JPS61144036A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は誘電体で分離された集積回路の構造を有する半
導体装置およびその製造方法に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来この種の半導体およびその製造方法としてす７７４
７　（Ａｌ＊Ｏｓ）　マタＧｔスヒネｔｖ　（ＭｇＡｇ
１０４　）等の絶縁物上に単結晶シリコンをエピタキシ
ャル成長させ、そのエピタキシャル層に素子を形成する
製造方法で形成された半導体装置がある。しかし、サフ
ァイアまたはスピネル上にエピタキシャル成長されたシ
リコン単結晶の結晶性が悪いため、サファイアまたはス
ピネルとシリコンとの界面に大きなリーク電流が流れて
、消費電力が予想外に大きくなったり、移動度が半導体
単結晶基板のそれより低いため、予想はどには高速にな
らない、あるいはへテロエピタキシャル成長をさせるた
め歩留りが悪いという欠点が西すしかも大面積に高品質
な結晶が得られない欠点がある。また半導体素子を絶縁
物上に形成すると熱伝導が悪くなるという欠点も生じる
。

（発明の目的） 本発明はこれらの欠点を除去せしめ絶縁体上に結晶性の
良好な半導体装置を熱伝導の良い状態で大面積にわたっ
て均一に歩留り良く得ることを目的としている。更に本
発明はこのような半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。

（発明の構成） 本発明によれば支持基板上に絶縁層を介して半導体素子
形成層が設けられた半導体装置において、前記絶線層が
前記素子形成層から前記基板へ向かってダイアモンド層
、接着剤層の順に積層された２層からなることを特徴と
する半導体装置が得られる。

更に本発明によれば半導体単結晶基板上に素子分離領域
を設け、半導体部分に素子を形成した後、前記半導体装
置形成面を接着剤で保持基板に接着し、前記半導体基板
を裏面から研磨しながら除去して前記半導体装置が形成
された層を残し、除去した面にダイアモンド層を形成し
接着剤を介して、この面を支持基板に固定した後、前記
保持基板を除去することを特徴とする半導体装置の製造
方法が得られる。

ダイアモンドΦ熱膨張係数は８ｉに近いため、デバイス
層の変形が少なく、電気抵抗率は高いためデバイスを完
全に絶縁することができる効果を有するだけでなく熱伝
導率は８ｉに比べ４倍大きい利点を有するため、デバイ
ス層下面にダイアモンド層を用いることにより、デバイ
ス層で発生する熱の伝導が良く、デバイスの冷却効果を
良くすることができる。

（実施例） 次に図面に基づき本発明の半導体装置およびその製造方
法の一実施例について説明する。半導体としてシリコン
を用いた場合について述べる。

第１図は本発明によって得られた半導体装置を示し、第
２図（、）〜（ｆ）はその製造方法を示す。

第２図（ａｔから順に、第１図に示す半導体装置を得る
方法を説明する。単結晶シリコン基板１の表面に二酸化
シリコン（８ｉ０．）膜２を形成し、次に写真食刻法特
にドライエツチング等の微細加工技術を用いて、上記５
ｉＯ１膜２の所望の領域を除去し、残りの部分のｓ　ｉ
Ｏ，ＩＱｔ　２をマスクとして第２図（、）に示すごと
く基板に所望の深さと垂直形状を有する溝３をドライエ
ツチング法により形成する。

この溝は素子の分離領域となるため、分離溝幅を微細に
するほど、素子の集積度は向上する。次に、上記マスク
として用いた８ｉ０＠膜２を除去して、再度二酸化シリ
コン２ｍとシリコン窒化膜２ｂを基板全面に形成する。

かかる図を第２図（ｂ）に示す。

次に多結晶シリコン４を気相成長法により、分離溝３の
深さ以上の厚みに成長させて、分離溝３を埋め、通常の
ポリシング法等により表面を平担にし、その後シリコン
窒化膜２ｂをマスクとして、熱酸化を施すことにより、
分離溝内に埋めこまれた多結晶シリコン４の表面のみに
酸化膜２ｃが形成される。

次に、素子形成工程に入る。第２図（Ｃ）に続いて溝３
の中に埋め込まれた部分以外のシリコン窒化膜２ｂと酸
化膜２ａを除去した後、改めて、所望の厚さのゲート酸
化膜５を熱酸化法で形成し、次に多結晶シリコンでゲー
ト電極６を形成する。ゲート酸化膜６をマスクにして、
イオン注入法により、ソース領域７およびドレイン８を
形成し、その後例えばリンガラスのような層間絶縁膜９
をＣＶＤ法で埋積した後、コンタクトホールを形成し、
アルミ配線１０を形成すると第２図（ｄ）が得られ、Ｍ
Ｏ８集積回路の素子が形成できる。

