[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

所公开的发明的技术领域涉及一种半导体装置及其制造方法。

背景技术

近年来，对使用SOI(Silicon On Insulator：绝缘体上硅)衬底而代替块状硅晶片的集成电路进行开发。通过有效地利用形成在绝缘层上的薄单晶硅层的特长，可以将集成电路中的晶体管形成为彼此完全分离，并且可以将晶体管做成完全耗尽型。因此，可以实现高集成、高速驱动、低耗电量等附加价值高的半导体集成电路。在对使用这种SOI衬底的LSI的开发中，通过利用多层布线技术来缩小芯片的面积，提高工作频率，并且实现处理能力的提高。

作为这种SOI衬底的制造方法，提出了利用智能切割法将单晶硅层形成在由玻璃构成的支撑衬底上的方法(例如，参照专利文件1)。对玻璃衬底来说，其大面积化比硅晶片的大面积化更容易，并且廉价，所以通过将玻璃衬底用作基底衬底，可以制造面积大且廉价的SOI衬底。

[专利文件1]日本特开平11-163363号公报

如上所述，在将玻璃衬底用作基底衬底的情况下，有如下优点：通过有效地利用衬底的面积大且廉价的特征，可以以低成本提供半导体装置。

另一方面，在将玻璃衬底用作基底衬底的情况下，起因于玻璃衬底由绝缘材料构成的事实，而有可能发生各种各样的问题。例如，在作为SOI衬底的结构而采用由玻璃衬底、玻璃衬底上的绝缘层、绝缘层上的半导体层构成的叠层结构的情况下，半导体层的下部的绝缘领域的厚度成为绝缘层的厚度与玻璃衬底的厚度之和，所以半导体层的下部的绝缘区域的厚度明显大于形成在硅晶片上的绝缘层的厚度。因此，有可能发生在使用硅等的衬底的情况下不能预料的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本说明书等(至少包括权利要求书、说明书、附图)所公开的发明的一种方式的目的之一在于提供一种解决在使用以玻璃衬底为首的具有绝缘表面的衬底的情况下有可能发生的问题的半导体装置。

在所公开的发明的一种方式中，利用具有如下结构的衬底来制造半导体装置：在具有绝缘表面的衬底上层叠有导电层、绝缘层、半导体层。

例如，根据所公开的发明的一种方式的半导体装置的制造方法，其特征在于包括如下步骤：通过对接合衬底添加离子，在接合衬底中形成脆化区；在具有绝缘表面的基底衬底的一个表面形成导电层；将接合衬底和基底衬底粘合在一起而中间在夹着绝缘层；通过对接合衬底进行加热，在脆化区中分离接合衬底，来在基底衬底上形成导电层、绝缘层以及半导体层的叠层结构；通过对半导体层进行构图，来形成岛状半导体层；覆盖岛状半导体层地形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成栅电极；通过对岛状半导体层选择性地添加杂质元素，来形成沟道形成区、第一杂质区、第二杂质区、以及沟道形成区与第二杂质区之间的第三杂质区；形成电连接到第一杂质区的第一电极和电连接到第二杂质区的第二电极。

另外，根据所公开的发明的一种方式的半导体装置的制造方法包括如下步骤：通过对接合衬底添加离子，在接合衬底中形成脆化区；在接合衬底的一个表面上形成第一绝缘层，在第一绝缘层上形成导电层，在导电层上形成第二绝缘层；在具有绝缘表面的基底衬底的一个表面上形成第三绝缘层；将接合衬底和基底衬底粘合在一起而在中间夹着第二绝缘层以及第三绝缘层；通过对接合衬底进行加热，在脆化区中分离接合衬底，来在基底衬底上形成第三绝缘层、第二绝缘层、导电层、第一绝缘层以及半导体层的叠层结构；通过对半导体层进行构图，来形成岛状半导体层；覆盖岛状半导体层地形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成栅电极；通过对岛状半导体层选择性地添加杂质元素，来形成沟道形成区、第一杂质区、第二杂质区、以及沟道形成区与第二杂质区之间的第三杂质区；形成电连接到第一杂质区的第一电极和电连接到第二杂质区的第二电极。此外，在该一种方式中，也可以在接合衬底的一个表面上形成第一绝缘层之前、形成第一绝缘层之后、形成导电层之后、或者形成第二绝缘层之后的任一情况下进行对接合衬底添加离子来形成脆化区的工序。

此外，在上述方案中，也可以在形成脆化区之前在接合衬底的一个表面上形成保护绝缘层。此外，接合衬底优选为单晶硅衬底或者单晶碳化硅衬底。

根据所公开的发明的一种方式的半导体装置包括：具有绝缘表面的基底衬底；绝缘表面上的导电层；导电层上的绝缘层；绝缘层上的包括沟道形成区、第一杂质区、第二杂质区、以及沟道形成区与第二杂质区之间的第三杂质区的半导体层；覆盖半导体层的栅极绝缘层；栅极绝缘层上的栅电极；电连接到第一杂质区的第一电极和电连接到第二杂质区的第二电极，其中，导电层被保持为规定电位。