JPH11260751A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH11260751A
JPH11260751A JP5999998A JP5999998A JPH11260751A JP H11260751 A JPH11260751 A JP H11260751A JP 5999998 A JP5999998 A JP 5999998A JP 5999998 A JP5999998 A JP 5999998A JP H11260751 A JPH11260751 A JP H11260751A
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gas
crystal silicon
single crystal
semiconductor device
silicon
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Takashi Shimobayashi
隆 下林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it applicable to a MOS device intended for a high speed operation or power device intended for a high current switching, by contg. a gas in specified depth region in a single crystal semiconductor substrate. SOLUTION: A gap 202 is formed in specified section of a single crystal Si 201 at specified depth and opens at a side face of the single crystal Si 201, the opening thereof has an open shape communicating with both side faces of a substrate at least after cutting every chip, a cooling medium e.g. He, ammonia or freon gas is filled and circulated in the gap 202. This makes a very efficient heat radiation possible.

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】本発明は主として単結晶シリ
コン−絶縁体構造を持つ基板、およびその製造方法に関
する。
The present invention relates to a substrate having a single-crystal silicon-insulator structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、単結晶シリコン−絶縁体基板(S
ilicon−On−Insulator、以降SOI
と略称する)の製造方法としては、単結晶シリコン薄膜
と石英基板とを張り合わせる方法や、単結晶シリコン基
板中に酸素イオンをイオン注入した後、アニール処理に
より単結晶シリコン基板中に石英領域を形成する方法な
どが知られていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a single crystal silicon-insulator substrate (S
ilicon-On-Insulator, SOI
As a manufacturing method, a single-crystal silicon thin film is bonded to a quartz substrate, or oxygen ions are implanted into the single-crystal silicon substrate, and then a quartz region is formed in the single-crystal silicon substrate by annealing. A method for forming the layer has been known.

【0003】図9(a)から図9(c)は、従来の技術
による半導体装置の製造方法の一例を示す断面図であ
る。本例では、単結晶シリコン基板中に酸素イオンをイ
オン注入した後、アニール処理により単結晶シリコン基
板中に石英領域を形成する方法を示す。
FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views showing an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device. In this example, a method is shown in which oxygen ions are implanted into a single crystal silicon substrate and then a quartz region is formed in the single crystal silicon substrate by annealing.

【0004】図9(a)は、単結晶シリコン基板901
に酸素イオン902をイオン注入装置を用いて注入する
工程である。
FIG. 9A shows a single crystal silicon substrate 901.
In this step, oxygen ions 902 are implanted using an ion implantation apparatus.

【0005】図9(b)は、先述の工程により形成され
た、酸素イオンを注入されたシリコン領域903を示す
図である。
FIG. 9B is a view showing a silicon region 903 implanted with oxygen ions, which is formed by the above-described process.

【0006】先述のイオン注入工程により、単結晶シリ
コン基板901内の所定の深さにピークを持ち、その前
後の深さ領域に分布を持つ酸素イオンを注入されたシリ
コン領域903が形成される。酸素イオンを注入された
シリコン領域903内の酸素イオンの濃度の深さ方向の
分布をグラフとして図中に示した。
By the above-described ion implantation step, a silicon region 903 having a peak at a predetermined depth in the single-crystal silicon substrate 901 and implanted with oxygen ions having a distribution in the depth region before and after the peak is formed. The distribution in the depth direction of the concentration of oxygen ions in the silicon region 903 into which oxygen ions have been implanted is shown in the figure as a graph.

