JP2006286696A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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安弘 武田
Koji Yamashita
幸司 山下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can effectively suppress the propagation of noise between circuit regions, and also to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: Between analog and digital circuit regions on a silicon substrate 10, a circuit separation region is formed wherein a dummy diffusion layer 14 is arranged. Into the dummy diffusion layer 14, impurities are introduced having an n-type conductivity type which is the opposite conductivity type to that of a p-well 12 wherein the dummy diffusion layer 14 is formed. The top face Sb of the dummy diffusion layer 14 is dug deeper into the silicon substrate 10 than the principal plane Sa of the silicon substrate 10. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に半導体基板上の2つの回路領域間のノイズ伝搬の抑制に係る構造及び製造技術の改良に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to an improvement in structure and manufacturing technology related to suppression of noise propagation between two circuit regions on a semiconductor substrate.

半導体装置に複数の回路が混在する場合、各回路間でのノイズ伝搬が問題となる。特にアナログ回路とデジタル回路とを含む集積回路を備える半導体装置では、高速動作するデジタル回路において発生する高周波ノイズが、ノイズの影響を受けやすいアナログ回路に伝搬され、アナログ回路の動作を阻害することがある。こうした回路間のノイズ伝搬は、シリコン基板の主表面に絶縁層の形成された大面積の回路分離領域を回路間に介設することで低減することができる。   When a plurality of circuits are mixed in a semiconductor device, noise propagation between the circuits becomes a problem. In particular, in a semiconductor device including an integrated circuit including an analog circuit and a digital circuit, high-frequency noise generated in a digital circuit that operates at high speed is propagated to the analog circuit that is easily affected by the noise, thereby hindering the operation of the analog circuit. is there. Such noise propagation between the circuits can be reduced by providing a large circuit isolation region having an insulating layer formed on the main surface of the silicon substrate between the circuits.

半導体装置の集積密度の向上に伴って、そうした回路分離領域の形成は、浅溝素子分離(STI:Shallow Trench Isolation)プロセスを利用して行われるのが一般的となっている。STIプロセスでは、まずシリコン基板の拡散層領域をマスクしてエッチングを行うことで、絶縁層形成部分のシリコン基板表面に、所定深さのトレンチを形成する。次にシリコン基板上に酸化膜を堆積させて、トレンチ内に酸化膜を埋設する。そしてトレンチからはみ出した酸化膜の不要部分を、化学的機械研磨(CMP:Chemical Mecanical Polishing)によって除去して、シリコン基板の主表面を平坦化することで、絶縁分離構造が形成される。   As the integration density of semiconductor devices increases, the formation of such circuit isolation regions is generally performed using shallow trench isolation (STI) processes. In the STI process, first, a trench having a predetermined depth is formed on the surface of the silicon substrate in the insulating layer forming portion by performing etching while masking the diffusion layer region of the silicon substrate. Next, an oxide film is deposited on the silicon substrate, and the oxide film is buried in the trench. Then, an unnecessary portion of the oxide film protruding from the trench is removed by chemical mechanical polishing (CMP), and the main surface of the silicon substrate is planarized to form an insulating isolation structure.

なお回路分離領域のような表面積の大きい絶縁分離構造では、上記CMP処理に際して、その中央部付近が過剰に研磨されてしまって皿状に窪んでしまう、いわゆるディッシングが発生する虞がある。そこで従来、例えば特許文献1に見られるように、回路分離領域にダミー拡散層を配置して、回路分離領域の絶縁分離構造を細分化することで、ディッシングの発生を防止することがなされている。
特開2002−190516号公報
In the case of an insulating isolation structure having a large surface area such as a circuit isolation region, there is a risk that so-called dishing, in which the vicinity of the center portion is excessively polished and recessed into a dish shape during the CMP process, may occur. Thus, conventionally, as seen in Patent Document 1, for example, a dummy diffusion layer is disposed in the circuit isolation region, and the insulating isolation structure in the circuit isolation region is subdivided to prevent the occurrence of dishing. .
JP 2002-190516 A

上記のような回路分離領域へのダミー拡散層の配置は、上記ディッシングの発生抑制には有効ではあるが、ダミー拡散層がノイズの伝搬経路となるため、ノイズ伝搬の抑制効果は制限されてしまう。また他の拡散層やゲート電極のサリサイド化処理に伴い、ダミー拡散層上にもサリサイド層が形成されてしまい、そのサリサイド層の形成されたダミー拡散層の表層を通じたノイズの伝搬経路が形成されてしまうこともある。   Although the arrangement of the dummy diffusion layer in the circuit isolation region as described above is effective in suppressing the occurrence of the dishing, the dummy diffusion layer serves as a noise propagation path, so that the effect of suppressing noise propagation is limited. . In addition, due to the salicide treatment of other diffusion layers and gate electrodes, a salicide layer is also formed on the dummy diffusion layer, and a noise propagation path is formed through the surface of the dummy diffusion layer where the salicide layer is formed. Sometimes.

