JPH1027912A - Structure of electrode buried within layer and formation thereof - Google Patents

Structure of electrode buried within layer and formation thereof

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JPH1027912A
JPH1027912A JP8182918A JP18291896A JPH1027912A JP H1027912 A JPH1027912 A JP H1027912A JP 8182918 A JP8182918 A JP 8182918A JP 18291896 A JP18291896 A JP 18291896A JP H1027912 A JPH1027912 A JP H1027912A
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JP
Japan
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electrode
silicon
layer
thin film
forming
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JP8182918A
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Yoshihiro Miyazawa
芳宏 宮沢
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming an electrode buried within a substrate of an silicon-on-insulator(SOI) structure or an insulating film while eliminating the need for cutting a silicon thin film of the SOI structure. SOLUTION: A MOS FET 10 having an SOI structure includes a substrate 1, a buried oxide film 12 formed on the substrate 1, a wiring layer 14 buried within the buried oxide film 12, a silicon thin film (SOI layer) 13 on the buried oxide film 12, and a gate electrode 17 and an oxide film 18 formed thereon. Formed in the silicon thin film 13 at both its ends are a source region 15 and a drain region 16. Further provided are electrodes 19 in continuity with the source and drain regions 15 and 16, an island 20 of the silicon thin film formed as a connector between the electrode 22 and wiring layer 14 to be in electrical continuity with the wiring layer 14, and electrode metals 22 electrically connected with the island 20.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、層内埋め込み体の
電極構造、特にSOI構造の基板又は絶縁膜内に埋め込
まれた層内埋め込み体の電極構造及びその形成方法に関
し、更に詳細には、電極の形成に際し、工程数が少な
く、かつ製品歩留りの高い電極構造、特にSOI構造を
有するMOSFETに最適な層内埋め込み体の電極構造
及びその形成方法に関するものである。
The present invention relates to an electrode structure of an embedded layer, and more particularly to an electrode structure of an embedded layer embedded in a substrate or an insulating film having an SOI structure and a method of forming the same. The present invention relates to an electrode structure with a small number of steps and a high product yield, particularly an electrode structure of a buried in-layer body which is optimal for a MOSFET having an SOI structure, and a method for forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】SOI(Silicon On Insulator) 構造
は、絶縁体基板上にシリコンの薄い単結晶層を形成し、
素子を形成するための島を残して余分な部分のシリコン
層を除去して得た構造であって、素子分離し易く、寄生
MOSを排除できる構造と言われている。ところで、S
OI構造の形成方法自体が開発途上にあるため、SOI
構造の基板又は絶縁膜内に埋め込まれた層内埋め込み体
から電極を取り出する方法も、開発段階であり、未だ確
立されていない。従って、例えば、図7(b)に示すよ
うに、酸化膜中のスルー・ホールを通してシリコン薄膜
表面に近い層内埋め込み体に導通する電極を形成する例
が報告されているのを除いて、報告されている研究事例
が、極めて少ない。
2. Description of the Related Art An SOI (Silicon On Insulator) structure is formed by forming a thin single crystal layer of silicon on an insulating substrate,
It is a structure obtained by removing an excess portion of the silicon layer while leaving an island for forming an element, and is said to be a structure that facilitates element isolation and can eliminate a parasitic MOS. By the way, S
Since the method of forming the OI structure itself is under development, SOI
A method for extracting an electrode from a substrate having a structure or an embedded layer embedded in an insulating film is also in a development stage and has not yet been established. Therefore, for example, as shown in FIG. 7 (b), except that an example of forming an electrode conducting to a buried body in a layer close to the surface of a silicon thin film through a through hole in an oxide film has been reported. Very few research cases have been conducted.