【0007】図9(c)は、先述の工程で得られた半導
体装置に熱工程を施し、酸素イオンを注入されたシリコ
ン領域903の酸素イオンを基板の原料であるシリコン
と反応させて二酸化珪素を形成し、二酸化珪素薄膜90
4を形成する工程である。さらに、この際の熱工程で、
二酸化珪素薄膜904より表面側にあるシリコンはアモ
ルファス状態から単結晶化し、その部分の単結晶シリコ
ンは直下に絶縁性の二酸化珪素薄膜904を有すること
から、SOIデバイスの形成が可能な領域になる。
FIG. 9C shows that the semiconductor device obtained in the above-described process is subjected to a thermal process, and the oxygen ions in the silicon region 903 into which the oxygen ions have been implanted are reacted with silicon, which is a raw material of the substrate, to form silicon dioxide. To form a silicon dioxide thin film 90
4. Furthermore, in the heat process at this time,
The silicon on the surface side of the silicon dioxide thin film 904 is single-crystallized from an amorphous state, and the single-crystal silicon in that portion has the insulating silicon dioxide thin film 904 directly therebelow, so that it becomes a region where an SOI device can be formed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】これらの方法では得ら
れる単結晶シリコン薄膜は石英基板上に形成されること
となる。石英は、単結晶シリコンと比べその熱伝導率は
2桁以上低い。そのため、内部で消費された電力による
温度上昇は通常の単結晶シリコン基板上に形成されたデ
バイスに比べ極めて大きなものとなり、高速動作を目的
としたMOSデバイスや、大電流スイッチングを目的と
したパワーデバイスでは実用上極めて大きな制限を受け
る。
In these methods, the obtained single crystal silicon thin film is formed on a quartz substrate. Quartz has a thermal conductivity that is at least two orders of magnitude lower than that of single crystal silicon. Therefore, the temperature rise due to the power consumed inside is extremely large as compared with devices formed on a normal single-crystal silicon substrate, and MOS devices for high-speed operation and power devices for high-current switching In practice, there is a very large limitation.

【0009】この問題点を回避するため、石英より熱伝
導度の高いサファイヤ上に単結晶シリコンをエピタキシ
ャル成長する方法も知られている。しかしながら、サフ
ァイア基板はそれ自体きわめて高価であり、また大口径
のものは入手が困難である。
In order to avoid this problem, a method of epitaxially growing single crystal silicon on sapphire having higher thermal conductivity than quartz has been known. However, sapphire substrates are extremely expensive per se, and those with large diameters are difficult to obtain.

【0010】この問題点を解決するため、単結晶シリコ
ン基板上にサファイヤをエピタキシャル成長し、さらに
その上に単結晶シリコンをエピタキシャル成長させると
いう方法が電子情報通信学会技術研究報告SDM92−
117に紹介されているが、格子定数が4%以上異なる
ため、良好な単結晶を得ることはかなり困難である。
In order to solve this problem, a method of epitaxially growing sapphire on a single-crystal silicon substrate and then epitaxially growing single-crystal silicon thereon has been proposed by the IEICE Technical Report SDM92-.
117, it is quite difficult to obtain a good single crystal because the lattice constants differ by 4% or more.

【0011】そこで、本発明では従来のこのような問題
点を解決し、高速動作を目的としたMOSデバイスや、
大電流スイッチングを目的としたパワーデバイスに適し
たSOI基板を製造する手段を提供することを目的とし
ている。
In view of the above, the present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides a MOS device for high-speed operation,
It is an object of the present invention to provide a means for manufacturing an SOI substrate suitable for a power device for large current switching.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】従来のこのような問題点
を解決するため、本発明の半導体装置は、単結晶半導体
基板中の一定の深さ領域にガスを含有する構造を有する
事を特徴とする。
In order to solve such a conventional problem, a semiconductor device according to the present invention is characterized in that it has a structure in which a gas is contained in a certain depth region in a single crystal semiconductor substrate. And

【0013】または該ガスを含有する領域のかわりに該
空隙を基板外に通ずるような構造を用いるようにしても
よい。
Alternatively, a structure may be used in which the gap is passed outside the substrate instead of the region containing the gas.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は本発明による半導体装置の
一実施例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【0015】単結晶シリコン基板101の特定の深さの
範囲の特定の区画に、ヘリウムガスを有する空隙102
が形成されている。
In a specific section within a specific depth range of the single crystal silicon substrate 101, a space 102 containing helium gas is provided.
Are formed.

【0016】図2は本発明による半導体装置の一実施例
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【0017】単結晶シリコン基板201の特定の深さの
範囲の特定の区画に、空隙領域202が形成されてい
る。該空隙領域202は、単結晶シリコン基板201の
側面に開口し、その開口は少なくともチップ毎の切り出
し後には基板の両側面に通じて開口される形状になって
いる。
A void region 202 is formed in a specific section in a specific depth range of the single crystal silicon substrate 201. The void region 202 is open on the side surface of the single-crystal silicon substrate 201, and the opening is open at least on both sides of the substrate after cutting out for each chip.

【0018】図3(a)から(c)は、図1に示す本発
明による半導体装置の製造方法の一例を示す斜視図であ
る。
FIGS. 3A to 3C are perspective views showing an example of a method of manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG.