ちなみに特許文献1には、そうしたダミー拡散層の表層を通じたノイズ伝搬抑制に係る技術が提案されている。同文献1に記載の半導体装置では、図5に示すように、回路分離領域のシリコン基板50の主表面側には、絶縁分離層51によって区画された複数のダミー拡散層52が配置されている。更にこの半導体装置では、そのダミー拡散層52の上表面を覆うように、ダミーゲート電極53が形成されている。こうした半導体装置では、ダミーゲート電極53によって、ダミー拡散層52上へのサリサイド層の形成が防止されるようになる。そのため、こうした半導体装置では、ダミー拡散層52の表層を通じたノイズ伝搬を抑制することが可能となる。しかしながら、ダミーゲート電極53を形成するのみでは、主たるノイズの伝搬経路であるウェル内のノイズ伝搬については何らの抑制効果も奏し得ないことから、例えば3重ウェル構造のような、ウェル内のノイズ伝搬抑制する
ための別途の構造が必要となって、半導体装置の構造が更に複雑化してしまう虞もある。
Incidentally, Patent Document 1 proposes a technique for suppressing noise propagation through the surface of such a dummy diffusion layer. In the semiconductor device described in Patent Document 1, as shown in FIG. 5, a plurality of dummy diffusion layers 52 partitioned by an insulating isolation layer 51 are arranged on the main surface side of the silicon substrate 50 in the circuit isolation region. . Further, in this semiconductor device, a dummy gate electrode 53 is formed so as to cover the upper surface of the dummy diffusion layer 52. In such a semiconductor device, formation of the salicide layer on the dummy diffusion layer 52 is prevented by the dummy gate electrode 53. Therefore, in such a semiconductor device, it is possible to suppress noise propagation through the surface layer of the dummy diffusion layer 52. However, since the noise propagation in the well, which is the main noise propagation path, cannot be achieved by merely forming the dummy gate electrode 53, the noise in the well, such as a triple well structure, is not possible. A separate structure for suppressing propagation is required, and the structure of the semiconductor device may be further complicated.

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、回路領域間のノイズ伝搬を好適に抑制することのできる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and a problem to be solved is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can suitably suppress noise propagation between circuit regions. .

請求項1に記載の発明は、半導体基板上の2つの回路領域間に、ダミー拡散層の配置された回路分離領域が設けられ、前記ダミー拡散層の上表面が、前記半導体基板の主表面から掘り下げられてなることをその要旨とする。   According to the first aspect of the present invention, a circuit isolation region in which a dummy diffusion layer is disposed is provided between two circuit regions on a semiconductor substrate, and the upper surface of the dummy diffusion layer extends from the main surface of the semiconductor substrate. The gist is that it is dug down.

上記構成では、ダミー拡散層の上表面の掘り下げによって、回路分離領域の表層を通じたノイズ伝搬の経路長が増大されるようになる。これにより、回路分離領域の表層を通じたノイズの伝搬経路の電気抵抗が高まることとなり、同表層を通じたノイズの伝搬が抑制されるようになる。   In the above configuration, the path length of noise propagation through the surface layer of the circuit isolation region is increased by dug down the upper surface of the dummy diffusion layer. As a result, the electric resistance of the noise propagation path through the surface layer of the circuit isolation region is increased, and the noise propagation through the surface layer is suppressed.

なおダミー拡散層は、半導体基板やその半導体基板に設けられたウェルなどをその形成基材として、イオン注入等を用いてそうした形成基材に不純物を導入することで形成されるが、請求項2に記載の構成では、そうした形成基材とは逆の導電型の不純物がダミー拡散層に導入されている。そうした場合、逆の導電型となったダミー拡散層とその形成基材との間には容量結合が発生し、ダミー拡散層と形成基板との間のノイズの低周波数成分の伝搬を抑制することができる。またダミー拡散層とその形成基材とが静電的に分離されて、形成基材を通じたノイズの伝搬経路が狭小化されることから、そうしたノイズの伝搬経路の電気抵抗が高まって、ノイズの高周波数成分についてもその伝搬を抑制することができる。そのため、回路分離領域の表層を通じたノイズの伝搬に加え、ダミー拡散層の形成基材の内部を通じたノイズの伝搬についても抑制されるようになる。   The dummy diffusion layer is formed by introducing impurities into such a forming substrate using ion implantation or the like using a semiconductor substrate or a well provided in the semiconductor substrate as its forming substrate. In the configuration described in (1), an impurity having a conductivity type opposite to that of the forming substrate is introduced into the dummy diffusion layer. In such a case, capacitive coupling occurs between the dummy diffusion layer having the opposite conductivity type and the base material of the dummy diffusion layer, thereby suppressing the propagation of low-frequency components of noise between the dummy diffusion layer and the formation substrate. Can do. Also, since the dummy diffusion layer and its base material are electrostatically separated and the noise propagation path through the formation base material is narrowed, the electrical resistance of such noise propagation path is increased, and the noise Propagation of high frequency components can also be suppressed. Therefore, in addition to the propagation of noise through the surface layer of the circuit isolation region, the propagation of noise through the inside of the substrate on which the dummy diffusion layer is formed is also suppressed.

一方、請求項4に記載の発明は、半導体基板上の2つの回路領域間に、ダミー拡散層の配置された回路分離領域が設けられた半導体装置を製造する方法であって、前記ダミー拡散層の形成部位における前記半導体基板の主表面を掘り下げる第1の工程と、その主表面の掘り下げられた前記ダミー拡散層の形成部位に不純物を導入して前記ダミー拡散層を形成する第2の工程と、を備えることをその要旨とする。   On the other hand, the invention described in claim 4 is a method of manufacturing a semiconductor device in which a circuit isolation region in which a dummy diffusion layer is arranged is provided between two circuit regions on a semiconductor substrate, the dummy diffusion layer A first step of digging down the main surface of the semiconductor substrate in the formation site of the semiconductor, and a second step of forming the dummy diffusion layer by introducing impurities into the formation site of the dummy diffusion layer dug down in the main surface The gist is to provide the above.

