JP2007103417A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007103417A JP2007103417A JP2005287595A JP2005287595A JP2007103417A JP 2007103417 A JP2007103417 A JP 2007103417A JP 2005287595 A JP2005287595 A JP 2005287595A JP 2005287595 A JP2005287595 A JP 2005287595A JP 2007103417 A JP2007103417 A JP 2007103417A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- silicon
- layer
- semiconductor device
- deep trench
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Element Separation (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、SOI等の高価な基板を使用することなく、基板ノイズを安価に低減できるようにしたものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and in particular, can reduce substrate noise at low cost without using an expensive substrate such as SOI.
デジタルおよびアナログ回路を混載した半導体装置の場合、たとえばデジタル部に流れる電流の変化により基板の電位が変化する。通常、半導体装置の基板抵抗は数Ωcm〜20Ωcmのため、電位の変化が基板を介して伝わり、アナログ回路部の基板電位に影響を与えトランジスタの閾値を変動させる。これが基板ノイズである。これらの対策として、以下のような方法が検討されてきた。 In the case of a semiconductor device in which digital and analog circuits are mixed, for example, the potential of the substrate changes due to a change in current flowing in the digital portion. Usually, since the substrate resistance of a semiconductor device is several Ωcm to 20 Ωcm, a change in potential is transmitted through the substrate, which affects the substrate potential of the analog circuit portion and fluctuates the threshold value of the transistor. This is substrate noise. As these measures, the following methods have been studied.
図13は、従来例1に係る基板ノイズの低減方法を示す断面図である。図13に示すように、この基板分離方法では、アナログ回路部の周りに設けたP型のガードリング19により、基板電位変動を抑えることができる。
図14は、従来例2に係る基板ノイズの低減方法を示す断面図である。図14に示すように、この基板分離方法では、チョクラルスキー法(以下、「CZ法」という。)によって形成されたシリコン基板に深いトレンチを形成し、このトレンチ内にシリコン酸化膜等の絶縁材量を埋め込んでディープ・トレンチ20を形成する。ディープ・トレンチ20により基板表面の抵抗が上がることによりノイズの伝播を抑えることができる。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a substrate noise reduction method according to Conventional Example 1. As shown in FIG. 13, in this substrate separation method, the substrate potential fluctuation can be suppressed by the P-
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a substrate noise reduction method according to Conventional Example 2. As shown in FIG. 14, in this substrate separation method, a deep trench is formed in a silicon substrate formed by the Czochralski method (hereinafter referred to as “CZ method”), and an insulation such as a silicon oxide film is formed in the trench. The
図15は、従来例3に係る基板ノイズの低減方法を示す断面図である。図15に示すように、この基板分離方法では、基板の横方向(即ち、水平方向)はディープ・トレンチ20によって分離され、基板の縦方向(即ち、深さ方向)はSOI基板の埋め込み絶縁膜21によって分離される。つまり、個々の回路を完全に絶縁膜で分離することができるため、基板を介して伝わるノイズを抑えることができる。
また、SOI基板等を使用するかわりに、高い抵抗率の基板を用い、基板の深い部分を伝わるノイズを抑える方法もある(例えば、特許文献1参照。)。
In addition, there is a method in which a high resistivity substrate is used instead of an SOI substrate or the like, and noise transmitted through a deep portion of the substrate is suppressed (for example, see Patent Document 1).
図13に示した方法では、基板の表面近くを伝わるノイズについては有効であるが、P+ガードリング19の深さがウエハ厚の1%にも満たない程度であるため、基板の深い部分を伝わるノイズについては低減効果がほとんどないという問題があった。また、基板表面の電位の変動によっては、P+ガードリング19が逆にノイズ源になることもあるため、ノイズの低減方法としてはその効果が不十分であった。
The method shown in FIG. 13 is effective for noise transmitted near the surface of the substrate. However, since the depth of the P +
また、図14に示した方法では、ディープ・トレンチ20によって基板表面付近での絶縁性が高まるため、その付近でのノイズ低減には効果があるが、基板のトレンチよりもさらに奥深い部分を伝わるノイズについては抑えることができなかった。
さらに、図15に示した方法では、上述したように、個々の回路を完全に絶縁膜で分離することができるため、基板を介して伝わるノイズを抑えることができる。しかし、基板自体が非常に高価なため、コストアップにつながるという問題があった。
In addition, in the method shown in FIG. 14, since the insulating property near the substrate surface is enhanced by the
Further, in the method shown in FIG. 15, as described above, each circuit can be completely separated by an insulating film, so that noise transmitted through the substrate can be suppressed. However, since the substrate itself is very expensive, there is a problem that the cost is increased.
