JP2000340683A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000340683A
JP2000340683A JP11146299A JP14629999A JP2000340683A JP 2000340683 A JP2000340683 A JP 2000340683A JP 11146299 A JP11146299 A JP 11146299A JP 14629999 A JP14629999 A JP 14629999A JP 2000340683 A JP2000340683 A JP 2000340683A
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JP
Japan
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active layer
region
semiconductor
forming
semiconductor element
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JP11146299A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihiko Kiritani
範彦 桐谷
Shiro Tsujioka
史郎 辻岡
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce resistance of a power element and increase withstanding voltage of a peripheral circuit at the same time in a semiconductor device, which has a power semiconductor element and a peripheral circuit for the power semiconductor element formed on one and the same semiconductor substrate. SOLUTION: A semiconductor device, wherein a power semiconductor element and a semiconductor element for a circuit which constitutes a peripheral circuit of the power semiconductor element are formed on one and the same semiconductor substrate, is insulated and isolated. In such a semiconductor device, embedded regions 16, 17 are formed on a semiconductor base substrate 1 via an insulation film 3 and an active layer 2 is formed on the buried regions 16, 17. In the active layer 2, the power semiconductor element and the semiconductor element for a circuit are formed. The height of the embedded region 16 on the power semiconductor element side is larger than that of the embedded region 17 on the side of the semiconductor element for circuit.

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、半導体装置および
その製造方法に関し、特に電力用半導体素子とその周辺
回路を同一半導体基板上に形成する半導体装置およびそ
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device in which a power semiconductor element and its peripheral circuit are formed on the same semiconductor substrate and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電力用半導体素子(パワー素子)
と、このパワー素子を例えば駆動させたりする周辺回路
とが同一半導体基板上に形成された半導体装置が知られ
ており、この半導体装置を図8を用いて説明する。
この半導体装置は、パワー素子として横形MOSFET
(以下、LDMOSFETと記す)と、周辺回路として
NPNバイポーラトランジスタが形成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, power semiconductor devices (power devices)
And a semiconductor device in which a peripheral circuit for driving the power element, for example, is formed on the same semiconductor substrate. This semiconductor device will be described with reference to FIG.
This semiconductor device uses a horizontal MOSFET as a power element.
(Hereinafter referred to as LDMOSFET), and an NPN bipolar transistor is formed as a peripheral circuit.

【0003】1は半導体支持基板で、この半導体支持基
板1上に酸化膜3を介して活性領域であるN型のシリコ
ン活性層2が形成され、いわゆるSOI構造となってい
る。シリコン活性層2には、表面から酸化膜3に至るま
で溝が形成され、この溝には、側面および底面に形成さ
れた酸化膜6を介して、ポリシリコン8が充填されてお
り、後述する素子形成領域4、5をそれぞれ絶縁分離し
ている。 酸化膜3上には、高濃度のN+型埋込領域7が
素子領域4、5に渡り、同じ深さで形成されている。
[0003] Reference numeral 1 denotes a semiconductor support substrate, on which an N-type silicon active layer 2 as an active region is formed via an oxide film 3 to form a so-called SOI structure. A groove is formed in the silicon active layer 2 from the surface to the oxide film 3. The groove is filled with polysilicon 8 via an oxide film 6 formed on the side and bottom surfaces, which will be described later. The element formation regions 4 and 5 are insulated from each other. On the oxide film 3, a high concentration N + type buried region 7 is formed at the same depth over the element regions 4 and 5.

【0004】次にパワー素子であるLDMOSFETが
形成される素子形成領域4について説明を行う。10は
活性層2表面に形成されたP型ウエル領域であり、この
P型ウエル領域10の表面には、N+型ソース領域9が
形成されている。また活性層3表面のP型ウエル領域1
0が形成されていない部分には、N+型ドレイン領域1
1がP型ウエル領域10表面からN+埋込領域7に至る
まで形成されている。14は活性層2上に形成された絶
縁膜であり、P型ウエル領域10上のソース領域9が形
成されていない部分には、絶縁膜14を介してポリシリ
コンからなるゲート電極13が形成されている。またソ
ース領域9、ドレイン領域11、ゲート電極13は絶縁
膜14上の開口部を介して、アルミからなるソース配線
30、ドレイン配線28、ゲート配線29とそれぞれ接
続されている。
Next, an element forming region 4 in which an LDMOSFET as a power element is formed will be described. Reference numeral 10 denotes a P-type well region formed on the surface of the active layer 2, and an N + -type source region 9 is formed on the surface of the P-type well region 10. Also, a P-type well region 1 on the surface of the active layer 3
0 is not formed in the N + type drain region 1
1 are formed from the surface of the P-type well region 10 to the N + buried region 7. Reference numeral 14 denotes an insulating film formed on the active layer 2, and a gate electrode 13 made of polysilicon is formed on the P-type well region 10 where the source region 9 is not formed via the insulating film 14. ing. Further, the source region 9, the drain region 11, and the gate electrode 13 are connected to a source wiring 30, a drain wiring 28, and a gate wiring 29 made of aluminum via openings on the insulating film 14, respectively.