上記製造方法によれば、上表面が半導体基板の主表面から掘り下げられたダミー拡散層の配置された回路分離領域を有する半導体装置が製造されるようになる。こうして製造された半導体装置では、ダミー拡散層の上表面の掘り下げによって回路分離領域の表層でのノイズ伝搬の経路長が増大されて、格別な層構造を新規に追加形成せずとも、回路分離領域の表層を通じたノイズの伝搬が抑制されるようになる。   According to the manufacturing method, a semiconductor device having a circuit isolation region in which a dummy diffusion layer whose upper surface is dug down from the main surface of the semiconductor substrate is arranged is manufactured. In the semiconductor device manufactured in this way, the path length of noise propagation on the surface layer of the circuit isolation region is increased by dug down the upper surface of the dummy diffusion layer, and the circuit isolation region can be formed without newly forming a special layer structure. Propagation of noise through the surface layer is suppressed.

なお請求項5に記載のように上記第2の工程においてダミー拡散層に導入される不純物を、該ダミー拡散層の形成基材とは逆の導電型の不純物とすれば、ダミー拡散層とその形成基材との間には容量結合が発生し、またダミー拡散層とその形成基材とが静電的に分離されて形成基材が薄膜化されるようになる。そのため、回路分離領域の表層を通じたノイズの伝搬に加え、ダミー拡散層の形成基材の内部を通じたノイズの伝搬についても抑制可能な半導体装置を製造することができる。   If the impurity introduced into the dummy diffusion layer in the second step is an impurity having a conductivity type opposite to that of the substrate for forming the dummy diffusion layer as described in claim 5, Capacitive coupling occurs between the forming base material and the dummy diffusion layer and the forming base material are electrostatically separated from each other, so that the forming base material is thinned. Therefore, in addition to the propagation of noise through the surface layer of the circuit isolation region, it is possible to manufacture a semiconductor device capable of suppressing the propagation of noise through the inside of the base material for forming the dummy diffusion layer.

ところで双極性トランジスタの形成に際しては、コレクタウェル上にベース用のシリコン層をエピタキシャル成長によって形成することがある。このようなシリコン層やエミッタ用のポリシリコン膜を加工する場合、ダミー拡散層の上表面を敢えてマスクせずに露出させておけば、各層のオーバーエッチングによってダミー拡散層の上表面が掘り下げられ
るようになる。こうして請求項6に記載のように双極性トランジスタの電極加工と同時並行してダミー拡散層の上表面を掘り下げるようにすれば、新規な製造工程を追加することなく、上記半導体装置の製造を行うことができるようになる。
By the way, when forming a bipolar transistor, a base silicon layer may be formed on the collector well by epitaxial growth. When processing such a silicon layer or polysilicon film for emitters, if the upper surface of the dummy diffusion layer is exposed without being masked, the upper surface of the dummy diffusion layer can be dug down by overetching each layer. become. Thus, if the upper surface of the dummy diffusion layer is dug in parallel with the electrode processing of the bipolar transistor as described in claim 6, the semiconductor device is manufactured without adding a new manufacturing process. Will be able to.

なお上記各構成及び製造方法は、請求項3や請求項7に記載のように、高速動作されて高周波ノイズを発生するデジタル回路領域とそうした高周波ノイズの影響を受け易いアナログ回路領域と間に回路分離領域の設けられた半導体装置及びその製造に適用することで、より顕著な効果が奏せられるようになる。   Note that each of the above-described configurations and manufacturing methods includes a circuit between a digital circuit region that generates high-frequency noise when operated at high speed and an analog circuit region that is susceptible to such high-frequency noise. By applying it to a semiconductor device provided with an isolation region and its manufacture, a more remarkable effect can be obtained.

本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、回路領域間のノイズ伝搬を好適に抑制することができる。   According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof of the present invention, it is possible to suitably suppress noise propagation between circuit regions.

以下、本発明の半導体装置及びその製造方法を具体化した一実施形態を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図1は、本実施形態の半導体装置の部分断面構造を示している。同図に示すようにシリコン基板10には、アナログ回路の形成されるアナログ回路領域と、デジタル回路が形成されるデジタル回路領域とが形成され、それら両回路領域の間には、回路分離領域が形成されている。回路分離領域の幅は、100〜200マイクロメータ程度となっている。   FIG. 1 shows a partial cross-sectional structure of the semiconductor device of this embodiment. As shown in the figure, an analog circuit region in which an analog circuit is formed and a digital circuit region in which a digital circuit is formed are formed on the silicon substrate 10, and a circuit isolation region is formed between these two circuit regions. Is formed. The width of the circuit isolation region is about 100 to 200 micrometers.

なおシリコン基板10の主表面Sa上には、酸化シリコンからなる絶縁膜層11が積層されている。絶縁膜層11の上部には、各素子等を電気接続するアルミニウム信号配線が形成されている。そしてそうした信号配線として、アナログ回路領域とデジタル回路領域と電気接続する信号配線15が、回路分離領域を跨ぐように形成されている。   An insulating film layer 11 made of silicon oxide is stacked on the main surface Sa of the silicon substrate 10. On the insulating film layer 11, an aluminum signal wiring for electrically connecting the elements and the like is formed. As such signal wiring, a signal wiring 15 electrically connected to the analog circuit region and the digital circuit region is formed so as to straddle the circuit isolation region.