また、一般的に、半導体装置の製造プロセスではウェル形成時の熱拡散温度が1100℃程度と高く、基板にスリップが発生し、デバイスの不良になるという問題があるので、CZ法にて作成された基板を用いている。これは、CZ基板が製造プロセスにおいて、1000℃以上の高温の熱処理で基板内の溶存酸素が析出し、それが基板の熱応力に対する耐性を上げるので、スリップが発生し難くなるからである。しかし、従来のCZ法にて作成された基板の場合、基板中の溶存酸素が1e18〜2e18atoms/cm^3と多く、それがドナーとして働くため高抵抗化の処理をしても基板の抵抗があがらないという問題もあった。基板抵抗が十分に高くないと、基板の深い部分を伝わるノイズを十分に抑えることができない。
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、SOI等の高価な基板を使用することなく、基板ノイズを安価に低減できるようにした半導体装置及びその製造方法の提供を目的とする。
In general, in the manufacturing process of a semiconductor device, the thermal diffusion temperature at the time of well formation is as high as about 1100 ° C., and there is a problem that the substrate slips and the device becomes defective. The substrate is used. This is because, in the manufacturing process of the CZ substrate, dissolved oxygen in the substrate is precipitated by heat treatment at a high temperature of 1000 ° C. or higher, and this increases resistance to thermal stress of the substrate, so that slip hardly occurs. However, in the case of a substrate prepared by the conventional CZ method, the dissolved oxygen in the substrate is as large as 1e18-2e18 atoms / cm ^ 3, and it acts as a donor, so that the resistance of the substrate is low even if the resistance is increased. There was also a problem of not going up. If the substrate resistance is not sufficiently high, noise transmitted through a deep portion of the substrate cannot be sufficiently suppressed.
Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can reduce substrate noise at low cost without using an expensive substrate such as SOI. Objective.
上述した課題を解決するために、発明1の半導体装置は、フローティングゾーン法にて作成された500Ωcm以上の抵抗率を持つシリコン基板と、当該シリコン基板上に形成されたシリコンエピタキシャル層と、該シリコンエピタキシャル層上から当該シリコン基板の内部にかけて設けられたディープ・トレンチ構造と、を備え、前記ディープ・トレンチ構造によってアナログ回路部とデジタル回路部とが分離されていることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a silicon substrate having a resistivity of 500 Ωcm or higher, formed by a floating zone method, a silicon epitaxial layer formed on the silicon substrate, A deep trench structure provided from above the epitaxial layer to the inside of the silicon substrate, wherein the analog circuit portion and the digital circuit portion are separated by the deep trench structure.
また、発明2の半導体装置は、発明1の半導体装置において、前記シリコン基板と前記シリコンエピタキシャル層との界面に不純物層を備え、前記シリコンエピタキシャル層の不純物濃度は、5e14atoms/cm^3以上、5e15atoms/cm^3以下であり、前記不純物層の不純物濃度は、5e15atoms/cm^3以上、1e17atoms/cm^3以下であることを特徴とするものである。
発明3の半導体装置は、発明1又は発明2の半導体装置において、前記シリコンエピタキシャル層の厚さは1μm以上、5μm以下であることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the first aspect, further comprising an impurity layer at an interface between the silicon substrate and the silicon epitaxial layer, wherein the impurity concentration of the silicon epitaxial layer is 5e14 atoms / cm ^ 3 or more. The impurity concentration of the impurity layer is 5e15 atoms /
A semiconductor device according to a third aspect of the invention is the semiconductor device according to the first or second aspect of the invention, wherein the thickness of the silicon epitaxial layer is not less than 1 μm and not more than 5 μm.
発明4の半導体装置の製造方法は、フローティングゾーン法にて作成された500Ωcm以上の抵抗率を持つシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン基板と前記シリコン酸化膜との界面に所定の不純物をイオン注入して不純物層を形成する工程と、前記シリコン酸化膜を除去し、その後、前記不純物層上にシリコンエピタキシャル層を形成する工程と、前記シリコンエピタキシャル層、前記不純物層及び前記シリコン基板をそれぞれ選択的にエッチングして、前記シリコンエピタキシャル層上から前記シリコン基板の内部に至るディープ・トレンチ構造を形成する工程と、前記ディープ・トレンチ構造上にフィールド絶縁膜を形成して、前記シリコンエピタキシャル層及びその上方を一の領域と他の領域とに分離する工程と、前記一の領域にアナログ回路部を形成し、前記他の領域にデジタル回路部を形成する工程と、を備えたことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a silicon oxide film on a silicon substrate having a resistivity of 500 Ωcm or more created by a floating zone method; and forming an interface between the silicon substrate and the silicon oxide film. A step of ion-implanting a predetermined impurity to form an impurity layer; a step of removing the silicon oxide film; and then forming a silicon epitaxial layer on the impurity layer; the silicon epitaxial layer; the impurity layer; Selectively etching each of the silicon substrates to form a deep trench structure extending from the silicon epitaxial layer to the inside of the silicon substrate; and forming a field insulating film on the deep trench structure; Isolate the silicon epitaxial layer and its upper part into one region and another region A step, said forming an analog circuit portion on one of the regions, it is characterized in that it comprises a step of forming a digital circuit portion in the other region.
