[发明专利]半导体装置以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明关于一种SOI(Silicon on Insulator；绝缘体上硅)结构的半导体装置 及其制造方法。注意，在本说明书中半导体装置是指能够通过利用半导体特性 工作的所有的装置。

背景技术

近年来，在VLSI技术飞跃地进步的情况下，可以实现高速化、低耗电量 化的SOI结构引人注目。该技术是利用单晶硅薄膜作为现有的由块状单晶硅形 成的电场效应晶体管(FET；Field Effect Transistor)的活性区域(沟道形成区 域)的技术。并且已知通过使用SOI结构来制造MOS型电场效应晶体管 (MOSFET；Metal Oxide Semiconductor)，可以使寄生电容小于现有的使用块 状单晶硅衬底的情况，且有利于高速化。

作为具有SOI结构的衬底(以下也称为SOI衬底)，可以举出SIMOX衬 底以及贴合衬底等。例如，对SIMOX衬底来说，可以通过对单晶硅衬底注入 氧离子，并在1300℃以上进行热处理来形成埋氧(BOX；Buried Oxide)层， 来在其表面上形成单晶硅薄膜，而得到SOI结构。SIMOX衬底由于可以对氧 离子的注入进行精密地控制进而可以控制性良好地形成膜厚均匀的单晶硅薄 膜，但是注入氧离子需要较长时间所以在时间和成本上存在问题。此外，还存 在当注入氧离子时容易对单晶硅膜造成损坏的问题。

对贴合衬底(SOI衬底)来说，可以通过以中间夹着氧化膜的方式将两个 单晶硅衬底(支撑衬底以及键合衬底)贴合，并且从其一的单晶硅衬底(支撑 衬底)的背面(不是贴合面的面)进行磨削·抛光，来实现薄膜化，从而形成 单晶硅薄膜而得到。由于通过磨削·抛光难以得到均匀且较薄的单晶硅薄膜， 所以提案一种利用氢离子注入达到薄膜化的被称为智能切割(注册商标)的技 术(例如，参照专利文献1)。

[专利文献1]日本专利申请公开H5-211128号公报

发明内容

但是，在现有的SOI衬底中，由于将单晶硅片用于支撑衬底，因此难以实 现大面积化。鉴于上述问题，本发明的目的在于：提供一种可以实现大面积化 的半导体装置的制造方法；提供一种效率高的半导体装置的制造方法；在使用 含有杂质元素之类的大面积衬底时，提供一种可靠性高的半导体装置。此外， 提供一种使用了上述制造方法的半导体装置。

在本发明中，为了实现半导体装置的大面积化以及制造效率的提高，通过 同时处理多个半导体衬底的方法来制造SOI衬底。具体地说，是使用可以同时 处理多个单晶半导体衬底的浅盘来进行一系列的工序。在此，浅盘提供有用来 保持单晶半导体衬底的凹部。此外，通过设置对制造成的半导体元件特性产生 影响的杂质元素起到阻挡层作用的绝缘层，以防止半导体元件特性的退化。

本发明的一种半导体装置，包括：含有对半导体元件特性产生影响的杂质 元素的衬底；衬底上的接合层；接合层上的对杂质元素起到阻挡层作用的第一 绝缘层；由第一绝缘层上的多个单晶半导体层之一形成的多个半导体元件，其 中以覆盖多个半导体元件的方式设置有用作阻挡层的第二绝缘层。

本发明的另一种半导体装置，包括：含有对半导体元件特性产生影响的杂 质元素的衬底；衬底上的对杂质元素起到阻挡层作用的第一绝缘层；第一绝缘 层上的接合层；由接合层上的多个单晶半导体层之一形成的多个半导体元件， 其中以覆盖多个半导体元件的方式设置有用作阻挡层的第二绝缘层。

在上述内容中，第一绝缘层还存在于多个单晶半导体层之一与相邻的另一 个单晶半导体层之间的空隙的区域内。该空隙优选为0.5mm以下。在接合层 和单晶半导体层之间也可以包括第三绝缘层。

此外，在上述内容中，第一绝缘层可以采用氧氮化硅膜和氮氧化硅膜的叠 层结构。第二绝缘层可以采用氧氮化硅膜和氮氧化硅膜的叠层结构。

利用上述半导体装置可以提供各种各样的电子设备。