同図1に示されるシリコン基板10の断面部分では、そのアナログ回路領域に双極性トランジスタ20が形成され、デジタル回路領域にCMOS(Complementary
Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ30が形成されている。なお同図に示される断面では、アナログ回路領域及びデジタル回路領域の一部のみが表示されており、アナログ回路領域及びデジタル回路領域には、それ以外にも多数の素子がそれぞれ形成されている。
In the cross section of the silicon substrate 10 shown in FIG. 1, a bipolar transistor 20 is formed in the analog circuit region, and a CMOS (Complementary) is formed in the digital circuit region.
Metal Oxide Semiconductor) transistor 30 is formed. In the cross section shown in the figure, only a part of the analog circuit area and the digital circuit area is displayed, and a large number of other elements are formed in the analog circuit area and the digital circuit area, respectively.

アナログ回路領域の双極性トランジスタ20は、シリコン基板10内に形成されたn導電型のコレクタウェル21と、そのコレクタウェル21上に形成されたベース領域22及び更にそのベース領域22上に形成されたエミッタ領域23を備えて構成されている。   The bipolar transistor 20 in the analog circuit region is formed on an n-conductivity type collector well 21 formed in the silicon substrate 10, a base region 22 formed on the collector well 21, and further on the base region 22. An emitter region 23 is provided.

ベース領域22は、コレクタウェル21上にエピタキシャル成長させたp導電型のエピタキシャルシリコン層によって形成されている。またエミッタ領域23は、化学気層成長(CVD:Chemical Vapor Desposition)法を用いてベース領域22上に成膜されたn導電型のポリシリコン層によって形成されている。なおコレクタウェル21の表面は、STIプロセスによって形成された絶縁分離層13によって2つの活性領域に区画されている。こうして区画された2つの活性領域の一方には、上記ベース領域22及びエミッタ領域23が、もう一方には、高濃度のn導電型の不純物が注入されたコレクタ引出部24が形成されている。またシリコン基板10の主表面Sa下には、こうした双極性トランジスタ20の周囲を囲むように、STIプロセスにて形成された絶縁分離層13が形成されている。   The base region 22 is formed of a p conductivity type epitaxial silicon layer epitaxially grown on the collector well 21. The emitter region 23 is formed of an n-conductivity type polysilicon layer formed on the base region 22 by using a chemical vapor deposition (CVD) method. The surface of the collector well 21 is partitioned into two active regions by an insulating isolation layer 13 formed by an STI process. The base region 22 and the emitter region 23 are formed in one of the two active regions thus partitioned, and the collector lead portion 24 into which high-concentration n-conductivity type impurities are implanted is formed in the other. An insulating isolation layer 13 formed by an STI process is formed below the main surface Sa of the silicon substrate 10 so as to surround the periphery of the bipolar transistor 20.

一方、デジタル回路領域のCMOSトランジスタ30は、シリコン基板10内に形成されたnウェル31上に形成されたpMOS、及び同じくシリコン基板10内に形成された
pウェル上に形成されたnMOSによって構成されている。pMOSは、nウェル31の表面下に形成されたp導電型の拡散層によってそれぞれ構成されるソース32及びドレイン33と、それら両領域間のシリコン基板10の主表面上に絶縁膜を介して配設された、p導電型のポリシリコンゲート34とを備えて構成されている。またnMOSは、pウェル38の表面下に形成されたn導電型の拡散層によってそれぞれ構成されるソース35及びドレイン36と、それら両領域間のシリコン基板10の主表面上に絶縁膜を介して配設された、n導電型のポリシリコンゲート37とを備えて構成されている。シリコン基板10の主表面Sa下には、上記pMOSとnMOSとを区画し、且つCMOSトランジスタ30の周囲を囲むように、STIプロセスにて形成された絶縁分離層13が形成されている。
On the other hand, the CMOS transistor 30 in the digital circuit area includes a pMOS formed on an n-well 31 formed in the silicon substrate 10 and an nMOS formed on a p-well formed in the silicon substrate 10. ing. The pMOS is arranged on the main surface of the silicon substrate 10 between the source 32 and the drain 33 each formed by a p conductivity type diffusion layer formed under the surface of the n-well 31 and an insulating film therebetween. A p-conductivity type polysilicon gate 34 is provided. The nMOS has a source 35 and a drain 36 each formed by an n conductivity type diffusion layer formed below the surface of the p-well 38, and an insulating film on the main surface of the silicon substrate 10 between these two regions. An n-conductivity type polysilicon gate 37 is provided. Under the main surface Sa of the silicon substrate 10, an insulating isolation layer 13 formed by an STI process is formed so as to partition the pMOS and the nMOS and surround the periphery of the CMOS transistor 30.

さてこうしたアナログ回路領域とデジタル回路領域との間に介設された回路分離領域のシリコン基板10内にはpウェル12が形成され、その主表面側にはn導電型の不純物の導入されたダミー拡散層14が複数配置されている。また回路分離領域には、各ダミー拡散層14の周囲を囲むように、STIプロセスによって形成された絶縁分離層13が形成されている。なお同図1には、そうした複数のダミー拡散層14の内の2つのみが表示されている。   A p-well 12 is formed in the silicon substrate 10 in the circuit isolation region interposed between the analog circuit region and the digital circuit region, and a dummy doped with n-conductivity type impurities is formed on the main surface side thereof. A plurality of diffusion layers 14 are arranged. In the circuit isolation region, an insulating isolation layer 13 formed by an STI process is formed so as to surround each dummy diffusion layer 14. In FIG. 1, only two of the plurality of dummy diffusion layers 14 are displayed.