【0005】次いで、動作を説明すると、ドレイン配線
28とソース配線30との間に所定の電圧を印加した状
態で、ゲート配線29にしきい値以上の電圧を印加する
と、ゲート電極13直下のウエル領域10表面にチャネ
ル12が形成され、電流がドレイン領域11からN+埋
込領域、活性層2、チヤネル12、ソース領域9へと流
れて、トランジスタとしてオン動作する。
Next, the operation will be described. In the state where a predetermined voltage is applied between the drain wiring 28 and the source wiring 30 and a voltage higher than the threshold voltage is applied to the gate wiring 29, the well region immediately below the gate electrode 13 is formed. A channel 12 is formed on the surface 10, and a current flows from the drain region 11 to the N + buried region, the active layer 2, the channel 12, and the source region 9 to turn on as a transistor.

【0006】次に周辺回路であるバイポーラトランジス
タが形成されている素子形成領域5について説明する。
22はシリコン活性層2からなるN型コレクタ領域
であり、このコレクタ領域22表面には、P型ベース領
域23が形成されている。P型ベース領域23の表面に
は、N+型エミッタ領域24、P+型ベース・コンタクト
領域31が形成されている。またコレクタ領域22の表
面には、N+型コレクタ・コンタクト領域21が形成さ
れている。これらのN+型コレクタ・コンタクト領域2
7、P+型ベース.コンタクト領域31、N+型エミッタ
領域24は、絶縁膜14に形成された開口部を介して、
コレクタ配線27、ベース配線26、エミッタ配線25
とそれぞれ接続されている。
Next, an element forming region 5 in which a bipolar transistor as a peripheral circuit is formed will be described.
Reference numeral 22 denotes an N-type collector region made of the silicon active layer 2, and a P-type base region 23 is formed on the surface of the collector region 22. On the surface of the P-type base region 23, an N + -type emitter region 24 and a P + -type base contact region 31 are formed. On the surface of the collector region 22, an N + type collector contact region 21 is formed. These N + type collector contact regions 2
7, P + type base. The contact region 31 and the N + -type emitter region 24 are formed through an opening formed in the insulating film 14.
Collector wiring 27, base wiring 26, emitter wiring 25
And are connected respectively.

【0007】このように構成された半導体装置におい
て、素子形成領域4に形成されたLDMOSFETは、
N+型ドレイン領域11の深さ、すなわちP型ウエル領
域10の底面とN+型埋込領域7の表面との距離が短い
ほど、その電流経路が短いため、オン抵抗を低くするこ
とができる。また素子形成領域5に形成されたバイポー
ラトランジスタのベ―ス・コレクタ間の耐圧は、ベース
領域23の底面とN+型埋込領域7の表面との距離が長
いほど、その耐圧を高くすることができる。
In the semiconductor device thus configured, the LDMOSFET formed in the element forming region 4 is
The shorter the depth of the N + type drain region 11, that is, the shorter the distance between the bottom surface of the P type well region 10 and the surface of the N + type buried region 7, the shorter the current path, so that the on-resistance can be reduced. . The withstand voltage between the base and the collector of the bipolar transistor formed in the element formation region 5 should be increased as the distance between the bottom surface of the base region 23 and the surface of the N + type buried region 7 increases. Can be.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の半
導体装置においては、N+型埋込領域7を同一の工程で
形成していたので、N+型埋込領域7の深さが素子形成
領域4、5で一定の深さになってしまい、素子形成領域
4に形成されたパワー素子の低抵抗と、素子形成領域5
に形成された周辺回路の高耐圧を両立することが困難で
あった。
However, in the conventional semiconductor device, since the N + type buried region 7 is formed in the same step, the depth of the N + type buried region 7 is reduced. 5, the depth becomes constant, and the low resistance of the power element formed in the element forming region 4 and the element forming region 5
It is difficult to achieve both the high withstand voltage of the peripheral circuit formed at the same time.