【0019】図3(a)は、レジスト302で一部区画
をマスクされた単結晶シリコン基板301にヘリウムイ
オンをイオン注入装置を用いて注入する工程である。
FIG. 3A shows a step of implanting helium ions into the single-crystal silicon substrate 301, which is partially masked by the resist 302, using an ion implantation apparatus.

【0020】図3(b)は、先述の工程により形成され
た、ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域303を
示す図である。
FIG. 3B is a view showing the silicon region 303 implanted with helium ions, formed by the above-described process.

【0021】先述のイオン注入工程により、単結晶シリ
コン基板301内の所定の深さにピークを持ち、その前
後の深さ領域に分布を持つヘリウムイオンを注入された
シリコン領域303が形成される。ヘリウムイオンを注
入されたシリコン領域301内のヘリウムイオンの濃度
の深さ方向の分布をグラフとして図中に示した。
By the above-described ion implantation step, a silicon region 303 having a peak at a predetermined depth in the single crystal silicon substrate 301 and implanted with helium ions having a distribution in a depth region before and after the peak is formed. The distribution of helium ion concentration in the depth direction in the silicon region 301 into which helium ions have been implanted is shown in the figure as a graph.

【0022】図3(c)は、先述の工程で得られた半導
体装置のレジスト302を取り去ったあとに熱工程を施
し、ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域303の
ヘリウムイオンをガス化してヘリウムガスを有する空隙
304を形成する工程である。さらに、この際の熱工程
で、ヘリウムガスを有する空隙304より表面側にある
シリコンはアモルファス状態から単結晶化し、その部分
の単結晶シリコンは直下に絶縁性のヘリウムガスを有す
る空隙304を有することから、SOIデバイスの形成
が可能な領域になる。
FIG. 3C shows that after removing the resist 302 of the semiconductor device obtained in the above-described process, a heat process is performed to gasify the helium ions in the silicon region 303 into which the helium ions have been implanted, thereby forming a helium gas. This is a step of forming a void 304 having Further, in the heat step at this time, silicon on the surface side from the void 304 containing helium gas is monocrystallized from an amorphous state, and the single crystal silicon in that portion has the void 304 containing insulating helium gas immediately below. Thus, the region becomes where an SOI device can be formed.

【0023】図4(a)から(c)は、図2に示す本発
明による半導体装置の製造方法の一例を示す斜視図であ
る。
FIGS. 4A to 4C are perspective views showing one example of a method of manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG.

【0024】図4(a)は、レジスト402で一部区画
をマスクされた単結晶シリコン基板401にヘリウムイ
オンをイオン注入装置を用いて注入する工程である。
FIG. 4A shows a step of implanting helium ions into the single-crystal silicon substrate 401, which is partially masked by the resist 402, using an ion implantation apparatus.

【0025】図4(b)は、先述の工程により形成され
た、ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域403を
示す図である。
FIG. 4B is a diagram showing the helium ion-implanted silicon region 403 formed by the above-described process.

【0026】先述のイオン注入工程により、単結晶シリ
コン基板401内の所定の深さにピークを持ち、その前
後の深さ領域に分布を持つヘリウムイオンを注入された
シリコン領域403が形成される。ヘリウムイオンを注
入されたシリコン領域403内のヘリウムイオンの濃度
の深さ方向の分布をグラフとして図中に示した。
By the above-described ion implantation step, a silicon region 403 having a peak at a predetermined depth in the single crystal silicon substrate 401 and implanted with helium ions having a distribution in the depth region before and after the peak is formed. The distribution of the concentration of helium ions in the silicon region 403 into which helium ions have been implanted in the depth direction is shown as a graph.

【0027】図4(c)は、先述の工程で得られた半導
体装置のレジスト402を取り去ったあとに熱工程を施
し、ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域403の
ヘリウムイオンをガス化して空隙404を形成する工程
である。さらに、この際の熱工程で、空隙404より表
面側にあるシリコンはアモルファス状態から単結晶化
し、その部分の単結晶シリコンは直下に絶縁性の空隙4
04を有することから、SOIデバイスを形成可能な領
域になる。
FIG. 4C shows that after removing the resist 402 of the semiconductor device obtained in the above-described process, a heat process is performed to gasify the helium ions in the silicon region 403 into which the helium ions have been implanted, thereby forming a void 404. Is a step of forming Further, in the heat step at this time, the silicon on the surface side from the gap 404 is monocrystallized from an amorphous state, and the single crystal silicon in that portion is immediately below the insulating gap 4.
Since the semiconductor device has the semiconductor device 04, it becomes a region where an SOI device can be formed.