【0003】ここで、図7を参照して、SOI構造の埋
め込み体に電極を設けた従来の例を説明する。図7
(a)は、埋め込み酸化膜12に層内埋め込み体、即ち
配線14を埋め込んだSOI構造を有するMOSFET
の層構造を示している。SOI構造を備えたMOSFE
T70は、基板11上に、埋め込み酸化膜12、埋め込
み酸化膜12内に埋め込まれた配線14、及び、埋め込
み酸化膜12上のシリコン薄膜(SOI層)13を備
え、更にその上にゲート電極17及び酸化膜18を有す
る。シリコン薄膜13には、その両端部領域にソース領
域15及びドレイン領域16が形成されている。図7
(b)は、図7(a)に示す配線14、ソース領域15
及びドレイン領域16に電極19を設けた例を示してい
る。
Here, a conventional example in which an electrode is provided in an embedded body having an SOI structure will be described with reference to FIG. FIG.
(A) is a MOSFET having an SOI structure in which a buried body in a layer, that is, a wiring 14 is buried in a buried oxide film 12.
1 shows a layer structure of the present invention. MOSFE with SOI structure
T70 includes a buried oxide film 12, a wiring 14 buried in the buried oxide film 12, and a silicon thin film (SOI layer) 13 on the buried oxide film 12 on a substrate 11, and further a gate electrode 17 And an oxide film 18. The silicon thin film 13 has a source region 15 and a drain region 16 at both end regions. FIG.
7B shows the wiring 14 and the source region 15 shown in FIG.
Also, an example in which an electrode 19 is provided in the drain region 16 is shown.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図7(b)に示すよう
に、ソース/ドレイン及び配線に電極を形成するには、
酸化膜18及び埋め込み酸化膜12をエッチングしてコ
ンタクトホールを開口する必要がある。ところで、ソー
ス/ドレイン及び配線の電極形成用コンタクトホールを
同じ工程で開口するためには、エッチング加工に際し
て、シリコンのエッチング・レートが酸化膜のエッチン
グ・レートに比べて遅くなるエッチング条件を用いるこ
とが必要である。しかし、半導体装置の微細化と共に、
シリコンの薄膜化が進んでいるために、例えば0.18
μmルール世代では、シリコンの厚さが30nmになる
ため、エッチング条件の調整だけでは、エッチングを十
分に制御することが難しい。上述の図7(b)に示すM
OSFETの例では、配線14の電極形成用のコンタク
トホールの深さは、ソース15/ドレイン16の電極形
成用のコンタクトホールに比べて深く、しかもソース1
5/ドレイン16の厚さに比べて、その上の酸化膜18
の膜厚が厚い。そのため、ソース/ドレイン部の電極用
と配線の電極用のコンタクトホールを酸化膜18に同時
に開口しようとすると、エッチングレートを制御するこ
とが難しく、図7(b)に示すように、ソース15/ド
レイン16の電極用のコンタクトホールが深くなって、
シリコン薄膜が過剰に削られ、シリコン薄膜の膜厚が薄
くなる。
As shown in FIG. 7B, to form electrodes on source / drain and wiring,
It is necessary to open the contact hole by etching the oxide film 18 and the buried oxide film 12. By the way, in order to form the contact holes for forming the source / drain and wiring electrodes in the same step, it is necessary to use etching conditions in which the etching rate of silicon is lower than the etching rate of the oxide film during the etching process. is necessary. However, with the miniaturization of semiconductor devices,
Because silicon is becoming thinner, for example, 0.18
In the μm rule generation, since the thickness of silicon is 30 nm, it is difficult to sufficiently control the etching only by adjusting the etching conditions. M shown in FIG.
In the example of the OSFET, the depth of the contact hole for forming the electrode of the wiring 14 is deeper than the contact hole for forming the electrode of the source 15 / drain 16, and the source 1
5 / The oxide film 18 on the drain 16
Is thick. Therefore, if the contact holes for the electrodes of the source / drain portion and the electrodes of the wiring are to be simultaneously opened in the oxide film 18, it is difficult to control the etching rate, and as shown in FIG. The contact hole for the electrode of the drain 16 is deepened,
The silicon thin film is excessively shaved, and the thickness of the silicon thin film is reduced.

【0005】シリコン薄膜のシリコンが削られると、残
りのシリコン膜の抵抗が高くなり、結果として、ソース
の寄生抵抗が増大し、MOSFETの電流駆動能力が低
下する。また、コンタクト不良の原因にもなる。埋め込
み構造として配線の例を示して説明したが、MOSFE
Tの下部電極、キャパシタ等の他の素子を埋め込んで
も、取り出し電極まで配線により接続した取り出し電極
の構造は同じになるので、他の素子の場合も上述の例と
同じ問題を有する。
[0005] When the silicon of the silicon thin film is removed, the resistance of the remaining silicon film increases, and as a result, the parasitic resistance of the source increases and the current driving capability of the MOSFET decreases. It also causes a contact failure. Although the example of the wiring is shown and described as the buried structure, the MOSFE
Even if another element such as a lower electrode of T or a capacitor is embedded, the structure of the extraction electrode connected to the extraction electrode by wiring is the same, so that the other elements also have the same problem as the above-described example.

【0006】以上の問題に照らして、本発明の目的は、
SOI構造の基板又は絶縁膜に埋め込まれた層内埋め込
み体の電極を形成するに際し、SOI構造のシリコン薄
膜を削ることがないような、層内埋め込み体の電極構造
及びその形成方法を提供することである。
[0006] In light of the above problems, an object of the present invention is to:
To provide an electrode structure of an embedded layer body and a method of forming the same so as not to cut a silicon thin film having an SOI structure when forming an electrode of the embedded layer embedded in a substrate or an insulating film having an SOI structure. It is.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】ところで、層内埋め込み
体の電極を形成する際、例えば上述のMOSFETの配
線に電極を設ける際に採用する電極形成プロセスとして
は、プロセス・ステップ数が少なく、かつプロセス裕度
の大きいプロセスが、製品の品質管理及び生産性の点か
ら好ましい。そこで、本発明者は、層内埋め込み体の電
極構造の形成プロセスでは、次の条件が満足されるべき
であると考えた。 (1)上層のシリコン薄膜内の素子、例えばMOSFE
Tの場合、ソース/ドレインの電極形成と同じプロセス
でSOI構造の埋め込み体の電極を形成し、全体的なプ
ロセスステップ数を減少させること。 (2)半導体装置の微細化とともに、上層のシリコン薄
膜の厚さが薄くなっているので、電極形成用のコンタク
トホールを開口する際に、絶縁膜のエッチングのオーバ
・エッチング量を減じ、シリコン層がエッチングされる
量を最少に抑えるようにすること。 そして、本発明者は、(1)及び(2)を達成するため
には、例えばMOSFETの場合、ソース/ドレイン電
極と埋め込み体電極を下地を含め同一構造にすることを
考えた。
Means for Solving the Problems By the way, when forming an electrode of a buried layer, for example, when forming an electrode on the above-mentioned MOSFET wiring, an electrode forming process has a small number of process steps, and A process with a large process margin is preferable in terms of product quality control and productivity. Therefore, the present inventor has considered that the following conditions should be satisfied in the process of forming the electrode structure of the embedded layer. (1) Elements in an upper silicon thin film, for example, MOSFE
In the case of T, forming the electrode of the buried body of the SOI structure in the same process as the formation of the source / drain electrodes, thereby reducing the overall number of process steps. (2) With the miniaturization of semiconductor devices, the thickness of the upper silicon thin film has become thinner, so that when opening a contact hole for forming an electrode, the amount of over-etching of the insulating film is reduced, and the silicon layer becomes thinner. Try to minimize the amount that is etched. The inventor has considered that in order to achieve (1) and (2), for example, in the case of a MOSFET, the source / drain electrodes and the buried electrode have the same structure including the base.