【0009】本発明は上記問題点を鑑みて、パワー素子
とそのパワー素子の周辺回路とが同一半導体基板上に形
成された半導体装置において、パワー素子の低抵抗と、
周辺回路の高耐圧とを両立することのできる半導体装置
およびその製造方法を提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides a semiconductor device in which a power element and a peripheral circuit of the power element are formed on the same semiconductor substrate.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of achieving both high withstand voltage of a peripheral circuit and a method of manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1の発明では、半導体支持基板上に絶縁膜
を介して形成される埋込領域と、この埋込領域上に形成
される活性層と、この活性層表面から絶縁膜に達するま
で形成された溝と、この溝を少なくとも絶縁体で充填す
ることで、活性層を第1活性層と第2活性層に絶縁分離
する絶縁分離領域と、第1活性層の底部に形成された電
力用埋込領域と、第2活性層の底部に形成されると共
に、電力用埋込領域の高さよりも低い回路用埋込領域と
を備え、第1活性層表面には電力用半導体素子が形成さ
れ、第2活性層表面には回路用半導体素子が形成される
ように構成した。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a buried region formed on a semiconductor support substrate via an insulating film, and a buried region formed on the buried region. The active layer, a groove formed from the surface of the active layer to the insulating film, and filling the groove with at least an insulator to insulate and separate the active layer into a first active layer and a second active layer. An insulating isolation region, a power buried region formed at the bottom of the first active layer, and a circuit buried region formed at the bottom of the second active layer and lower than the height of the power buried region. The power semiconductor device is formed on the surface of the first active layer, and the circuit semiconductor device is formed on the surface of the second active layer.

【0011】また請求項2の発明においては、第1半導
体基板上に絶縁膜を形成する工程と、第2半導体基板の
裏面から溝を形成する工程と、この溝を少なくとも絶縁
体で充填することで、第1活性層及び第2活性層に絶縁
分離する工程と、第1活性層裏面に所定の拡散定数の第
1不純物を注入する工程と、第2活性層裏面に第1不純
物よりも拡散定数の低い第2不純物を注入する工程と、
第1及び第2活性層にそれぞれ注入された第1及び第2
不純物を拡散する工程と、第1半導体基板表面と、第2
半導体基板の表面とを接合する工程と、第1活性層に電
力用半導体素子を形成する工程と、第2活性層に回路用
半導体素子を形成する工程とから構成した。
Further, in the invention according to claim 2, a step of forming an insulating film on the first semiconductor substrate, a step of forming a groove from the back surface of the second semiconductor substrate, and filling the groove with at least an insulator A step of insulating and separating the first active layer and the second active layer; a step of implanting a first impurity having a predetermined diffusion constant into the back surface of the first active layer; Implanting a second impurity having a low constant;
First and second implanted into the first and second active layers, respectively.
A step of diffusing impurities; a first semiconductor substrate surface;
The method includes a step of joining a surface of a semiconductor substrate, a step of forming a power semiconductor element on the first active layer, and a step of forming a circuit semiconductor element on the second active layer.

【0012】また請求項3の発明においては、第1半導
体基板上に絶縁膜を形成する工程と、第2半導体基板の
裏面から溝を形成する工程と、この溝を少なくとも絶縁
体で充填することで、第1活性層及び第2活性層に絶縁
分離する工程と、第1活性層裏面に所定の加速電圧にて
第1不純物を注入する工程と、第2活性層裏面に前記第
1不純物よりも加速電圧の低い第2不純物を注入する工
程と、第1及び第2活性層にそれぞれ注入された第1及
び第2不純物を拡散する工程と、第1半導体基板表面
と、第2半導体基板の表面とを接合する工程と、第1活
性層に電力用半導体素子を形成する工程と、第2活性層
に回路用半導体素子を形成する工程とから構成した。
According to a third aspect of the present invention, a step of forming an insulating film on the first semiconductor substrate, a step of forming a groove from the back surface of the second semiconductor substrate, and filling the groove with at least an insulator A step of isolating the first active layer and the second active layer, a step of injecting a first impurity into the back surface of the first active layer at a predetermined acceleration voltage, and a step of implanting the first impurity into the back surface of the second active layer. Implanting a second impurity having a low accelerating voltage; diffusing the first and second impurities implanted into the first and second active layers, respectively; It consisted of a step of bonding to the surface, a step of forming a power semiconductor element on the first active layer, and a step of forming a circuit semiconductor element on the second active layer.

【0013】[0013]

【発明の効果】請求項1記載の発明においては、活性層
を第1活性層と第2活性層に絶縁分離領域によって絶縁
分離して、第1活性層の底部に電力用埋込領域を形成
し、第2活性層の底部に電力用埋込領域の高さよりも低
い回路用埋込領域を形成し、第1活性層表面には電力用
半導体素子が形成され、第2活性層表面には回路用半導
体素子が形成されるように構成したので、電力用半導体
素子とその電力用半導体素子の周辺回路とが同一半導体
基板上に形成された半導体装置において、電力用半導体
素子の低抵抗と、周辺回路の高耐圧を簡単に両立するこ
とができる。
According to the first aspect of the present invention, the active layer is insulated and separated into the first active layer and the second active layer by the insulating separation region, and a power buried region is formed at the bottom of the first active layer. A circuit buried region lower than the power buried region is formed at the bottom of the second active layer; a power semiconductor element is formed on the surface of the first active layer; Since the configuration is such that the circuit semiconductor element is formed, in a semiconductor device in which the power semiconductor element and the peripheral circuit of the power semiconductor element are formed on the same semiconductor substrate, the low resistance of the power semiconductor element, The high withstand voltage of the peripheral circuit can be easily compatible.