本実施形態の半導体装置では、こうした回路分離領域のダミー拡散層14の上表面Sbは、シリコン基板10の主表面Saから掘り下げられており、シリコン基板10と絶縁膜層11との界面が、ダミー拡散層14の部分でシリコン基板10内に窪んだ形状とされている。なおこうしたシリコン基板10の主表面Saからのダミー拡散層14の上表面Sbの掘り下げの深さは、各回路領域の各素子における、ウェルとそのウェル内に形成された拡散層の下層との界面におけるpn接合の形成深さとほぼ同じとなっている。   In the semiconductor device of this embodiment, the upper surface Sb of the dummy diffusion layer 14 in the circuit isolation region is dug down from the main surface Sa of the silicon substrate 10, and the interface between the silicon substrate 10 and the insulating film layer 11 is a dummy. The diffusion layer 14 is recessed in the silicon substrate 10. The depth of digging of the upper surface Sb of the dummy diffusion layer 14 from the main surface Sa of the silicon substrate 10 is the interface between the well and the lower layer of the diffusion layer formed in the well in each element of each circuit region. This is almost the same as the formation depth of the pn junction.

図2に、以上のように形成された本実施形態の半導体装置での、回路分離領域を介した回路領域間のノイズ伝搬態様を示す。同図に示すように、デジタル回路領域で発生したノイズは、大きくは3つの伝搬経路A〜Cを通ってアナログ回路領域に伝搬される。すなわち、回路分離領域のシリコン基板10の表層やシリコン基板10と絶縁膜層11との界面を通る伝搬経路A、回路分離領域のpウェル12内部を通る伝搬経路B、及びシリコン基板10の基材中を通る伝搬経路Cが、ノイズの伝搬経路となっている。このうち、伝搬経路Bがノイズの最大の伝搬経路となっている。   FIG. 2 shows a noise propagation mode between circuit regions via the circuit isolation region in the semiconductor device of the present embodiment formed as described above. As shown in the figure, noise generated in the digital circuit area is propagated to the analog circuit area through three propagation paths A to C. That is, the propagation path A that passes through the surface layer of the silicon substrate 10 in the circuit isolation region and the interface between the silicon substrate 10 and the insulating film layer 11, the propagation path B that passes through the p-well 12 in the circuit isolation region, and the base material of the silicon substrate 10 A propagation path C passing through the inside is a noise propagation path. Among these, the propagation path B is the largest noise propagation path.

さて本実施形態の半導体装置では上述したように、回路分離領域のダミー拡散層14の上表面Sbがシリコン基板10の主表面Saから掘り下げられており、上記伝搬経路Aの経路長は、その分長くなっている。そのため、回路分離領域の表層を通じたノイズの伝搬経路Aの電気抵抗が高まり、同伝搬経路Aを通じたノイズの伝搬が抑制される。   In the semiconductor device of this embodiment, as described above, the upper surface Sb of the dummy diffusion layer 14 in the circuit isolation region is dug down from the main surface Sa of the silicon substrate 10, and the path length of the propagation path A is accordingly It is getting longer. Therefore, the electrical resistance of the noise propagation path A through the surface layer of the circuit isolation region is increased, and the noise propagation through the propagation path A is suppressed.

また本実施形態の半導体装置では、ダミー拡散層14にその形成基板となるpウェル12とは逆の導電型であるn導電型の不純物が導入されており、それら異なる導電型のダミー拡散層14とpウェル12との間に容量結合が発生する。そのため、ダミー拡散層14−pウェル12間のノイズの低周波数成分の伝搬が抑制される。更にダミー拡散層14とその形成基材であるpウェル12とが静電的に絶縁されて、上記ノイズの伝搬経路Bが狭小化されてその電気抵抗が高まるため、同伝搬経路Bを通じたノイズの高周波数成分の伝搬についても抑制されるようになる。   Further, in the semiconductor device of this embodiment, n-type conductivity type impurities having a conductivity type opposite to that of the p-well 12 serving as the formation substrate are introduced into the dummy diffusion layer 14, and the dummy diffusion layers 14 having different conductivity types are introduced. And capacitive coupling occurs between the p-well 12 and the p-well 12. Therefore, propagation of low frequency components of noise between the dummy diffusion layer 14 and the p well 12 is suppressed. Further, since the dummy diffusion layer 14 and the p-well 12 which is a base material for the dummy diffusion layer 14 are electrostatically insulated and the noise propagation path B is narrowed to increase its electric resistance, noise through the propagation path B is increased. The propagation of high frequency components is also suppressed.

更に本実施形態の半導体装置では、ダミー拡散層14の上表面Sbを掘り下げたことで、回路分離領域上を通る信号配線15がその分、ダミー拡散層14から離間されることから、信号配線15とダミー拡散層14との間に発生する寄生容量が低減されるようになる。その結果、信号配線15を通過する信号の劣化が抑制され、その信号により駆動される
素子にノイズの与える影響が低減されるようにもなる。
Further, in the semiconductor device of this embodiment, the signal wiring 15 passing over the circuit isolation region is separated from the dummy diffusion layer 14 by digging the upper surface Sb of the dummy diffusion layer 14. And the parasitic capacitance generated between the dummy diffusion layers 14 is reduced. As a result, the deterioration of the signal passing through the signal wiring 15 is suppressed, and the influence of noise on the element driven by the signal is also reduced.