発明5の半導体装置の製造方法は、発明4の半導体装置の製造方法において、前記シリコン基板に対する熱処理の最高温度を1000℃以下にすることを特徴とするものである。
発明6の半導体装置の製造方法は、発明4又は発明5の半導体装置の製造方法において、前記不純物層を形成する工程における前記不純物のドーズ量は、前記シリコンエピタキシャル層への不純物のドーズ量よりも多いことを特徴とするものである。
A method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth aspect is characterized in that, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, a maximum temperature of heat treatment for the silicon substrate is set to 1000 ° C. or less.
A method for manufacturing a semiconductor device according to a sixth aspect is the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth or fifth aspect, wherein the dose of the impurity in the step of forming the impurity layer is greater than the dose of the impurity to the silicon epitaxial layer. It is characterized by many.
本発明によれば、SOI等の高価な基板を使用する必要がなく、また回路の設計も従来のCMOSから変える必要がないため、低基板ノイズのデバイスを安価に実現できる。また、基板表面を伝わるノイズについてはディープ・トレンチ構造により、基板の深い部分を伝わるノイズについては基板そのものの抵抗により、それぞれ抑えることができる。 According to the present invention, it is not necessary to use an expensive substrate such as SOI, and it is not necessary to change the circuit design from that of the conventional CMOS, so that a device with low substrate noise can be realized at low cost. Further, noise transmitted through the substrate surface can be suppressed by a deep trench structure, and noise transmitted through a deep portion of the substrate can be suppressed by resistance of the substrate itself.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法について説明する。
(1)実施例
図1〜図8は本発明の実施の形態に係る半導体装置100の製造方法を示す断面図である。図1に示すように、本実施例では、1000Ωcm以上の抵抗率のフローティングゾーン法(以下、「FZ法」という。)にて作成したN型もしくはP型の高抵抗シリコン基板1上に、ウェット雰囲気中850℃にて150オングストローム(Å)のシリコン酸化膜2を形成する。
Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) Example FIGS. 1-8 is sectional drawing which shows the manufacturing method of the
ここで、FZ法とは、円柱状の多結晶シリコンを直立に保持し、その一部を高周波加熱により溶融し、高周波コイル内を移動させることにより、ロッドの一端から順次単結晶化させる方法である。所望の抵抗率を得るためにはボロンやリン等の不純物のドーピングを行うが、1000Ωcm以上の抵抗率の高抵抗シリコン基板を作成するには、これらのドーピングを行わない。また、より高抵抗化するためには、原料であるポリシリコンの純度を上げることが必要である。高抵抗シリコン基板1の抵抗率は、基板ノイズの伝達を抑制するという理由で500Ωcm以上が好ましく、高いほど効果的である。また、シリコン酸化膜2を形成する理由は、次に行うイオン注入時の基板へのダメージを防ぐためである。
Here, the FZ method is a method in which cylindrical polycrystalline silicon is held upright, a part thereof is melted by high-frequency heating, and is moved in a high-frequency coil to be sequentially single-crystallized from one end of the rod. is there. In order to obtain a desired resistivity, doping of impurities such as boron and phosphorus is performed, but in order to produce a high resistance silicon substrate having a resistivity of 1000 Ωcm or more, these dopings are not performed. In order to further increase the resistance, it is necessary to increase the purity of polysilicon as a raw material. The resistivity of the high-