【0014】また請求項2の発明においては、活性層を
第1活性層及び第2活性層に絶縁分離する工程と、第1
活性層裏面に所定の拡散定数の第1不純物を注入する工
程と、第2活性層裏面に第1不純物よりも拡散定数の低
い第2不純物を注入する工程と、第1及び第2活性層に
それぞれ注入された第1及び第2不純物を拡散する工程
と、第1半導体基板表面と、第2半導体基板の表面とを
接合する工程と、第1活性層に電力用半導体素子を形成
する工程と、第2活性層に回路用半導体素子を形成する
工程とから構成したので、電力用半導体素子とその電力
用半導体素子の周辺回路とが同一半導体基板上に形成さ
れた半導体装置において、電力用半導体素子の低抵抗
と、周辺回路の高耐圧を簡単に両立することができる半
導体装置の製造方法を提供することができる。
According to the second aspect of the present invention, the step of insulatingly separating the active layer into a first active layer and a second active layer;
Implanting a first impurity having a predetermined diffusion constant into the back surface of the active layer, implanting a second impurity having a lower diffusion constant than the first impurity into the back surface of the second active layer, and implanting a first impurity into the first and second active layers. Diffusing the implanted first and second impurities, joining the first semiconductor substrate surface and the second semiconductor substrate surface, and forming a power semiconductor element on the first active layer; Forming a circuit semiconductor element on the second active layer, the power semiconductor element and a peripheral circuit of the power semiconductor element are formed on the same semiconductor substrate. It is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of easily achieving both low resistance of an element and high withstand voltage of a peripheral circuit.

【0015】また請求項3の発明においては、活性層を
第1活性層及び第2活性層に絶縁分離する工程と、第1
活性層裏面に所定の加速電圧で第1不純物を注入する工
程と、第2活性層裏面に第1不純物よりも加速電圧の低
い第2不純物を注入する工程と、第1及び第2活性層に
それぞれ注入された第1及び第2不純物を拡散する工程
と、第1半導体基板表面と、第2半導体基板の表面とを
接合する工程と、第1活性層に電力用半導体素子を形成
する工程と、第2活性層に回路用半導体素子を形成する
工程とから構成したので、電力用半導体素子とその電力
用半導体素子の周辺回路とが同一半導体基板上に形成さ
れた半導体装置において、電力用半導体素子の低抵抗
と、周辺回路の高耐圧を簡単に両立することができる半
導体装置の製造方法を提供することができる。
Further, in the invention according to claim 3, a step of insulatingly separating the active layer into a first active layer and a second active layer;
Implanting a first impurity into the back surface of the active layer with a predetermined acceleration voltage, implanting a second impurity into the back surface of the second active layer with an acceleration voltage lower than the first impurity, and implanting a first impurity into the first and second active layers. Diffusing the implanted first and second impurities, joining the first semiconductor substrate surface and the second semiconductor substrate surface, and forming a power semiconductor element on the first active layer; Forming a circuit semiconductor element on the second active layer, the power semiconductor element and a peripheral circuit of the power semiconductor element are formed on the same semiconductor substrate. It is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of easily achieving both low resistance of an element and high withstand voltage of a peripheral circuit.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図1〜図
7を用いて説明する。 図1は本発明の半導体装置の
構成を示す断面図である。 この半導体装置は、パワ
ー素子として横形MOSFET(以下、LDMOSFE
Tと記す)と、周辺回路としてNPNバイポーラトラン
ジスタが形成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device of the present invention. This semiconductor device has a lateral MOSFET (hereinafter, LDMOSFE) as a power element.
T), an NPN bipolar transistor is formed as a peripheral circuit.

【0017】1は半導体支持基板で、この半導体支持基
板1上に酸化膜3を介して活性領域であるN型のシリコ
ン活性層2が形成され、いわゆるSOI構造となってい
る。シリコン活性層2には、表面から酸化膜3に至るま
で溝が形成され、この溝には、側面および底面に形成さ
れた酸化膜6を介して、ポリシリコン8が充填されてお
り、後述する素子形成領域4、5をそれぞれ絶縁分離し
ている。この酸化膜6とポリシリコン8とで、絶縁分離
領域を形成している。素子形成領域4の酸化膜3上に
は、高濃度のN+型埋込領域16が、素子形成領域5の
酸化膜3上には高濃度のN+型埋込領域17が形成され
ている。 素子形成領域4に形成されたN+型埋込領域
16の高さは、素子形成領域5に形成された高濃度のN
+型埋込領域17の高さよりも高く形成されている。
Reference numeral 1 denotes a semiconductor support substrate, on which an N-type silicon active layer 2 as an active region is formed via an oxide film 3 to form a so-called SOI structure. A groove is formed in the silicon active layer 2 from the surface to the oxide film 3. The groove is filled with polysilicon 8 via an oxide film 6 formed on the side and bottom surfaces, which will be described later. The element formation regions 4 and 5 are insulated from each other. The oxide film 6 and the polysilicon 8 form an insulating isolation region. A high-concentration N + -type buried region 16 is formed on the oxide film 3 in the element formation region 4, and a high-concentration N + -type buried region 17 is formed on the oxide film 3 in the element formation region 5. . The height of the N + type buried region 16 formed in the element formation region 4 is
It is formed higher than the height of the + type buried region 17.