【0028】図5(a)から(c)は、図2に示す本発
明による半導体装置の製造方法の一例を示す斜視図であ
る。
FIGS. 5A to 5C are perspective views showing an example of a method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG.

【0029】図5(a)は、レジスト502で一部区画
をマスクされた単結晶シリコン基板501にフッ素イオ
ンをイオン注入装置を用いて注入する工程である。
FIG. 5A shows a step of implanting fluorine ions into a single-crystal silicon substrate 501, which is partially masked by a resist 502, using an ion implantation apparatus.

【0030】図5(b)は、先述の工程により形成され
た、フッ素イオンを注入されたシリコン領域503を示
す図である。
FIG. 5B is a view showing the silicon region 503 in which fluorine ions have been implanted, formed by the above-described process.

【0031】先述のイオン注入工程により、単結晶シリ
コン基板501内の所定の深さにピークを持ち、その前
後の深さ領域に分布を持つフッ素イオンを注入されたシ
リコン領域503が形成される。フッ素イオンを注入さ
れたシリコン領域503内のフッ素イオンの濃度の深さ
方向の分布をグラフとして図中に示した。
By the above-described ion implantation step, a silicon region 503 having a peak at a predetermined depth in the single crystal silicon substrate 501 and implanted with fluorine ions having a distribution in the depth region before and after the peak is formed. The distribution of the concentration of fluorine ions in the silicon region 503 into which fluorine ions have been implanted in the depth direction is shown as a graph in the figure.

【0032】図5(c)は、先述の工程で得られた半導
体装置のレジスト502を取り去ったあとに熱工程を施
し、フッ素イオンを注入されたシリコン領域503のフ
ッ素イオンを単結晶シリコンと反応させ、ガス化して空
隙504を形成する工程である。さらに、この際の熱工
程で、空隙504より表面側にあるシリコンはアモルフ
ァス状態から単結晶化し、その部分の単結晶シリコンは
直下に絶縁性の空隙504を有することから、SOIデ
バイスを形成可能な領域になる。
FIG. 5C shows that after removing the resist 502 of the semiconductor device obtained in the above-described process, a heat process is performed, and the fluorine ions in the silicon region 503 implanted with the fluorine ions react with the single crystal silicon. This is a step of forming a void 504 by gasification. Further, in the heat step at this time, silicon on the surface side from the gap 504 is single-crystallized from an amorphous state, and the single-crystal silicon in that portion has an insulating gap 504 immediately below, so that an SOI device can be formed. Area.

【0033】このようにして得られた空隙は、そこに冷
却用の媒体、例えばヘリウムガス、アンモニアガス、フ
レオンガス等を満たして循環させることで非常に効率の
よい放熱が可能になるという特徴がある。
The voids thus obtained are characterized in that extremely efficient heat radiation can be achieved by circulating the voids with a cooling medium, for example, helium gas, ammonia gas, freon gas or the like. .

【0034】図6(a)から(c)は、図1に示す本発
明による半導体装置の製造方法の一例を示す斜視図であ
る。
FIGS. 6A to 6C are perspective views showing an example of a method of manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG.

【0035】図6(a)は、レジスト602で一部区画
をマスクされた単結晶シリコン基板601にヘリウムイ
オンをイオン注入装置を用いて注入する工程である。
FIG. 6A shows a step of implanting helium ions into a single-crystal silicon substrate 601 having a partial section masked by a resist 602 using an ion implantation apparatus.

【0036】図6(b)は、先述の工程により形成され
た、ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域603を
示す図である。
FIG. 6B is a view showing the silicon region 603 implanted with helium ions, formed by the above-described process.

【0037】先述のイオン注入工程により、単結晶シリ
コン基板601内の所定の深さにピークを持ち、その前
後の深さ領域に分布を持つヘリウムイオンを注入された
シリコン領域603が形成される。ヘリウムイオンを注
入されたシリコン領域601内のヘリウムイオンの濃度
の深さ方向の分布をグラフとして図中に示した。
By the above-described ion implantation process, a silicon region 603 having a peak at a predetermined depth in the single-crystal silicon substrate 601 and implanted with helium ions having a distribution in a depth region before and after the peak is formed. The distribution of the concentration of helium ions in the silicon region 601 into which helium ions have been implanted in the depth direction is shown as a graph in the figure.