続いて以上説明した本実施形態の半導体装置の製造態様について、上記回路分離領域の形成に係る製造プロセスを中心に、図3を併せ参照して説明する。   Next, the manufacturing mode of the semiconductor device of the present embodiment described above will be described with reference to FIG. 3 focusing on the manufacturing process related to the formation of the circuit isolation region.

まず図3(a)に示すように、シリコン基板10内に、STIプロセスにて絶縁分離層13を形成するとともに、上記双極性トランジスタ20のコレクタウェル21や、回路分離領域のpウェル12、CMOSトランジスタ30のnウェル31及びpウェル38等のウェルを、イオン注入などを用いて形成する。   First, as shown in FIG. 3A, an insulating isolation layer 13 is formed in a silicon substrate 10 by an STI process, a collector well 21 of the bipolar transistor 20, a p-well 12 in a circuit isolation region, a CMOS Wells such as an n well 31 and a p well 38 of the transistor 30 are formed by ion implantation or the like.

続いて図3(b)に示すように、シリコン基板10上に絶縁膜11aおよびボリシリコンの積層膜11bを形成した上で、双極性トランジスタ20のベース領域22の形成部分およびダミー拡散層14の形成部分のみを露出させるようにマスクを行って、ベース領域22を構成するシリコン膜22aをエピタキシャル成長させる。そして図3(c)に示すように、シリコン膜22aの不要部分のエッチングを行う。このとき、上記ダミー拡散層14の形成されるpウェル12の上表面Sbは、オーバーエッチングによってシリコン基板10の主表面Saから掘り下げられるようになる。   Subsequently, as shown in FIG. 3B, after the insulating film 11a and the laminated film 11b of the poly silicon are formed on the silicon substrate 10, the formation portion of the base region 22 of the bipolar transistor 20 and the dummy diffusion layer 14 are formed. Masking is performed so as to expose only the formed portion, and the silicon film 22a constituting the base region 22 is epitaxially grown. Then, as shown in FIG. 3C, unnecessary portions of the silicon film 22a are etched. At this time, the upper surface Sb of the p well 12 in which the dummy diffusion layer 14 is formed is dug down from the main surface Sa of the silicon substrate 10 by overetching.

次に図4(d)に示すように、シリコン基板10上に、双極性トランジスタ20のエミッタ領域23を構成するポリシリコン膜23aをCVD法にて成膜し、イオン注入によってそのドーピングを行う。更に図4(e)に示すように、成膜されたポリシリコン膜23aの上に、注入マスクとなる窒化シリコン膜11cを堆積させた上で、図4(f)に示すように、ポリシリコン膜23aの不要部分をエッチングを行う。このとき、ダミー拡散層14の形成されるpウェル12の上表面Sbは、再びオーバーエッチングによってシリコン基板10の主表面Saから更に掘り下げられる。   Next, as shown in FIG. 4D, a polysilicon film 23a constituting the emitter region 23 of the bipolar transistor 20 is formed on the silicon substrate 10 by CVD, and doping is performed by ion implantation. Further, as shown in FIG. 4E, a silicon nitride film 11c serving as an implantation mask is deposited on the formed polysilicon film 23a. Then, as shown in FIG. An unnecessary portion of the film 23a is etched. At this time, the upper surface Sb of the p well 12 where the dummy diffusion layer 14 is formed is further dug down from the main surface Sa of the silicon substrate 10 by overetching again.

なお双極性トランジスタ20の電極となる上記ベース領域22、エミッタ領域23の加工に際しては、通常は、その電極形成部以外のシリコン基板10の主表面Saはすべてマスクされることになる。しかしながら本実施形態では、上述したようにダミー拡散層14の形成部分の上表面Sbを敢えてマスキングせずに露出させた状態で加工しているため、双極性トランジスタ20の電極加工に同時並行して、ダミー拡散層14の上表面Sbがシリコン基板10の主表面Saから掘り下げられることとなる。   When processing the base region 22 and the emitter region 23 which are the electrodes of the bipolar transistor 20, the main surface Sa of the silicon substrate 10 other than the electrode forming portion is usually masked. However, in the present embodiment, as described above, since the upper surface Sb of the portion where the dummy diffusion layer 14 is formed is processed without being masked, it is processed simultaneously with the electrode processing of the bipolar transistor 20. The upper surface Sb of the dummy diffusion layer 14 is dug down from the main surface Sa of the silicon substrate 10.

こうして双極性トランジスタ20の電極加工がなされた後、図4(g)に示すように、イオン注入によるコレクタ引出部24や外部ベース層の形成が行われ、また上記掘り下げられたダミー拡散層14の形成部分にn型不純物のイオン注入が行われる。なおこうした双極性トランジスタ20や回路分離領域の各構造の形成と並行して、CMOSトランジスタ30の各ポリシリコンゲート34,37の形成や、各ソース32,35及び各ドレイン33,36の形成なども行われる。そして更にシリコン基板10上への絶縁膜層11の形成、及び信号配線や電極の形成を行って、図1に示すような半導体装置が製造される。   After the electrode processing of the bipolar transistor 20 is performed in this way, as shown in FIG. 4G, the collector extraction portion 24 and the external base layer are formed by ion implantation, and the dug-down dummy diffusion layer 14 is formed. Ion implantation of n-type impurities is performed on the formation portion. In parallel with the formation of each structure of the bipolar transistor 20 and the circuit isolation region, the formation of the polysilicon gates 34 and 37 of the CMOS transistor 30 and the formation of the sources 32 and 35 and the drains 33 and 36 are also performed. Done. Further, the insulating film layer 11 is formed on the silicon substrate 10 and signal wirings and electrodes are formed, whereby the semiconductor device as shown in FIG. 1 is manufactured.