【0008】上記目的を達成するために、以上の知見に
基づいて、本発明に係る層内埋め込み体の電極構造は、
基板上に絶縁膜を介してシリコン薄膜を形成してなるS
OI構造の基板又は絶縁膜内に形成された層内埋め込み
体の電極構造であって、埋め込み体と電気的に接続し、
かつSOI構造のシリコン薄膜と同時に形成されたシリ
コン薄膜からなる接続部と、接続部に導通する電極とを
備えることを特徴としている。
To achieve the above object, based on the above findings, the electrode structure of the embedded layer according to the present invention has the following features:
S formed by forming a silicon thin film on a substrate via an insulating film
An electrode structure of an in-layer embedded body formed in a substrate or an insulating film having an OI structure, wherein the electrode structure is electrically connected to the embedded body.
In addition, the semiconductor device is provided with a connection portion formed of a silicon thin film formed simultaneously with the silicon thin film having the SOI structure, and an electrode that is electrically connected to the connection portion.

【0009】本発明では、シリコン薄膜からなる接続部
は、絶縁膜上に形成された電極用のシリコン薄膜の島で
あって、そこと層内埋め込み体とのコンタクトを取り、
コンタクトを取った島に電極を形成することにより、層
内埋め込み体の電極を形成する。
According to the present invention, the connecting portion made of the silicon thin film is an island of the silicon thin film for the electrode formed on the insulating film, and contacts the island with the buried layer.
By forming an electrode on the island with which the contact was made, an electrode of the embedded layer is formed.

【0010】基板は、Siからなる基板でも、SiC、
GaAs、InP等の化合物半導体からなる基板でも良
く、また絶縁膜は、SiO2 又はSiNであり、層内埋
め込み体は、MOSFETの下部電極、配線及びキャパ
シタを含む受動素子のいずれか、又はTFTを含む能動
素子のいずれかである。更には、SOI構造のシリコン
薄膜に代えて、薄膜が化合物半導体薄膜であっても良
い。
The substrate may be made of SiC, SiC,
The substrate may be a substrate made of a compound semiconductor such as GaAs or InP, the insulating film may be SiO 2 or SiN, and the embedded layer may be a lower electrode of a MOSFET, a passive element including a wiring and a capacitor, or a TFT. Including any of the active elements. Further, instead of the silicon thin film having the SOI structure, the thin film may be a compound semiconductor thin film.

【0011】基板上に絶縁膜を介してシリコン薄膜を形
成してなるSOI構造の基板又は絶縁膜内に形成された
層内埋め込み体に電極を形成する本発明に係る方法は、
シリコン層と、シリコン層上に形成された埋め込み酸化
膜と、シリコン層の所定領域に定められた電極領域と電
気的に接続するようにして埋め込み酸化膜内に形成され
た層内埋め込み体と、及び埋め込み酸化膜上に成膜され
たポリSi膜とを備える第1ウエハを形成する工程と、
第1ウエハのポリSi膜の面を界面として、第1ウエハ
と、シリコンからなる第2のウエハとをウエハボンディ
ング法により合体して、第2ウエハのシリコン層上に、
順次、第1ウエハのポリSi膜、埋め込み酸化膜及びシ
リコン層とを備えた合体ウエハを形成する工程と、SO
I構造を構成するシリコン薄膜を残すようにして、第1
ウエハのシリコン層を研磨し、埋め込み酸化膜上にシリ
コン薄膜の電極領域とSOI構造を構成するシリコン薄
膜とを同時に形成する工程と、シリコン薄膜の電極領域
に導通する電極を形成する工程とを有することを特徴と
している。
[0011] A method according to the present invention for forming an electrode on a substrate having an SOI structure in which a silicon thin film is formed on a substrate via an insulating film or an in-layer embedded body formed in the insulating film,
A silicon layer, a buried oxide film formed on the silicon layer, and an in-layer buried body formed in the buried oxide film so as to be electrically connected to an electrode region defined in a predetermined region of the silicon layer; And forming a first wafer comprising a poly-Si film formed on the buried oxide film;
With the surface of the poly-Si film of the first wafer as an interface, the first wafer and the second wafer made of silicon are united by a wafer bonding method, and
Sequentially forming a combined wafer comprising a poly-Si film, a buried oxide film, and a silicon layer of a first wafer;
By leaving the silicon thin film constituting the I structure,
Polishing the silicon layer of the wafer to simultaneously form an electrode region of the silicon thin film and a silicon thin film constituting the SOI structure on the buried oxide film; and forming an electrode conducting to the electrode region of the silicon thin film. It is characterized by:

【0012】本発明方法により、付加的プロセスによる
ことなく、埋め込み体の電極を形成するためのシリコン
薄膜からなる電極領域をSOI構造のシリコン薄膜と同
時に形成し、かつ、例えばMOSFETの場合、ソース
/ドレイン用電極と同じ加工工程で埋め込み体の電極を
形成できる。また、ソース/ドレイン領域のシリコン薄
膜が過剰なエッチングを受けることが無いので、半導体
装置の特性を低下させることなく、またコンタクト特性
を劣化させることがなく、良好な電極を形成することが
できる。また、第1ウエハを形成する工程において、シ
リコン層にエッチングを施して段差を設け、次いで埋め
込み酸化膜を成膜することにより、素子分離領域を形成
することができる。
According to the method of the present invention, an electrode region made of a silicon thin film for forming an electrode of an embedded body is formed simultaneously with a silicon thin film having an SOI structure without using an additional process. The embedded electrode can be formed in the same processing step as the drain electrode. Further, since the silicon thin film in the source / drain regions is not subjected to excessive etching, a good electrode can be formed without deteriorating the characteristics of the semiconductor device and without deteriorating the contact characteristics. In the step of forming the first wafer, an element isolation region can be formed by etching a silicon layer to provide a step, and then forming a buried oxide film.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。実施例1 本実施例は、SOI構造を備えたMOSFETに本発明
に係る層内埋め込み体の電極構造を適用した例である。
図1は、本実施例のMOSFETの層構造を示す模式的
断面図である。図1から図6において、図7と同じ部
分、部位には同じ符号を付している。本実施例のMOS
FET10は、図7(b)に示すMOSFETに比べ
て、配線14の電極構造が異なっている。本MOSFE
T10の配線14の電極構造は、電極22と配線14と
の接続部として形成され、配線14と電気的に導通する
シリコン薄膜の島20と、島20に電気的に接続する電
極メタル22とから構成されている。後述するように、
島20は、MOSFET部分のシリコン薄膜13と同じ
工程で形成されている。埋め込み層の導電型に合わせ、
P−MOSFET又はN−MOSFETのソース/ドレ
インの形成と同時に不純物を注入することにより、島2
0のコンタクト抵抗は小さくなっている。また、島20
と埋め込み配線14とのコンタクトは、後述するように
基板30上に酸化膜を成膜し、次いで酸化膜に開口を設
け、配線14を形成し、更にその上に酸化膜を成膜して
埋め込み酸化膜12を形成することにより、実現でき
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1 This embodiment is an example in which an electrode structure of an embedded layer according to the present invention is applied to a MOSFET having an SOI structure.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the layer structure of the MOSFET of this embodiment. 1 to 6, the same parts and parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. MOS of this embodiment
In the FET 10, the electrode structure of the wiring 14 is different from the MOSFET shown in FIG. This MOSFE
The electrode structure of the wiring 14 of T10 is formed as a connection portion between the electrode 22 and the wiring 14 and includes an island 20 of a silicon thin film electrically connected to the wiring 14 and an electrode metal 22 electrically connected to the island 20. It is configured. As described below,
The island 20 is formed in the same process as the silicon thin film 13 in the MOSFET portion. According to the conductivity type of the buried layer,
By implanting impurities simultaneously with the formation of the source / drain of the P-MOSFET or N-MOSFET,
0 has a small contact resistance. Island 20
As described later, an oxide film is formed on the substrate 30, an opening is formed in the oxide film, the wiring 14 is formed, and an oxide film is formed thereon, and the contact between the buried wiring 14 and the buried wiring 14 is formed. This can be realized by forming the oxide film 12.

【0014】本MOSFET10では、配線14の電極
メタルを形成する時には、ソース/ドレインと全く同じ
構造になっている。尚、一般的に、ゲートのコンタクト
も同時に形成するが、ゲートの方が高い位置にあるの
で、グローバル平坦化等によってゲート上の酸化膜厚を
薄くすることにより、ソース/ドレイン・コンタクトに
最適な条件で加工することが可能である。
The present MOSFET 10 has exactly the same structure as the source / drain when the electrode metal of the wiring 14 is formed. Generally, a gate contact is also formed at the same time. However, since the gate is located at a higher position, an oxide film thickness on the gate is reduced by global flattening or the like, so that an optimal source / drain contact is obtained. It is possible to process under conditions.

【0015】実施例2 以下に、実施例2を挙げ、図2及び図3を参照して、実
施例1のMOSFET10の埋め込み配線14の電極形
成方法を説明する。本実施例では、ウエハ張合わせ法と
選択研磨法の双方を用いたプロセス例である。図2
(a)と(b)及び図3(c)から(f)は、実施例1
のSOI構造を形成する際の各工程毎の基板断面図であ
る。尚、図2及び図3では、便宜上、配線及びトランジ
スタの埋め込み構造は図示されていない。先ず、図2
(a)に示すように、725μm 厚さで200mm径のT
TVの低い第1シリコン基板30を用意し、図2(b)
に示すように、第1シリコン基板30の面にエッチング
加工を施して、高低差が0.06μm の段差32を形成
し、次いで膜厚0.06μm のシリコン酸化膜34を成
膜する。図1に示す配線14を形成するには、シリコン
酸化膜34を成膜した後に、シリコン酸化膜34をエッ
チングして電極形成領域を開口し、次いで配線層を成膜
してパターニングし、配線14を形成する。これによ
り、電極形成領域には、配線14が露出している。次い
で、0.3μm のシリコン酸化膜(図示せず)を成膜す
ることにより、図1に示す埋め込み酸化膜12を形成す
ることができる。更に、その上に5μm のポリSi膜3
6を形成する。図2(b)のシリコン酸化膜34の凹部
32bは、図3(f)の選択研磨(Selective polish)
の際のストッパの機能を有すると共にシリコン薄膜の島
(素子形成領域)を分離する素子分離領域となる。ま
た、シリコン酸化膜34の凸部32a下は、素子形成領
域になる。
Embodiment 2 Hereinafter, a method of forming an electrode of the buried wiring 14 of the MOSFET 10 of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. The present embodiment is an example of a process using both the wafer bonding method and the selective polishing method. FIG.
(A) and (b) and FIGS. 3 (c) to (f) show the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the substrate in each step when forming the SOI structure of FIG. 2 and 3, the wiring and the embedded structure of the transistor are not shown for convenience. First, FIG.
As shown in (a), a 725 μm-thick 200 mm diameter T
A first silicon substrate 30 having a low TV is prepared, and FIG.
As shown in FIG. 1, the surface of the first silicon substrate 30 is subjected to etching to form a step 32 having a height difference of 0.06 μm, and then a silicon oxide film 34 having a thickness of 0.06 μm is formed. In order to form the wiring 14 shown in FIG. 1, after forming the silicon oxide film 34, the silicon oxide film 34 is etched to open an electrode formation region, and then a wiring layer is formed and patterned. To form Thus, the wiring 14 is exposed in the electrode formation region. Then, a buried oxide film 12 shown in FIG. 1 can be formed by forming a silicon oxide film (not shown) of 0.3 μm. Further, a 5 μm poly-Si film 3 is formed thereon.
6 is formed. The concave portion 32b of the silicon oxide film 34 shown in FIG. 2B is formed by selective polishing shown in FIG.
In this case, it has a function of a stopper and serves as an element isolation region for isolating islands (element formation regions) of the silicon thin film. The area under the protrusion 32a of the silicon oxide film 34 is an element formation region.