【0018】次にパワー素子であるLDMOSFETが
形成される素子形成領域4について説明を行う。 こ
の素子形成領域4の活性層2が特許請求の範囲の第1活
性層に相当する。10は活性層2表面に形成されたP型
ウエル領域であり、このP型ウエル領域10の表面に
は、N+型ソース領域9が形成されている。また活性層
2表面のP型ウエル領域10が形成されていない部分に
は、N+型ドレイン領域11がP型ウエル領域10表面
から酸化膜3に至るまで形成されている。14は活性層
2上に形成された絶縁膜であり、P型ウエル領域10上
のソース領域9が形成されていない部分には、絶縁膜1
4を介してポリシリコンからなるゲート電極13が形成
されている。またソース領域9、ドレイン領域11、ゲ
ート電極13上には絶縁膜14上の開口部を介して、ア
ルミからなるソース配線30、ドレイン配線28、ゲー
ト配線29とそれぞれ接続されている。
Next, the element formation region 4 where the LDMOSFET as a power element is formed will be described. The active layer 2 in the element formation region 4 corresponds to a first active layer in the claims. Reference numeral 10 denotes a P-type well region formed on the surface of the active layer 2, and an N + -type source region 9 is formed on the surface of the P-type well region 10. In a portion of the surface of the active layer 2 where the P-type well region 10 is not formed, an N + -type drain region 11 is formed from the surface of the P-type well region 10 to the oxide film 3. Reference numeral 14 denotes an insulating film formed on the active layer 2, and a portion of the P-type well region 10 where the source region 9 is not formed is an insulating film 1
4, a gate electrode 13 made of polysilicon is formed. On the source region 9, the drain region 11, and the gate electrode 13, the source line 30, the drain line 28, and the gate line 29 made of aluminum are connected via openings on the insulating film 14, respectively.

【0019】次いで、動作を説明すると、ドレイン配線
28とソース配線30との間に所定の電圧を印加した状
態で、ゲート配線29にしきい値以上の電圧を印加する
と、ゲート電極13直下のP型ウエル領域10表面にチ
ャネル12が形成され、電流がN+型ドレイン領域11
からN+型埋込領域16、活性層2、チャネル12、ソ
ース領域9へと流れて、トランジスタとしてオン動作す
る。
Next, the operation will be described. In the state where a predetermined voltage is applied between the drain wiring 28 and the source wiring 30, when a voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied to the gate wiring 29, the P A channel 12 is formed on the surface of the well region 10 and a current is applied to the N + type drain region 11.
Flows from the N + -type buried region 16, the active layer 2, the channel 12, and the source region 9 to turn on as a transistor.

【0020】次に周辺回路であるバイポーラトランジス
タが形成されている素子形成領域5について説明する。
この素子形成領域5の活性層2が特許請求の範囲の
第2活性層に相当する。22はシリコン活性層2からな
るN型コレクタ領域であり、このN型コレクタ領域22
表面には、P型ベース領域23が形成されている。P型
ベース領域23の表面には、N+型エミッタ領域24、
P+型ベース・コンタクト領域31が形成されている。
またN型コレクタ領域22の表面には、N+型コレクタ
・コンタクト領域21が形成されている。これらのN+
型コレクタ・コンタクト領域21、P+型ベース・コン
タクト領域31、N+型エミッタ領域24は、絶縁膜1
4に形成された開口部を介して、コレクタ配線27、ベ
ース配線26、エミッタ配線25とそれぞれ接続されて
いる。
Next, a description will be given of the element forming region 5 in which a bipolar transistor as a peripheral circuit is formed.
The active layer 2 in the element formation region 5 corresponds to a second active layer in the claims. Reference numeral 22 denotes an N-type collector region made of the silicon active layer 2;
A P-type base region 23 is formed on the surface. On the surface of the P-type base region 23, an N + -type emitter region 24,
A P + type base contact region 31 is formed.
An N + -type collector contact region 21 is formed on the surface of the N-type collector region 22. These N +
Collector contact region 21, P + type base contact region 31, and N + type emitter region 24
4 are connected to the collector wiring 27, the base wiring 26, and the emitter wiring 25, respectively, through the openings formed in the wiring 4.