以上説明した本実施形態の半導体装置によれば、次の効果を奏することができる。   According to the semiconductor device of this embodiment described above, the following effects can be obtained.

・ダミー拡散層14の上表面Sbの掘り下げにより、回路分離領域の表層を通じたノイズ伝搬の経路長が増大されるようになり、その表層を通じたノイズの伝搬を抑制することができる。   By digging down the upper surface Sb of the dummy diffusion layer 14, the path length of noise propagation through the surface layer of the circuit isolation region is increased, and noise propagation through the surface layer can be suppressed.

・ダミー拡散層14をその形成基材であるpウェル12とは逆の導電型としたことで、両者の間に容量結合が生じ、またダミー拡散層14とpウェル12とが静電的に絶縁されてノイズの伝搬経路が狭小化されるため、pウェル12内部を通じたノイズの伝搬を抑制することができる。   Since the dummy diffusion layer 14 has a conductivity type opposite to that of the p-well 12 as a forming substrate, capacitive coupling occurs between them, and the dummy diffusion layer 14 and the p-well 12 are electrostatically Since the noise propagation path is narrowed by being insulated, noise propagation through the p-well 12 can be suppressed.

・ダミー拡散層14を掘り下げたことで、回路分離領域上に形成された信号配線15がダミー拡散層14から離間され、それら両者間に発生する寄生容量が低減されるため、信号配線15の信号劣化を抑制し、ノイズの影響を低減することができる。   By dug down the dummy diffusion layer 14, the signal wiring 15 formed on the circuit isolation region is separated from the dummy diffusion layer 14, and the parasitic capacitance generated between them is reduced. Deterioration can be suppressed and the influence of noise can be reduced.

・ダミー拡散層14の上表面Sbの掘り下げを、双極性トランジスタ20の電極加工と同時並行して行うようにしているため、新規の製造工程を追加することなく、製造することができる。   Since the upper surface Sb of the dummy diffusion layer 14 is dug down in parallel with the electrode processing of the bipolar transistor 20, it can be manufactured without adding a new manufacturing process.

なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。   In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.

・他の構造の製造プロセスの都合上、ダミー拡散層14の上表面Sbの掘り下げ深さは、各素子のpn結合の形成深さ程度が望ましいが、それよりも浅くても、或いはそれよりも深くても、回路分離領域の表層を通じたノイズ伝搬の経路長が増大されることに変わりはなく、同表層でのノイズ伝搬の抑制が可能である。   For the convenience of the manufacturing process of other structures, the depth of the upper surface Sb of the dummy diffusion layer 14 is preferably about the formation depth of the pn coupling of each element, but even if it is shallower than that, Even if it is deep, the path length of noise propagation through the surface layer of the circuit isolation region is still increased, and noise propagation on the surface layer can be suppressed.

・回路分離領域のウェル及びダミー拡散層の導電型をそれぞれ逆としても、すなわちn導電型のウェル内にp導電型のダミー拡散層を形成するようにしても、回路分離領域のウェル内伝搬ノイズの抑制を図ることができる。また半導体基板自体にダミー拡散層を直接形成する場合には、ダミー拡散層をその半導体基板の導電型とは逆の導電型とすれば、同様にウェル内伝搬ノイズの抑制を図ることができる。   Even if the conductivity types of the well and the dummy diffusion layer in the circuit isolation region are reversed, that is, the p conductivity type dummy diffusion layer is formed in the n conductivity type well, the in-well propagation noise in the circuit isolation region Can be suppressed. In the case where the dummy diffusion layer is directly formed on the semiconductor substrate itself, the propagation noise in the well can be similarly suppressed if the dummy diffusion layer has a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate.

・ウェル内のノイズ伝搬の抑制が特に必要とされないのであれば、ダミー拡散層の導電型をその基材となるウェルの導電型と同じとしても良い。その場合にも、ダミー拡散層の上表面Sbがシリコン基板10の主表面Saから掘り下げられていれば、回路分離領域表層のノイズ伝搬の抑制、及び回路分離領域上を通過する信号配線の寄生容量の低減を図ることは可能である。   If the suppression of noise propagation in the well is not particularly required, the conductivity type of the dummy diffusion layer may be the same as the conductivity type of the well serving as the base material. Even in this case, if the upper surface Sb of the dummy diffusion layer is dug down from the main surface Sa of the silicon substrate 10, the noise propagation on the surface layer of the circuit isolation region is suppressed, and the parasitic capacitance of the signal wiring passing through the circuit isolation region is reduced. It is possible to reduce this.

・新規の製造工程の追加が許容されるのであれば、エピタキシャル層の形成に係るウェル上表面の掘り下げとは別途に、ダミー拡散層上表面の掘り下げを行うようにしても良い。またシリコン基板主表面の掘り下げを行う、それ以外の製造工程があれば、そのときに同時並行してダミー拡散層上表面の掘り下げを行うようにしても良い。   If the addition of a new manufacturing process is permitted, the upper surface of the dummy diffusion layer may be dug separately from the upper surface of the well related to the formation of the epitaxial layer. In addition, if there are other manufacturing processes in which the main surface of the silicon substrate is dug down, the upper surface of the dummy diffusion layer may be dug down at the same time.