【0038】図6(c)は、先述の工程で得られた半導
体装置のレジスト602を取り去ったあとに熱工程を施
し、ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域603の
ヘリウムイオンをガス化してヘリウムガスを有する空隙
604を形成する工程である。さらに、エピタキシャル
シリコン層605を形成する際の熱工程で、ヘリウムガ
スを有する空隙604より表面側にあるシリコンはアモ
ルファス状態から単結晶化し、その部分の単結晶シリコ
ンは直下に絶縁性のヘリウムガスを有する空隙604を
有することから、SOIデバイスの形成が可能な領域に
なる。
FIG. 6C shows that after removing the resist 602 of the semiconductor device obtained in the above-described process, a heat process is performed to gasify the helium ions in the silicon region 603 into which the helium ions have been implanted, thereby forming a helium gas. This is a step of forming a void 604 having Further, in a heat step of forming the epitaxial silicon layer 605, silicon on the surface side from the space 604 containing helium gas is monocrystallized from an amorphous state, and the single crystal silicon in that portion is formed by insulative helium gas immediately below. The presence of the void 604 makes it possible to form an SOI device.

【0039】図7(a)から(c)は、図2に示す本発
明による半導体装置の製造方法の一例を示す斜視図であ
る。
FIGS. 7A to 7C are perspective views showing an example of a method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG.

【0040】図7(a)は、レジスト702で一部区画
をマスクされた単結晶シリコン基板701にヘリウムイ
オンをイオン注入装置を用いて注入する工程である。
FIG. 7A shows a step of implanting helium ions into the single-crystal silicon substrate 701, which is partially masked by the resist 702, using an ion implantation apparatus.

【0041】図7(b)は、先述の工程により形成され
た、ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域703を
示す図である。
FIG. 7B is a view showing the silicon region 703 implanted with helium ions, formed by the above-described process.

【0042】先述のイオン注入工程により、単結晶シリ
コン基板701内の所定の深さにピークを持ち、その前
後の深さ領域に分布を持つヘリウムイオンを注入された
シリコン領域703が形成される。ヘリウムイオンを注
入されたシリコン領域703内のヘリウムイオンの濃度
の深さ方向の分布をグラフとして図中に示した。
By the above-described ion implantation step, a silicon region 703 having a peak at a predetermined depth in the single crystal silicon substrate 701 and implanted with helium ions having a distribution in a depth region before and after the peak is formed. The distribution of the concentration of helium ions in the silicon region 703 into which helium ions have been implanted in the depth direction is shown as a graph.

【0043】図7(c)は、先述の工程で得られた半導
体装置のレジスト702を取り去ったあとに熱工程を施
し、ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域703の
ヘリウムイオンをガス化して空隙704を形成する工程
である。さらに、エピタキシャルシリコン層705を形
成する際の熱工程で、空隙704より表面側にあるシリ
コンはアモルファス状態から単結晶化し、その部分の単
結晶シリコンは直下に絶縁性の空隙704を有すること
から、SOIデバイスを形成可能な領域になる。
FIG. 7C shows that after removing the resist 702 of the semiconductor device obtained in the above-described process, a heat process is performed to gasify the helium ions in the silicon region 703 into which the helium ions have been implanted, thereby forming a void 704. Is a step of forming Further, in a heat step of forming the epitaxial silicon layer 705, silicon on the surface side from the gap 704 is monocrystallized from an amorphous state, and the single crystal silicon in that portion has an insulating gap 704 immediately below. This is an area where an SOI device can be formed.

【0044】図8(a)から(c)は、図2に示す本発
明による半導体装置の製造方法の一例を示す斜視図であ
る。
FIGS. 8A to 8C are perspective views showing an example of a method of manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG.

【0045】図8(a)は、レジスト802で一部区画
をマスクされた単結晶シリコン基板801にフッ素イオ
ンをイオン注入装置を用いて注入する工程である。
FIG. 8A shows a step of implanting fluorine ions into a single crystal silicon substrate 801 of which a part is masked by a resist 802, using an ion implantation apparatus.

【0046】図8(b)は、先述の工程により形成され
た、フッ素イオンを注入されたシリコン領域803を示
す図である。
FIG. 8B is a diagram showing the silicon region 803 implanted with fluorine ions, which is formed by the above-described process.