【0021】次に図2〜図7を用いて、本発明の実施の
形態の半導体装置の製造方法を説明する。 まず、支
持基板となる半導体支持基板1上の全面に絶縁膜である
酸化膜3を熱酸化などによって形成する(図2)。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, an oxide film 3 as an insulating film is formed on the entire surface of a semiconductor support substrate 1 serving as a support substrate by thermal oxidation or the like (FIG. 2).

【0022】次に半導体支持基板1と異なる別の半導体
基板の表面から複数の溝を形成し、この溝の底面及び側
面に酸化膜6を形成する。その後、酸化膜6が底面およ
び側面に形成された溝にポリシリコン8を堆積して、エ
ッチバックを行い表面を平坦化する。これによって、素
子分離領域4、5が絶縁分離される(図3)。
Next, a plurality of grooves are formed from the surface of another semiconductor substrate different from the semiconductor support substrate 1, and an oxide film 6 is formed on the bottom and side surfaces of the grooves. Thereafter, polysilicon 8 is deposited in grooves formed on the bottom and side surfaces of oxide film 6, and the surface is flattened by etch back. Thus, the element isolation regions 4 and 5 are insulated and separated (FIG. 3).

【0023】次に、素子形成領域4となる領域に、N型
の不純物であるリン36(第1不純物に相当)をイオン
注入する(図4)。
Next, phosphorus 36 (corresponding to a first impurity), which is an N-type impurity, is ion-implanted into a region to be the element forming region 4 (FIG. 4).

【0024】次に素子分離領域5となる領域に、N型の
不純物であるヒ素37(第2不純物に相当)をイオン注
入する。
Next, arsenic 37 (corresponding to a second impurity), which is an N-type impurity, is ion-implanted into a region to be the element isolation region 5.

【0025】次いで、リン36およびヒ素37がイオン
注入された基板全体に熱処理を行い、熱拡散を行う。こ
の熱処理時に、素子形成領域4に注入されたリン36と
素子形成領域5に注入されたヒ素37では、シリコン結
晶中の拡散定数が異なるために、素子形成領域4に形成
されたリン36の方が素子形成領域5に形成されたヒ素
37の方よりも拡散が早く進行するために、この熱処理
によって形成されるN+型埋込領域16の方がN+型埋込
領域17よりも高く形成される(図5)。
Next, heat treatment is performed on the entire substrate into which the phosphorus 36 and the arsenic 37 have been ion-implanted, and thermal diffusion is performed. During this heat treatment, the phosphorus 36 implanted in the element formation region 4 and the arsenic 37 implanted in the element formation region 5 have different diffusion constants in the silicon crystal. Since the diffusion progresses faster than the arsenic 37 formed in the element formation region 5, the N + type buried region 16 formed by this heat treatment is formed higher than the N + type buried region 17. (FIG. 5).

【0026】次に、図2の工程によって形成した支持基
板と、図3〜図5の工程によって形成した基板とを、表
面同士を接合する。次いで、活性層2となる領域の表面
を研磨することで、ポリシリコン8を露出させると共
に、半導体支持基板1の裏面を研磨して、所定の厚さに
する(図6)。
Next, the surfaces of the support substrate formed in the step of FIG. 2 and the substrate formed in the steps of FIGS. 3 to 5 are joined together. Next, by polishing the surface of the region to be the active layer 2, the polysilicon 8 is exposed, and the back surface of the semiconductor supporting substrate 1 is polished to a predetermined thickness (FIG. 6).

【0027】次に素子分離領域4にLDMOSFETを
構成するP型ウエル領域10とN+型ドレイン領域11
とN+型ソース領域とウエル電位固定領域33、素子分
離領域5にバイポーラトランジスタを構成するベース領
域23とP+型ベース・コンタクト領域31とエミッタ
領域24とN+型コレクタ・コンタクト領域21を形成
する。その後、活性層2表面に絶縁膜14を形成し、ゲ
ート電極13、及び各配線25〜30を形成する(図
7)。
Next, a P-type well region 10 and an N + -type drain region 11 constituting an LDMOSFET are formed in the element isolation region 4.
, An N + type source region and a well potential fixed region 33, and a base region 23, a P + type base contact region 31, an emitter region 24, and an N + type collector contact region 21 constituting a bipolar transistor are formed in the element isolation region 5. I do. Thereafter, an insulating film 14 is formed on the surface of the active layer 2, and a gate electrode 13 and wirings 25 to 30 are formed (FIG. 7).