【0016】次いで、図3(c)に示すように、ポリS
i膜36の面をCMP法等により研磨して平滑な面にす
る。第1シリコン基板30と同じ第2シリコン基板38
を用意し、続いて、図3(d)に示すように、第1シリ
コン基板30のポリSi膜36の平滑面と、第2シリコ
ン基板38の面とをボンディングして、合体ウエハ40
を形成する。次いで、図3(e)に示すように、合体ウ
エハ40の周縁を研削して、断面台形の合体ウエハ40
を形成する。更に、図3(f)に示すように、シリコン
酸化膜34上に0.03μm のシリコン層42を残すよ
うに合体ウエハ40の第1シリコン30基板を選択的に
研磨する。研磨には、例えば化学的研磨方法を使用す
る。シリコン層42は、図1のシリコン薄膜13に相当
する。
Next, as shown in FIG.
The surface of the i-film 36 is polished by a CMP method or the like to be a smooth surface. The second silicon substrate 38 which is the same as the first silicon substrate 30
Then, as shown in FIG. 3D, the smooth surface of the poly-Si film 36 of the first silicon substrate 30 and the surface of the second silicon substrate 38 are bonded to form a united wafer 40.
To form Next, as shown in FIG. 3E, the periphery of the united wafer 40 is ground to form a united wafer 40 having a trapezoidal cross section.
To form Further, as shown in FIG. 3F, the first silicon 30 substrate of the united wafer 40 is selectively polished so that the silicon layer 42 of 0.03 μm is left on the silicon oxide film 34. For polishing, for example, a chemical polishing method is used. The silicon layer 42 corresponds to the silicon thin film 13 in FIG.

【0017】以上の工程により、SOI構造を合体ウエ
ハ40上に形成することができる。次いで、ゲート酸化
膜を成膜し、ゲート電極を形成し、更に酸化膜18を成
膜すると、図4(a)に示すような埋め込み構造を備え
たウエハ44を作製することができる。次いで、図4
(b)に示すように、酸化膜18にソース/ドレイン用
電極のコンタクトホール46と配線用電極のコンタクト
ホール48とを同時に開口し、更に電極19及び22を
形成すると、図1に示すSOI構造を備えたMOSFE
T10を得ることができる。
Through the above steps, an SOI structure can be formed on the united wafer 40. Next, when a gate oxide film is formed, a gate electrode is formed, and the oxide film 18 is further formed, a wafer 44 having a buried structure as shown in FIG. 4A can be manufactured. Then, FIG.
As shown in FIG. 1B, when the contact holes 46 for the source / drain electrodes and the contact holes 48 for the wiring electrodes are simultaneously opened in the oxide film 18 and the electrodes 19 and 22 are further formed, the SOI structure shown in FIG. MOSFE with
T10 can be obtained.

【0018】実施例3 本実施例は、実施例1のMOSFET10の埋め込み配
線14の電極形成方法の別の例で、SOI構造を形成す
る際に、ウエハ張合わせ法のみを使用し、選択研磨法を
使用していない例である。図5(a)から(e)は、本
実施例でSOI構造を形成する各工程毎に基板断面図で
ある。尚、図5では、便宜上、配線及びトランジスタの
埋め込み構造は図示されていない。先ず、図5(a)に
示すように、725μm 厚さで200mm径のTTVの低
い第1シリコン基板50を用意し、図5(b)に示すよ
うに、第1シリコン基板50上に膜厚0.06μm のシ
リコン酸化膜52を成膜する。図1に示す配線14を形
成するには、シリコン酸化膜52をエッチングして電極
形成領域を開口し、次いで配線層を成膜してパターニン
グし、配線14を形成する。これにより、電極形成領域
には、配線14が露出している。次いで、0.3μm の
シリコン酸化膜(図示せず)を成膜することにより、図
1に示す埋め込み酸化膜12を形成することができる。
次いで、その上に5μm のポリSi膜54を成膜し、続
いてポリSi膜54の面をCMP法等により研磨して平
滑な面にする。
Embodiment 3 This embodiment is another example of the method for forming the electrodes of the buried wiring 14 of the MOSFET 10 of the embodiment 1. In forming the SOI structure, only the wafer bonding method is used and the selective polishing method is used. This is an example that does not use. FIGS. 5A to 5E are cross-sectional views of the substrate in each step of forming an SOI structure in this embodiment. In FIG. 5, the wiring and the embedded structure of the transistor are not shown for convenience. First, as shown in FIG. 5 (a), a first silicon substrate 50 having a thickness of 725 μm and a diameter of 200 mm and having a low TTV is prepared, and the film thickness is formed on the first silicon substrate 50 as shown in FIG. 5 (b). A silicon oxide film 52 of 0.06 μm is formed. In order to form the wiring 14 shown in FIG. 1, the silicon oxide film 52 is etched to open an electrode formation region, and then a wiring layer is formed and patterned to form the wiring 14. Thus, the wiring 14 is exposed in the electrode formation region. Then, a buried oxide film 12 shown in FIG. 1 can be formed by forming a silicon oxide film (not shown) of 0.3 μm.
Next, a 5 μm poly-Si film 54 is formed thereon, and then the surface of the poly-Si film 54 is polished by a CMP method or the like to a smooth surface.

