
上記絶縁基板の上方に形成されたゲート電極と、
上記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜上に形成された、チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を含む単結晶Si層からなる活性層と、
上記活性層の周囲に形成されたLOCOS酸化膜と、
上記活性層及びLOCOS酸化膜上に形成された層間絶縁膜とを有し、さらに、
上記絶縁基板とゲート電極との間に形成された絶縁膜と、
上記絶縁膜の下面側に形成された少なくとも1層の第1の配線層と、
上記層間絶縁膜上に形成され、上記第1の配線層に接続された第2の配線層とを有することを特徴とする半導体装置。 - 前記第2の配線層はゲート層からなる中継用電極を介して第1の配線層に接続されていることを特徴とする請求項10記載の半導体装置。
- 前記活性層の上面は、前記LOCOS酸化膜の上面よりも低い位置にあることを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記活性層の端部は、前記LOCOS酸化膜の端部の傾斜部に重なるように形成されていることを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1の配線層は、耐熱温度(融点又はSiとの反応温度のいずれか低い方)が略500℃以上の材料からなっていることを特徴とする請求項10記載の半導体装置。
- 前記絶縁基板の一部の領域に前記単結晶Siからなる半導体素子が形成されている一方、他の領域に、非単結晶Siからなる半導体素子が形成されていることを特徴とする請求項8〜14のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記非単結晶Si半導体素子の少なくとも一部は、表示部を構成する各画素の表示を制御するトランジスタを構成するものである一方、
前記単結晶Si半導体素子により構成されるトランジスタは、表示部を駆動する表示駆動回路又は該表示駆動回路に所定の信号を出力するための処理回路等を構成するものであって、表示部を構成する基板にモノリシックに形成されてなることを特徴とする請求項15記載の半導体装置。 - 単結晶Si基板における素子領域外にLOCOS酸化膜を形成する工程と、
上記単結晶Si基板における素子領域にゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
上記単結晶Si基板における素子領域に、選択的に不純物注入を行うことによってソース領域及びドレイン領域とチャネル領域とを形成して、上記チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を含む活性層を形成する工程と、
上記ゲート電極、ゲート絶縁膜及びLOCOS酸化膜上に、上面が平坦化された絶縁膜を形成する工程と、
上記平坦化絶縁膜を介して、水素イオン及び不活性元素イオンの中から選ばれた1又は複数のイオンの注入を行うことにより、上記単結晶Si基板中の所定の深さにイオン注入層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。 - 単結晶Si基板における素子領域外にLOCOS酸化膜を形成する工程と、
上記単結晶Si基板における素子領域にゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
上記単結晶Si基板における素子領域に、選択的に不純物注入を行うことによってソース領域及びドレイン領域とチャネル領域とを形成して、上記チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を含む活性層を形成する工程と、
上記ゲート電極、ゲート絶縁膜及びLOCOS酸化膜上に、上面が平坦化された第1の絶縁膜を形成する工程と、
上記平坦化された第1の絶縁膜を介して、水素イオン及び不活性元素イオンの中から選ばれた1又は複数のイオンの注入を行うことにより、上記単結晶Si基板中の所定の深さにイオン注入層を形成する工程と、
上記第1の絶縁膜の上方に、直接又は別途形成される層間絶縁膜を介して、少なくとも1層の第1の配線層を形成する工程と、
上記第1の配線層上に、第2の絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。 - 前記LOCOS酸化膜をドライ酸化により形成することを特徴とする請求項17又は18記載の半導体基板の製造方法。
- 請求項17に記載された半導体基板の製造方法により製造された半導体基板を、絶縁基板上に接合する基板接合工程と、
熱処理を行うことにより、前記イオン注入層を境として前記単結晶Si基板を分割して、単結晶Si基板の一部を剥離する単結晶Si基板剥離工程と、
上記絶縁基板上の上記単結晶Si基板をエッチングして、上記LOCOS酸化膜の表面を露出させる工程と、
前記活性層及びLOCOS酸化膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
上記層間絶縁膜上に、該層間絶縁膜に形成された接続孔を通して、前記ソース領域及びドレイン領域と接続された配線層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。 - 請求項18に記載された半導体基板の製造方法により製造された半導体基板を、絶縁基板上に接合する基板接合工程と、
熱処理を行うことにより、前記イオン注入層を境として前記単結晶Si基板を分割して、単結晶Si基板の一部を剥離する単結晶Si基板剥離工程と、
上記絶縁基板上の上記単結晶Si基板をエッチングして、上記LOCOS酸化膜の表面を露出させる工程と、
前記活性層及びLOCOS酸化膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
上記層間絶縁膜上に、前記第1の配線層と接続された第2の配線層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。 - 前記半導体基板及び絶縁基板の表面を、過酸化水素水を含む洗浄水により洗浄することによって、又は酸素を含むプラズマに曝すことによって活性化した後、前記基板接合工程を行うことを特徴とする請求項20又は21記載の半導体装置の製造方法。
- 前記単結晶Si基板剥離工程における熱処理を、略250℃以上かつ略600℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項20、21又は22記載の半導体装置の製造方法。
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