【0028】このように本実施の形態においては、素子
形成領域4、5毎に拡散定数の異なる不純物36、37
を注入して、埋込領域16、17を形成するようにした
ので、パワー素子であるLDMOSFETが形成される
素子形成領域4においては、N+型埋込領域16を高く
形成することで低抵抗のトランジスタを得ることができ
ると共に、周辺回路であるであるバイポーラトランジス
タが形成される素子形成領域5においては、N+型埋込
領域17を低く形成することで高耐圧のトランジスタを
得ることができる。またこれらは、従来の製造方法に比
べ、不純物を分けて注入する工程数のみが増えるだけで
あり、小さい変更で優れた効果を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, the impurities 36 and 37 having different diffusion constants for each of the element formation regions 4 and 5.
Are implanted to form the buried regions 16 and 17. Therefore, in the device forming region 4 where the LDMOSFET as a power device is formed, the N + -type buried region 16 is formed high to reduce the resistance. In the element formation region 5 where the bipolar transistor, which is a peripheral circuit, is formed, the N + -type buried region 17 is formed low, so that a high breakdown voltage transistor can be obtained. . Also, compared to the conventional manufacturing method, only the number of steps for separately implanting impurities is increased, and excellent effects can be obtained with small changes.

【0029】また図4、図5に示すイオン注入において
は、リン36及びヒ素37を不純物として注入したが、
アンチモン等の不純物でも良く、所望の埋込領域16、
17の高さを得るための拡散定数の異なる不純物を選択
して注入すれば良い。また、本実施の形態では拡散する
不純物の材料を代えて、埋込領域16、17の深さを変
えるようにしたが、不純物を例えばリン1種類にし、素
子形成領域4では加速電圧を高くしてイオン注入を行
い、素子形成領域5では加速電圧を低くしてイオン注入
を行うようにしても良い。また、一方にシリコン等のイ
オン注入を行って結晶欠陥を形成した後、両方に同一の
条件でイオン注入を行うことで、埋込領域16、17の
高さを変えるようにしても良い。
In the ion implantation shown in FIGS. 4 and 5, phosphorus 36 and arsenic 37 are implanted as impurities.
Impurities such as antimony may be used.
An impurity having a different diffusion constant for obtaining a height of 17 may be selected and implanted. Further, in the present embodiment, the depth of the buried regions 16 and 17 is changed by changing the material of the impurity to be diffused. However, the impurity is, for example, one kind of phosphorus, and the acceleration voltage is increased in the element forming region 4. The ion implantation may be performed by lowering the acceleration voltage in the element formation region 5. Alternatively, the height of the buried regions 16 and 17 may be changed by performing ion implantation of silicon or the like on one side to form a crystal defect and then performing ion implantation on both sides under the same conditions.

【0030】また本実施の形態においては、LDMOS
FET、バイポーラトランジスタを例として説明を行っ
たが、これに限られるものではなく、例えばC−MOS
等の素子でも同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
In this embodiment, the LDMOS
Although the description has been given by taking the FET and the bipolar transistor as examples, the present invention is not limited to this.
It is needless to say that the same effect can be obtained even with such an element.

【0031】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this preferred embodiment, and a design change or the like may be made without departing from the gist of the present invention. Even if present, it is included in the present invention.

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

【図1】本発明の実施の形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の製造方法を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態の製造方法を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態の製造方法を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態の製造方法を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態の製造方法を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態の製造方法を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図8】従来の半導体装置を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体支持基盤 2 シリコン活性層 3 酸化膜 4 素子形成領域 5 素子形成領域 6 酸化膜 7 N+型埋め込み領域 8 ポリシリコン 9 ソース領域 10 P型ウエル領域 11 N+型ドレイン領域 12 チャネル 13 ゲート電極 14 絶縁膜 16 N+型埋込領域 17 N+型埋込領域 21 N+型コレクタ・コンタクト領域 22 N型コレクタ領域 23 P型ベース領域 24 N+型エミッタ領域 25 エミッタ電極 26 ベース電極 27 コレクタ配線 28 ドレイン配線 29 ゲート配線 30 ソース配線 31 P+型ベース・コンタクト領域 36 リン 37 ヒ素 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor support base 2 Silicon active layer 3 Oxide film 4 Element formation region 5 Element formation region 6 Oxide film 7 N + type buried region 8 Polysilicon 9 Source region 10 P type well region 11 N + type drain region 12 Channel 13 Gate electrode 14 Insulating film 16 N + type buried region 17 N + type buried region 21 N + type collector / contact region 22 N type collector region 23 P type base region 24 N + type emitter region 25 Emitter electrode 26 Base electrode 27 Collector wiring 28 drain wiring 29 gate wiring 30 source wiring 31 P + type base / contact region 36 phosphorus 37 arsenic