次に素子形成面とシリコンウェハ等の保持基板１２を例
えばエポキシ樹脂等の接着剤１４で接着し、素子形成層
を除く単結晶シリコン基板１をメカノケミカルボリジン
グで除去する。前記メカノケミカルボリジングでは砥粒
としてコロイダルシリカを用い、化学液として有機アン
モニアを用いているため分＃ｇ３を被覆している二酸化
シリコン２ａは単結晶シリコン基板よりも加工速度が１
１５０以下とかなり小さいためポリシング加工を溝の深
さで止めることができ、素子形成層を容易に残すことが
できる。かかる図を第２図（ｅ）に示す。

る。かかる図を第２図（ｒ）に示す。

次に、グラファイト層１５を例えばエポキシまたはポリ
イミドからなる接着層１６で窒化アルミニウム等のセラ
ミックスや単結晶シリコンなどの支持基板１７に接着固
定し、次に保持基板１２を研磨もしくはエツチングによ
って除去する。最後に適切な溶剤たとえば塩化メチレン
やトリクロルエチレンを用いて接着剤１４を除去する。

このようにして第１図に示す半導体装置が得られる。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、良好な結
晶性を有する半導体層を容易に絶縁体上に形成すること
ができるとともに熱伝導率がシリコンの４倍というダイ
アモンドをデバイス層の下面に設けたことにより熱放射
がかなり良好な半導体装置を得ることができる。また素
子形成層の厚みは分離溝の深さにより自在に変えること
ができるＯ また、実施例において、接着剤１４にエポキシ系を用い
たが熱可塑性の接着剤例えば、ポリアミド系を用いれば
、加熱するだけで保持基板１２を除去することができ、
実施例におけるように研磨による除去をしなくてもよく
１石英ガラス基板なども保持基板として使える。

また、実施例において、ＭＯ８集積回路の形成を例にあ
げたがバイポーラ型集積回路等の他の種類の素子につい
ても同様に作ることができる。さらに、実施例ではシリ
コン基板について述べたが、他の半導体単結晶基板、例
えば砒化ガリウムやインジウムリンについても本発明を
用いることができる。また素子分離法としてはＬＯＣＯ
ａ法やその変形など絶縁物で素子分離する方法であれば
用いることができる。また、本実施例では１層のデバイ
ス構造について示したが多層デバイス構造でも有効であ
る。

（発明の効果） 本発明によれば従来の８０Ｉ構造の熱伝導性の悪さ、特
に多層の８０Ｉにしたときの熱伝導性の悪さ、リーク電
流、移動度等の結晶性の悪さを改善することができ、素
子の低消費電力化、高速化、集積度の向上等と、そのよ
うな素子を大面積に歩留り良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置の一実施例の断面図、第２
図（、）〜（ｆ）は本発明の方法による半導体装置の製
造方法を示す断面図である。 １・・・単結晶シリコン基板、 ２、２ａ、　２ｃ　　・二酸化シリコン膜、２ｂ・・・
シリコン窒化膜、 ３・・・溝１．　　　　４・・・多績晶シリコン、５・
・・ゲート酸化膜、　６・・・ゲート電極、７・・・リ
ース、　　　　　８・・・ドレイン、９・・・層間絶縁
膜、　　１０・・・アルミ配線、１２・・・保持基板、
　　１４・・・接着剤、１５・・・ダイアモンド、１６
・・・接着剤、１７・・・支持基板。 −”１ 廖堰人ｌＦ垣士　円涼　　晋　−、） χ゛′ 和 因　　　　　　　　　　国 Ｃ％Ｊ　　　　　　　　　　　　　へ 和　　　　　　　　　　和 国　　　　　　　　　　　　因 Ｃ％Ｊ　　　　　　　　　　　　　　　　　〜−ｆ１＋
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、支持基板上に絶縁層を介して半導体素子形成層が設
   けられた半導体装置において、前記絶縁層が前記素子形
   成層から前記基板へ向かってダイアモンド層、接着剤層
   の順に積層された２層からなることを特徴とする半導体
   装置。 ２、半導体単結晶基板上に素子分離領域を設け、半導体
   部分に素子を形成した後、前記半導体装置形成面を接着
   剤で保持基板に接着し、前記半導体基板を裏面から研磨
   しながら除去して前記半導体装置が形成された層を残し
   、除去した面にダイアモンド層を形成し接着剤を介して
   、この面を支持基板に固定した後、前記保持基板を除去
   することを特徴とする半導体装置の製造方法。