【0047】先述のイオン注入工程により、単結晶シリ
コン基板801内の所定の深さにピークを持ち、その前
後の深さ領域に分布を持つフッ素イオンを注入されたシ
リコン領域803が形成される。フッ素イオンを注入さ
れたシリコン領域803内のフッ素イオンの濃度の深さ
方向の分布をグラフとして図中に示した。
By the above-described ion implantation step, a silicon region 803 having a peak at a predetermined depth in the single crystal silicon substrate 801 and implanted with fluorine ions having a distribution in a depth region before and after the peak is formed. The distribution of the concentration of fluorine ions in the silicon region 803 into which fluorine ions have been implanted in the depth direction is shown as a graph in the figure.

【0048】図8(c)は、先述の工程で得られた半導
体装置のレジスト802を取り去ったあとに熱工程を施
し、フッ素イオンを注入されたシリコン領域803のフ
ッ素イオンをシリコンと反応させ、ガス化して空隙80
4を形成する工程である。さらに、エピタキシャルシリ
コン層805を形成する際の熱工程で、空隙804より
表面側にあるシリコンはアモルファス状態から単結晶化
し、その部分の単結晶シリコンは直下に絶縁性の空隙8
04を有することから、SOIデバイスを形成可能な領
域になる。
FIG. 8 (c) shows that after removing the resist 802 of the semiconductor device obtained in the above-described process, a heat process is performed to cause fluorine ions in the silicon region 803 into which fluorine ions have been implanted to react with silicon. Gasification and void 80
4. Further, in a thermal step of forming the epitaxial silicon layer 805, silicon on the surface side from the gap 804 is monocrystallized from an amorphous state, and the single crystal silicon in that portion is directly below the insulating gap 8
Since the semiconductor device has the semiconductor device 04, it becomes a region where an SOI device can be formed.

【0049】このようにして得られた空隙は、そこに冷
却用の媒体、例えばヘリウムガス、アンモニアガス、フ
レオンガス等を満たして循環させることで非常に効率の
よい放熱が可能になるという特徴があるのは先の実施例
と同様である。
The voids thus obtained are characterized in that extremely efficient heat radiation can be achieved by circulating the voids with a cooling medium such as helium gas, ammonia gas, freon gas or the like. This is the same as in the previous embodiment.

【0050】なお本発明の実施例では、空隙を満たすガ
スになる注入イオンとしてヘリウムを原料として用いた
が、他のガスになる元素、水素、窒素、ネオン、アルゴ
ン、クリプトン、キセノン、ラドン等を用いても同様な
効果が得られるのは明らかであり、それらも本発明の範
疇に属する。
In the embodiment of the present invention, helium is used as a raw material as an implanted ion to be a gas for filling the void. However, other elements such as hydrogen, nitrogen, neon, argon, krypton, xenon, and radon are used. Obviously, the same effect can be obtained even when used, and they are also included in the category of the present invention.

【0051】また同様に、シリコンと反応しガス化する
ことで空隙を形成する注入イオンとして本発明ではフッ
素を用いたが、他の元素、例えば塩素、ゲルマニウムな
どを用いても同様な効果が得られるのは明らかである。
ゲルマニウムを用いた場合は、酸化して得られる酸化ゲ
ルマニウムが1000度前後で容易に昇華可能であるこ
とを応用する。
Similarly, in the present invention, fluorine is used as an implanted ion which forms a void by reacting with silicon and gasifying it. However, the same effect can be obtained by using another element such as chlorine or germanium. Obviously.
When germanium is used, it is applied that germanium oxide obtained by oxidation can be easily sublimated at around 1000 degrees.

【0052】さらに、基板材料として単結晶シリコンを
代表として用いたが、他の半導体材料、ゲルマニウム、
ガリウム砒素、インジウム砒素、インジウム燐、ガリウ
ムアルミニウム砒素等を用いても全く効果は変わらない
ことを付け足しておく。
Furthermore, although single crystal silicon was used as a substrate material as a representative, other semiconductor materials, germanium,
It should be added that even if gallium arsenide, indium arsenide, indium phosphide, gallium aluminum arsenide or the like is used, the effect is not changed at all.

【0053】そしてこのようにして形成されたSOI基
板の表面は水面下に隠れた空隙の影響で波打つ形状にな
ってしまうが、化学機械研磨法(CMP法)等を用いて
容易に平坦化可能であり、その必要性がある場合でも対
処可能である。
The surface of the SOI substrate thus formed has a wavy shape under the influence of a void hidden under the water surface, but can be easily planarized by using a chemical mechanical polishing method (CMP method) or the like. Therefore, even if there is a need, it can be dealt with.