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F032 AA09 AA16 AA35 AA47 CA01 CA03 CA17 CA18 CA24 CA25 DA34 DA78 5F048 AA05 AC07 BA09 BA12 BA16 BB01 BB05 BC03 BC07 BD07 BF02 BG13 BG14 CA04 CA07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F032 AA09 AA16 AA35 AA47 CA01 CA03 CA17 CA18 CA24 CA25 DA34 DA78 5F048 AA05 AC07 BA09 BA12 BA16 BB01 BB05 BC03 BC07 BD07 BF02 BG13 BG14 CA04 CA07

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体支持基板上に絶縁膜を介して形成
される埋込領域と、この埋込領域上に形成される活性層
と、この活性層表面から前記絶縁膜に達するまで形成さ
れた溝と、この溝を少なくとも絶縁体で充填すること
で、前記活性層を第1活性層と第2活性層に絶縁分離す
る絶縁分離領域と、前記第1活性層の底部に形成された
電力用埋込領域と、前記第2活性層の底部に形成される
と共に、前記電力用埋込領域の高さよりも低い回路用埋
込領域とを備え、前記第1活性層表面には前記電力用半
導体素子が形成され、前記第2活性層表面には前記回路
用半導体素子が形成されていることを特徴とする半導体
装置。
A buried region formed on a semiconductor support substrate via an insulating film; an active layer formed on the buried region; and an active layer formed from the surface of the active layer to reach the insulating film. A groove, an insulating isolation region that insulates and separates the active layer into a first active layer and a second active layer by filling the groove with at least an insulator, and a power supply formed at the bottom of the first active layer. A buried region and a circuit buried region formed at the bottom of the second active layer and lower than the height of the power buried region, wherein the power semiconductor is provided on the surface of the first active layer. An element is formed, and the circuit semiconductor element is formed on a surface of the second active layer.
【請求項2】 第1半導体基板上に絶縁膜を形成する工
程と、第2半導体基板の裏面から溝を形成する工程と、
この溝を少なくとも絶縁体で充填することで、第1活性
層及び第2活性層に絶縁分離する工程と、第1活性層裏
面に所定の拡散定数の第1不純物を注入する工程と、第
2活性層裏面に前記第1不純物よりも拡散定数の低い第
2不純物を注入する工程と、前記第1及び第2活性層に
それぞれ注入された前記第1及び第2不純物を拡散する
工程と前記第1半導体基板表面と、前記第2半導体基板
の表面とを接合する工程と、前記第1活性層に電力用半
導体素子を形成する工程と、前記第2活性層に回路用半
導体素子を形成する工程と、を備えた半導体装置の製造
方法。
2. A step of forming an insulating film on a first semiconductor substrate, a step of forming a groove from a back surface of the second semiconductor substrate,
Filling the trench with at least an insulator to insulate and separate the first active layer and the second active layer; implanting a first impurity having a predetermined diffusion constant into the back surface of the first active layer; Implanting a second impurity having a lower diffusion constant than the first impurity into the back surface of the active layer; diffusing the first and second impurities implanted into the first and second active layers, respectively; (I) bonding a semiconductor substrate surface to the surface of the second semiconductor substrate; forming a power semiconductor element on the first active layer; and forming a circuit semiconductor element on the second active layer. And a method for manufacturing a semiconductor device comprising:
【請求項3】 第1半導体基板上に絶縁膜を形成する工
程と、第2半導体基板の裏面から溝を形成する工程と、
この溝を少なくとも絶縁体で充填することで、第1活性
層及び第2活性層に絶縁分離する工程と、第1活性層裏
面に所定の加速電圧にて第1不純物を注入する工程と、
第2活性層裏面に前記第1不純物よりも加速電圧の低い
第2不純物を注入する工程と、前記第1及び第2活性層
にそれぞれ注入された前記第1及び第2不純物を拡散す
る工程と、前記第1半導体基板表面と、前記第2半導体
基板の表面とを接合する工程と、前記第1活性層に電力
用半導体素子を形成する工程と、前記第2活性層に回路
用半導体素子を形成する工程と、を備えた半導体装置の
製造方法。
A step of forming an insulating film on the first semiconductor substrate; and a step of forming a groove from the back surface of the second semiconductor substrate.
Filling the groove with at least an insulator to insulate and separate the first active layer and the second active layer, and implanting a first impurity into the back surface of the first active layer at a predetermined acceleration voltage;
Implanting a second impurity having a lower acceleration voltage than the first impurity into the back surface of the second active layer, and diffusing the first and second impurities implanted into the first and second active layers, respectively; Bonding a surface of the first semiconductor substrate to a surface of the second semiconductor substrate, forming a power semiconductor element on the first active layer, and forming a circuit semiconductor element on the second active layer. Forming a semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010087509A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor-element structure having longitudinal-type dielectric layer
JP2012129297A (en) * 2010-12-14 2012-07-05 Toyota Motor Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same

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