・上記実施形態での回路分離領域の構造は、アナログ−デジタル回路領域間以外の回路領域間の絶縁分離に係る構造としても、同様或いはそれに準じた態様で適用することができる。   The structure of the circuit isolation region in the above embodiment can be applied in the same or a similar manner as a structure related to insulation isolation between circuit regions other than between the analog and digital circuit regions.

本発明の一実施形態に係る半導体装置における回路分離領域及びその周辺部の断面図。1 is a cross-sectional view of a circuit isolation region and its periphery in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 同半導体装置での回路分離領域でのノイズ伝搬態様を示す模式図。The schematic diagram which shows the noise propagation aspect in the circuit isolation | separation area | region in the semiconductor device. (a)〜(c)同半導体装置の製造過程での回路分離領域近傍の断面構造をそれぞれ示す断面図。(A)-(c) Sectional drawing which each shows the cross-sectional structure of the circuit isolation region vicinity in the manufacture process of the semiconductor device. (d)〜(g)同半導体装置の製造過程での回路分離領域近傍の断面構造をそれぞれ示す断面図。(D)-(g) Sectional drawing which each shows the cross-sectional structure of the circuit isolation region vicinity in the manufacture process of the semiconductor device. 従来の半導体装置の回路分離領域近傍の断面図。Sectional drawing of the circuit isolation region vicinity of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

10…シリコン基板(半導体基板)、11…絶縁膜層、11a…絶縁膜、11b…ボリシリコンの積層膜、11c…窒化シリコン膜、12…pウェル(ダミー拡散層の形成基材)、13…絶縁分離層、14…ダミー拡散層、15…信号配線、20…双極性トランジスタ、21…コレクタウェル、22…ベース領域(双極性トランジスタの電極)、22a…
シリコン膜、23…エミッタ領域(双極性トランジスタの電極)、23a…ポリシリコン膜、24…コレクタ引出部、30…CMOSトランジスタ、31…nウェル、32,35…ソース、33,36…ドレイン、34,37…ポリシリコンゲート、38…、pウェル、Sa…シリコン基板の主表面、Sb…ダミー拡散層の上表面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate (semiconductor substrate), 11 ... Insulating film layer, 11a ... Insulating film, 11b ... Polysilicon laminated film, 11c ... Silicon nitride film, 12 ... P well (dummy diffusion layer forming base material), 13 ... Insulating isolation layer, 14 ... dummy diffusion layer, 15 ... signal wiring, 20 ... bipolar transistor, 21 ... collector well, 22 ... base region (electrode of bipolar transistor), 22a ...
Silicon film, 23... Emitter region (electrode of bipolar transistor), 23 a... Polysilicon film, 24... Collector extraction part, 30... CMOS transistor, 31. 37, polysilicon gate, 38, p well, Sa, main surface of silicon substrate, Sb, upper surface of dummy diffusion layer.

Claims (7)

半導体基板上の2つの回路領域間に、ダミー拡散層の配置された回路分離領域が設けられ、
前記ダミー拡散層の上表面が、前記半導体基板の主表面から掘り下げられてなる
ことを特徴とする半導体装置。
A circuit isolation region in which a dummy diffusion layer is arranged is provided between two circuit regions on a semiconductor substrate,
A semiconductor device, wherein an upper surface of the dummy diffusion layer is dug down from a main surface of the semiconductor substrate.
前記掘り下げられた前記ダミー拡散層には、該ダミー拡散層の形成基材とは逆の導電型の不純物が導入されてなる請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity having a conductivity type opposite to that of the base material for forming the dummy diffusion layer is introduced into the dug down dummy diffusion layer. 前記回路分離領域は、アナログ回路領域とデジタル回路領域との間に設けられる請求項1または2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the circuit isolation region is provided between an analog circuit region and a digital circuit region. 半導体基板上の2つの回路領域間に、ダミー拡散層の配置された回路分離領域が設けられた半導体装置を製造する方法であって、
前記ダミー拡散層の形成部位における前記半導体基板の主表面を掘り下げる第1の工程と、
その主表面の掘り下げられた前記ダミー拡散層の形成部位に不純物を導入して前記ダミー拡散層を形成する第2の工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device in which a circuit isolation region in which a dummy diffusion layer is disposed is provided between two circuit regions on a semiconductor substrate,
A first step of digging down the main surface of the semiconductor substrate at the formation site of the dummy diffusion layer;
A second step of forming the dummy diffusion layer by introducing impurities into the formation site of the dummy diffusion layer dug down on the main surface;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2の工程において前記ダミー拡散層に導入される不純物を、該ダミー拡散層の形成基材とは逆の導電型の不純物とした請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the impurity introduced into the dummy diffusion layer in the second step is an impurity having a conductivity type opposite to a substrate on which the dummy diffusion layer is formed. 前記半導体基板の主表面上に形成される双極性トランジスタの電極加工と同時並行して、前記第1の工程での掘り下げを行うことを特徴とする請求項4または5に記載の半導体装置の製造方法。   6. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 4, wherein the digging is performed in the first step in parallel with the electrode processing of the bipolar transistor formed on the main surface of the semiconductor substrate. Method. 前記回路分離領域は、アナログ回路領域とデジタル回路領域との間に設けられる請求項4〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The semiconductor device manufacturing method according to claim 4, wherein the circuit isolation region is provided between an analog circuit region and a digital circuit region.
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