【0054】また、イオン注入の深度があまり大きくで
きない場合でも、空隙形成後にエピタキシャル成長を施
すことで所望の厚さの単結晶薄膜の形成が可能になると
いう特徴もある。
Further, even when the depth of ion implantation cannot be made so large, there is a feature that a single crystal thin film having a desired thickness can be formed by performing epitaxial growth after forming a void.

【0055】さらに本構造上に形成された配線は、二酸
化珪素より誘電率の低い気体をSOI構造の絶縁層とし
て用いるため、配線寄生容量が格段と減少し、より高い
周波数の伝搬が可能になるという特徴もある。
Further, in the wiring formed on this structure, a gas having a lower dielectric constant than silicon dioxide is used as the insulating layer of the SOI structure, so that the wiring parasitic capacitance is remarkably reduced and higher frequency propagation becomes possible. There is also a feature.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明による半導体装置を用いること
で、従来のSOI基板で問題になっていた放熱の問題の
抜本的な解決がはかれた。さらに従来のSOI構造より
も寄生容量が小さくなるため、より高速な素子、配線の
実現が可能になった。
By using the semiconductor device according to the present invention, the problem of heat dissipation, which has been a problem in the conventional SOI substrate, has been drastically solved. Furthermore, since the parasitic capacitance is smaller than that of the conventional SOI structure, higher-speed elements and wiring can be realized.

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

【図1】本発明による半導体装置の一実施例を示す斜視
図。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明による半導体装置の一実施例を示す斜視
図。
FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図3】図1に示す本発明による半導体装置の製造方法
の一例を示す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing one example of a method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 1;

【図4】図2に示す本発明による半導体装置の製造方法
の一例を示す斜視図。
FIG. 4 is a perspective view showing one example of a method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 2;

【図5】図2に示す本発明による半導体装置の製造方法
の一例を示す斜視図。
FIG. 5 is a perspective view showing one example of a method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 2;

【図6】図1に示す本発明による半導体装置の製造方法
の一例を示す斜視図。
6 is a perspective view showing one example of a method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 1;

【図7】図2に示す本発明による半導体装置の製造方法
の一例を示す斜視図。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 2;

【図8】図2に示す本発明による半導体装置の製造方法
の一例を示す斜視図。
FIG. 8 is a perspective view showing an example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 2;