【0019】第1シリコン基板50と同じ第2シリコン
基板56を用意し、続いて、図5(c)に示すように、
第1シリコン基板50のポリSi膜54の平滑面と、第
2シリコン基板56の面とをボンディングして、合体ウ
エハ58を形成する。次いで、図5(d)に示すよう
に、合体ウエハ58の周縁を研削して、断面台形の合体
ウエハ58を形成する。更に、図5(e)に示すよう
に、シリコン酸化膜52上に0.03μm のシリコン層
60を残すように合体ウエハ58の第1シリコン50基
板を研磨する。研磨には、例えばCMP法或いは化学的
研磨方法を使用する。シリコン層60は、図1のシリコ
ン薄膜13に相当する。本実施例では、シリコン薄膜が
ウエハ全面で繋がっているので、LOCOSあるいはT
rench法で素子分離を行う。また、ポリSi膜54
は、張り合わせ面の平坦化を容易にするために付加され
ている層であるから、本実施例では、必ずしも必要では
ない。
A second silicon substrate 56, which is the same as the first silicon substrate 50, is prepared. Subsequently, as shown in FIG.
The smooth surface of the poly-Si film 54 of the first silicon substrate 50 and the surface of the second silicon substrate 56 are bonded to form a united wafer 58. Next, as shown in FIG. 5D, the periphery of the united wafer 58 is ground to form a united wafer 58 having a trapezoidal cross section. Further, as shown in FIG. 5E, the first silicon 50 substrate of the united wafer 58 is polished so as to leave the silicon layer 60 of 0.03 μm on the silicon oxide film 52. For the polishing, for example, a CMP method or a chemical polishing method is used. The silicon layer 60 corresponds to the silicon thin film 13 in FIG. In this embodiment, since the silicon thin film is connected on the entire surface of the wafer, the LOCOS or T
Element isolation is performed by the trench method. Also, the poly-Si film 54
Is a layer added to facilitate the flattening of the bonding surface, and is not necessarily required in the present embodiment.

【0020】以上の工程により、SOI構造を形成する
ことができる。次いで、ゲート酸化膜を成膜し、ゲート
電極を形成し、更に酸化膜18を成膜すると、図4
(a)に示す埋め込み構造を備えたウエハを作製するこ
とができる。次いで、実施例2と同様にして、図4
(b)に示すように、酸化膜18にソース/ドレイン用
電極のコンタクトホール46と配線用電極のコンタクト
ホール48とを同時に開口し、更に電極19及び22を
形成すると、図1に示すSOI構造を備えたMOSFE
T10を得ることができる。
Through the above steps, an SOI structure can be formed. Next, a gate oxide film is formed, a gate electrode is formed, and an oxide film 18 is further formed.
A wafer having the embedded structure shown in (a) can be manufactured. Then, in the same manner as in Example 2, FIG.
As shown in FIG. 1B, when the contact holes 46 for the source / drain electrodes and the contact holes 48 for the wiring electrodes are simultaneously opened in the oxide film 18 and the electrodes 19 and 22 are further formed, the SOI structure shown in FIG. MOSFE with
T10 can be obtained.

【0021】比較例 本比較例は、図7(b)に示すSOI構造を有するMO
SFETの配線の電極形成方法である。図6(a)及び
(b)は、図7(a)に続いて、電極を形成するための
各工程毎の基板断面図である。先ず、図6(a)に示す
ように、第1のエッチング工程として、配線14のコン
タクト形成部上の酸化膜18及び埋め込み酸化膜12を
エッチングして、穴の底部の埋め込み酸化膜12の厚さ
がソース/ドレイン・コンタクト上の酸化膜18の厚さ
以下の第1窓明け穴62を形成する第1窓明け工程を実
施する。次いで、図6(b)に示すように、ソース/ド
レイン・コンタクト用のコンタクトホール及び配線コン
タクト用のコンタクトホールを同時に形成し、次いで電
極64、66を形成する。
COMPARATIVE EXAMPLE This comparative example is an MO having the SOI structure shown in FIG.
This is a method of forming an electrode of an SFET wiring. FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views of the substrate in each step for forming an electrode, following FIG. 7A. First, as shown in FIG. 6A, as a first etching step, the oxide film 18 and the buried oxide film 12 on the contact formation portion of the wiring 14 are etched, and the thickness of the buried oxide film 12 at the bottom of the hole is formed. A first windowing step is performed to form a first windowing hole 62 whose thickness is less than or equal to the thickness of oxide film 18 on the source / drain contacts. Next, as shown in FIG. 6B, a contact hole for a source / drain contact and a contact hole for a wiring contact are simultaneously formed, and then electrodes 64 and 66 are formed.