【図9】従来の技術による半導体装置の製造方法の一例
を示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 単結晶シリコン基板 102 ヘリウムガスを有する空隙 201 単結晶シリコン基板 202 空隙領域 301 単結晶シリコン基板 302 レジスト 303 ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域 304 ヘリウムガスを有する空隙 401 単結晶シリコン基板 402 レジスト 403 ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域 404 空隙 501 単結晶シリコン基板 502 レジスト 503 フッ素イオンを注入されたシリコン領域 504 空隙 601 単結晶シリコン基板 602 レジスト 603 ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域 604 ヘリウムガスを有する空隙 605 エピタキシャルシリコン層 701 単結晶シリコン基板 702 レジスト 703 ヘリウムイオンを注入されたシリコン領域 704 空隙 705 エピタキシャルシリコン層 801 単結晶シリコン基板 802 レジスト 803 フッ素イオンを注入されたシリコン領域 804 空隙 805 エピタキシャルシリコン層 901 単結晶シリコン基板 902 酸素イオン 903 酸素イオンを注入されたシリコン領域 904 二酸化珪素薄膜 Reference Signs List 101 single-crystal silicon substrate 102 void having helium gas 201 single-crystal silicon substrate 202 void region 301 single-crystal silicon substrate 302 resist 303 silicon region implanted with helium ions 304 void having helium gas 401 single-crystal silicon substrate 402 resist 403 helium Ion-implanted silicon region 404 Void 501 Single-crystal silicon substrate 502 Resist 503 Fluorine ion-implanted silicon region 504 Void 601 Single-crystal silicon substrate 602 Resist 603 Helium ion-implanted silicon region 604 Void having helium gas 605 Epitaxial silicon layer 701 Single crystal silicon substrate 702 Resist 703 Silicon region implanted with helium ions 704 Void 705 Epitaxy Shall silicon layer 801 single crystal silicon substrate 802 resist 803 fluorine ions implanted silicon region 804 gap 805 epitaxial silicon layer 901 single crystal silicon substrate 902 oxygen ions 903 oxygen ion implanted silicon region 904 of silicon dioxide thin film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】単結晶シリコン基板の特定の深さの特定の
区画に、気体を含有する空隙を有することを特徴とする
半導体装置。
1. A semiconductor device having a gas-containing void in a specific section at a specific depth of a single crystal silicon substrate.
【請求項2】単結晶シリコン基板の特定の深さの特定の
区画に、該基板の外部に通ずる空隙を有することを特徴
とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a specific section of the single crystal silicon substrate at a specific depth has a gap communicating with the outside of the substrate.
【請求項3】単結晶シリコン基板の特定の深さの特定の
区画に気体を含有する空隙を形成するのに、該気体をイ
オン注入法を用いて導入する工程、および熱印加により
該気体イオンを気体分子に変成させる工程、該気体直上
のシリコンを単結晶化させる工程を用いることを特徴と
する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. A step of introducing a gas-containing void in a specific section at a specific depth of a single-crystal silicon substrate using an ion implantation method, and applying the gas ion by heat application. 2. The method according to claim 1, further comprising the steps of: transforming silicon into gas molecules; and monocrystallizing silicon immediately above the gas.
【請求項4】単結晶シリコン基板の特定の深さの特定の
区画に該基板の外部に通ずる空隙を形成するのに、該気
体をイオン注入法を用いて導入する工程、および熱印加
により該気体イオンを気体分子に変成させる工程、該気
体直上のシリコンを単結晶化させる工程を用いることを
特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
4. A step of introducing the gas using an ion implantation method to form a void communicating with the outside of the single crystal silicon substrate in a specific section at a specific depth, and applying the gas by applying heat. 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a step of transforming gas ions into gas molecules and a step of single-crystallizing silicon immediately above the gas are used.
【請求項5】単結晶シリコン基板の特定の深さの特定の
区画に該基板の外部に通ずる空隙を形成するのに、シリ
コンと反応してガス化する原料をイオン注入法を用いて
導入する工程、および熱印加により該反応を促進させる
工程、該領域直上のシリコンを単結晶化させる工程を用
いることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造
方法。
5. A material which reacts with silicon and is gasified is formed by ion implantation to form a void communicating with the outside of a single crystal silicon substrate in a specific section at a specific depth. 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a step of promoting the reaction by applying heat and a step of single-crystallizing silicon immediately above the region are used.
【請求項6】単結晶シリコン基板の特定の深さの特定の
区画に気体を含有する空隙を形成するのに、該気体をイ
オン注入法を用いて導入する工程、および熱印加により
該気体イオンを気体分子に変成させる工程、該気体直上
のシリコン上にエピタキシャル成長を行う工程を用いる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
法。
6. A step of introducing a gas-containing void in a specific section at a specific depth of a single-crystal silicon substrate using an ion implantation method, and applying the gas ion by applying heat. 2. The method according to claim 1, further comprising the steps of: transforming GaN into gas molecules; and performing epitaxial growth on silicon immediately above the gas.
【請求項7】単結晶シリコン基板の特定の深さの特定の
区画に該基板の外部に通ずる空隙を形成するのに、該気
体をイオン注入法を用いて導入する工程、および熱印加
により該気体イオンを気体分子に変成させる工程、該領
域直上のシリコン上にエピタキシャル成長を行う工程を
用いることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製
造方法。
7. A step of introducing the gas using an ion implantation method to form a void communicating with the outside of the single crystal silicon substrate in a specific section at a specific depth, and applying heat by applying heat. 3. The method according to claim 2, wherein a step of transforming gaseous ions into gaseous molecules and a step of performing epitaxial growth on silicon immediately above the region are used.
【請求項8】単結晶シリコン基板の特定の深さの特定の
区画に該基板の外部に通ずる空隙を形成するのに、シリ
コンと反応してガス化する原料をイオン注入法を用いて
導入する工程、および熱印加により該反応を促進させる
工程、該領域直上のシリコン上にエピタキシャル成長を
行う工程を用いることを特徴とする請求項2記載の半導
体装置の製造方法。
8. A material which reacts with silicon and is gasified is introduced by ion implantation to form a void communicating with the outside of the single crystal silicon substrate in a specific section at a specific depth at a specific depth. 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a step of promoting the reaction by applying heat and a step of performing epitaxial growth on silicon immediately above the region are used.
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