【0022】本比較例では、第1窓明け工程を実施する
ことにより、SOI構造のシリコン薄膜13を削ること
なく、従ってFETの特性劣化を招くことなく、ソース
/ドレイン・コンタクト形成用のコンタクトホール及び
配線コンタクト形成用のコンタクトホールを開口するこ
とができる。しかし、本比較例では、窓明け工程が、実
施例2及び実施例3に比べて一回多いので、ホトリソグ
ラフィ及びエッチングのプロセスが、それぞれ各1回増
える。従って、それだけ、製造費が嵩み、かつ品質管理
が複雑になり、製品歩留りも低下する。一方、実施例2
及び実施例3では、層内埋め込み体、例えば埋め込み配
線からSOI層へコンタクトを取るプロセスは、付加プ
ロセスとなるが、層内埋め込み体がMOSFETの下部
電極のみの場合を除くと、プロセス・ステップの増加に
はならない。例えば、配線を層内埋め込み体とした場合
には、MOSFETのソース又はドレインと接続する個
所があるので、同時に形成できる。
In this comparative example, the contact hole for forming the source / drain contact is formed by performing the first windowing step without shaving the silicon thin film 13 having the SOI structure, and thus without deteriorating the characteristics of the FET. In addition, a contact hole for forming a wiring contact can be opened. However, in this comparative example, since the number of windowing steps is one more than in the second and third embodiments, the number of photolithography and etching processes is increased by one each. Therefore, the manufacturing cost increases, the quality control becomes complicated, and the product yield decreases accordingly. On the other hand, Example 2
In the third embodiment, the process of contacting the SOI layer from the embedded layer, for example, the embedded wiring, is an additional process, except for the case where the embedded layer is only the lower electrode of the MOSFET. It does not increase. For example, in the case where the wiring is formed as an embedded layer, since there is a portion connected to the source or drain of the MOSFET, it can be formed simultaneously.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の構成によれば、埋め込み体と電
気的に接続し、かつSOI構造のシリコン薄膜と同時に
形成されたシリコン薄膜からなる接続部と、接続部に導
通する電極とを備えることにより、例えば、SOI構造
を有するMOSFETの場合、MOSFETの特性劣化
を招くことなく、しかもプロセス・ステップ数を増加す
ることなく、層内埋め込み体の電極を形成することがで
きる。また、電極形成に際し、プロセス裕度が大きい。
本発明に係る電極構造は、MOSFETを始めとするS
OI構造を有する半導体チップ、特に低電源電圧回路、
低消費電力回路用途の半導体チップの電極構造に最適で
ある。また、本発明に係る電極形成方法は、本発明に係
る電極構造の形成に最適である。
According to the structure of the present invention, there are provided a connection portion made of a silicon thin film which is electrically connected to the buried body and formed simultaneously with the silicon thin film having the SOI structure, and an electrode which is electrically connected to the connection portion. Thus, for example, in the case of a MOSFET having an SOI structure, the electrode of the embedded layer can be formed without deteriorating the characteristics of the MOSFET and without increasing the number of process steps. In addition, the process latitude in forming the electrodes is large.
The electrode structure according to the present invention has a structure including S
A semiconductor chip having an OI structure, particularly a low power supply voltage circuit,
Most suitable for electrode structure of semiconductor chip for low power consumption circuit. Further, the electrode forming method according to the present invention is most suitable for forming the electrode structure according to the present invention.

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

【図1】本実施例のMOSFETの層構造を示す模式的
断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a layer structure of a MOSFET according to an embodiment.

【図2】図2(a)及び(b)は、実施例1のSOI構
造を形成する実施例2方法の各工程毎の基板断面図であ
る。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of a substrate at each step of a method of Example 2 for forming an SOI structure of Example 1. FIGS.

【図3】図3(c)から(f)は、図2(b)に続い
て、実施例1のSOI構造を形成する実施例2方法の各
工程毎の基板断面図である。
FIGS. 3 (c) to 3 (f) are cross-sectional views of the substrate at each step of the method of Example 2 for forming the SOI structure of Example 1, following FIG. 2 (b).

【図4】図4(a)及び(b)は、図3(f)に続い
て、SOI構造を有する実施例1のMOSFETを形成
する際の各工程毎の基板断面図である。
FIGS. 4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views of the substrate at each step when forming the MOSFET of Example 1 having an SOI structure, following FIG. 3 (f).

【図5】図5(a)から(e)は、実施例1のSOI構
造を形成する実施例3方法の各工程毎の基板断面図であ
る。
5 (a) to 5 (e) are cross-sectional views of a substrate in each step of a third embodiment method for forming the SOI structure of the first embodiment.

【図6】図6(a)及び(b)は、比較例方法の各工程
毎の基板断面図である。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views of a substrate in each step of a comparative example method.

【図7】図7(a)及び(b)は、従来のSOI構造の
埋め込み体の電極形成方法の各工程毎の基板断面図であ
る。
7 (a) and 7 (b) are cross-sectional views of a substrate at respective steps of a conventional method for forming an electrode of an embedded body having an SOI structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……本発明に係る層内埋め込み体の電極構造を備え
たMOSFET、11……基板、12……埋め込み酸化
膜、13……シリコン薄膜、14……配線、15……ソ
ース領域、16……ドレイン領域、17……ゲート電
極、18……酸化膜、19……電極、20……シリコン
薄膜の島(接続部)、22……電極メタル、30……第
1シリコン基板、32……段差、32a……凸部、32
b……凹部、34……シリコン酸化膜、36……ポリS
i膜、38……第2シリコン基板、40……合体ウエ
ハ、44……ウエハ、46……ソース/ドレイン用電極
のコンタクトホール、48……配線用電極のコンタクト
ホール、50……第1シリコン基板、52……シリコン
酸化膜、54……ポリSi膜、56……第2シリコン基
板、58……合体ウエハ、60……シリコン薄膜、62
……第1窓明け、64……電極、66……電極、70…
…従来の電極構造を備えたMOSFET。
Reference numeral 10: MOSFET having an electrode structure of an embedded layer according to the present invention, 11: substrate, 12: buried oxide film, 13: silicon thin film, 14: wiring, 15: source region, 16 ... ... Drain region, 17 ... Gate electrode, 18 ... Oxide film, 19 ... Electrode, 20 ... Silicon thin film island (connection), 22 ... Electrode metal, 30 ... First silicon substrate, 32 ... Step, 32a ... Projection, 32
b: recess, 34: silicon oxide film, 36: poly S
i-film, 38 second silicon substrate, 40 united wafer, 44 wafer 46, contact hole for source / drain electrode, 48 contact hole for electrode for wiring, 50 first silicon Substrate, 52: silicon oxide film, 54: poly-Si film, 56: second silicon substrate, 58: united wafer, 60: silicon thin film, 62
... First window, 64, electrode, 66, electrode, 70
... MOSFET with conventional electrode structure.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に絶縁膜を介してシリコン薄膜を
形成してなるSOI構造の基板又は絶縁膜内に形成され
た層内埋め込み体の電極構造であって、 埋め込み体と電気的に接続し、かつSOI構造のシリコ
ン薄膜と同時に形成されたシリコン薄膜からなる接続部
と、接続部に導通する電極とを備えることを特徴とする
層内埋め込み体の電極構造。
1. An electrode structure of a SOI structure substrate or an embedded layer formed in an insulating film formed by forming a silicon thin film on a substrate via an insulating film, and electrically connected to the embedded member. An electrode structure of a buried-layered body, comprising: a connecting portion made of a silicon thin film formed simultaneously with a silicon thin film having an SOI structure; and an electrode conducting to the connecting portion.
【請求項2】 基板が、Siからなる基板又は化合物半
導体からなる基板であることを特徴とする請求項1に記
載の層内埋め込み体の電極構造。
2. The electrode structure of an embedded layer body according to claim 1, wherein the substrate is a substrate made of Si or a substrate made of a compound semiconductor.
【請求項3】 絶縁膜が、SiO2 又はSiNであるこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の層内埋め込み体
の電極構造。
3. The electrode structure according to claim 1, wherein the insulating film is made of SiO 2 or SiN.
【請求項4】 層内埋め込み体が、MOSFETの下部
電極、配線及びキャパシタを含む受動素子のいずれか、
又はTFTを含む能動素子のいずれかであることを特徴
とする請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の層
内埋め込み体の電極構造。
4. The passive element including a bottom electrode of a MOSFET, a wiring, and a capacitor,
4. The electrode structure of the embedded layer body according to claim 1, wherein the electrode structure is any one of an active element including a TFT. 5.
【請求項5】 SOI構造のシリコン薄膜に代えて、薄
膜が化合物半導体薄膜であることを特徴とする請求項1
から4のうちのいずれか1項に記載の層内埋め込み体の
電極構造。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thin film is a compound semiconductor thin film instead of the silicon thin film having the SOI structure.
5. The electrode structure of the in-layer embedded body according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 基板上に絶縁膜を介してシリコン薄膜を
形成してなるSOI構造の基板又は絶縁膜内に形成され
た層内埋め込み体に電極を形成する方法であって、 シリコン層と、シリコン層上に形成された埋め込み酸化
膜と、シリコン層の所定領域に定められた電極領域と電
気的に接続するようにして埋め込み酸化膜内に形成され
た層内埋め込み体と、及び埋め込み酸化膜上に成膜され
たポリSi膜とを備える第1ウエハを形成する工程と、 第1ウエハのポリSi膜の面を界面として、第1ウエハ
と、シリコンからなる第2のウエハとをウエハボンディ
ング法により合体して、第2ウエハのシリコン層上に、
順次、第1ウエハのポリSi膜、埋め込み酸化膜及びシ
リコン層とを備えた合体ウエハを形成する工程と、 SOI構造を構成するシリコン薄膜を残すようにして、
第1ウエハのシリコン層を研磨し、埋め込み酸化膜上に
シリコン薄膜の電極領域とSOI構造を構成するシリコ
ン薄膜とを同時に形成する工程と、 シリコン薄膜の電極領域に導通する電極を形成する工程
とを有することを特徴とする層内埋め込み体の電極構造
の形成方法。
6. A method of forming an electrode on a substrate having an SOI structure in which a silicon thin film is formed on a substrate with an insulating film interposed therebetween or an embedded material in a layer formed in the insulating film, comprising: a silicon layer; A buried oxide film formed on the silicon layer, an in-layer buried body formed in the buried oxide film so as to be electrically connected to an electrode region defined in a predetermined region of the silicon layer, and a buried oxide film Forming a first wafer having a poly-Si film formed thereon; and bonding the first wafer and a second wafer made of silicon with the surface of the poly-Si film of the first wafer as an interface. By the method, on the silicon layer of the second wafer,
Forming a combined wafer comprising a poly-Si film, a buried oxide film, and a silicon layer of the first wafer, and leaving a silicon thin film constituting an SOI structure,
Polishing the silicon layer of the first wafer to simultaneously form an electrode region of the silicon thin film and a silicon thin film constituting the SOI structure on the buried oxide film; and forming an electrode conducting to the electrode region of the silicon thin film. A method for forming an electrode structure of an in-layer embedded body, comprising:
【請求項7】 第1ウエハを形成する工程において、シ
リコン層にエッチングを施して段差を設け、次いで埋め
込み酸化膜を成膜することを特徴とする請求項6に記載
の層内埋め込み体の電極構造の形成方法。
7. The electrode according to claim 6, wherein in the step of forming the first wafer, a step is formed by etching the silicon layer, and then a buried oxide film is formed. The method of forming the structure.
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