次に、図2に示すように、高抵抗シリコン基板1の上面近傍にボロン(B+)などP型の不純物(ドーパント)を1e12〜5e12atoms/cm^2のドーズ量でイオン注入する。これにより、不純物濃度が1e16atoms/cm^3程度のP型不純物層3を高抵抗シリコン基板1とシリコン酸化膜2の界面に形成する。
次に、シリコン酸化膜2を弗化水素水にて除去後、図3に示すように、厚さ1.3μm、抵抗率10ΩcmのボロンをドープしたP型のエピタキシャルシリコン層4を形成する。本実施例では、エピタキシャルシリコン層4をウェル間でのリークが発生しない程度に厚く形成する。また、エピタキシャルシリコン層4に対するボロンのドープ量(ドーズ量)は、P型不純物層3に対するドーズ量よりも少なく、エピタキシャルシリコン層4の不純物濃度は例えば1e15 atoms/cm^3程度である。但し、エピタキシャルシリコン層4を形成する際、不純物であるボロンが高抵抗シリコン基板1中に拡散してゆくので、その不純物濃度は基板1界面付近で大きく減少したものとなる。
Next, as shown in FIG. 2, a P-type impurity (dopant) such as boron (B +) is ion-implanted near the upper surface of the high-
Next, after removing the
ここで、高抵抗シリコン基板1とエピタキシャルシリコン層4との間にP型不純物層3がない場合、N型ウェルにバイアスを印加すると、N型ウェルからエピタキシャルシリコン層4に向けて空乏層が大きく拡がり、近接したN型ウェル間でリークが発生する。しかし、本実施例では、高抵抗シリコン基板1とエピタキシャルシリコン層4との間にP型不純物層3があるので空乏層の拡がりが抑えられる。
Here, when there is no P-
次に、エピタキシャルシリコン層4上から高抵抗シリコン基板1の内部に至るディープ・トレンチ構造体を形成する。即ち、まず始めに、図4において、エピタキシャルシリコン層4、P型不純物層3及び高抵抗シリコン基板1の順に、それぞれを選択的に異方性エッチングして、エピタキシャルシリコン層4上から高抵抗シリコン基板1の内部に至るディープ・トレンチ5を形成する。この異方性エッチングには、SF6と酸素とを含む混合ガスを用いる。ディープ・トレンチ5のサイズは、例えば幅0.6μm、深さ7μmである。
Next, a deep trench structure extending from the
次に、図5に示すように、ディープ・トレンチ5の側面に400Å〜2000Åのシリコン酸化膜6を形成する。このシリコン酸化膜6の形成は、例えば950℃〜1000℃のウェット酸化により行う。そして、シリコン酸化膜6によって内壁面及び底面を薄く覆われたディープ・トレンチ5内にポリシリコン7を充填する。このポリシリコン7の充填は、低圧CVD法で高抵抗シリコン基板1の上方全面にポリシリコン膜を堆積し、続いて、全面に堆積したポリシリコン膜をCMP法で研磨、除去することにより行う。この研磨、除去によって、ポリシリコン膜はディープ・トレンチ5内にのみ残される。このようにして、ディープ・トレンチ5と、その内部に形成されたシリコン酸化膜6、ポリシリコン7とからなるディープ・トレンチ構造体50を完成させる。
なお、ディープ・トレンチ5内に充填される膜はポリシリコンに限られることはなく、例えば、CVD法などで形成したシリコン酸化膜でも良い。
Next, as shown in FIG. 5, a
The film filled in the
また、本実施例では、ディープ・トレンチ5を、分離したい素子間に1μm程度の間隔で4本形成する場合について示したが、ディープ・トレンチ5を複数本形成する理由は、ディープ・トレンチ5を挟んだ両側間の絶縁性を高めるためである。ディープ・トレンチ5に関して、その好ましい本数は、ディープ・トレンチ5と基板1の界面に沿って流れる微小な電流を抑えるという理由で3本以上、デバイスの面積増加を抑えるという理由で10本以下である。また、トレンチの好ましい間隔は、ディープ・トレンチ5による基板への応力を抑えるという理由で0.5um以上、絶縁性を高めるという理由で3um以下である。さらに、ディープ・トレンチ5をエピタキシャルシリコン層4及びP型不純物層3より深くシリコン基板1に達するように形成した理由は、基板表面付近の低抵抗層(即ち、エピタキシャルシリコン層4)を伝わる基板ノイズをディープ・トレンチ構造体50の抵抗で抑制するためである。
Further, in this embodiment, the case where four
次に、図6に示すように、エピタキシャルシリコン層4の表面をウェット雰囲気、850℃の条件で酸化処理し、150Åのシリコン酸化膜8を形成する。さらに、減圧CVDにて1500Åのシリコン窒化膜9を形成する。そして、ホトレジスト膜10にてパターニング後、シリコン窒化膜9をエッチングする。この選択的エッチングによって、シリコン窒化膜9は素子領域のみに残される。
Next, as shown in FIG. 6, the surface of the
次に、シリコン窒化膜9をマスクにエピタキシャルシリコン層4をウェット雰囲気、1000℃の条件で酸化処理する。これにより、図7に示すように、例えば3000Åのフィールド絶縁膜11を形成する。ここで、酸化処理の温度を1000℃とした理由は、シリコン酸化膜に粘性流動を持たせるためであり、この粘性流動によってフィールド絶縁膜11の端部での応力を緩和することができる。
Next, the silicon nitride film 9 is used as a mask to oxidize the
続いて、エピタキシャルシリコン層4にボロン(B+)をまず150keV〜300keVで、次に50keV〜100keVでイオン注入して、図8に示すようにP型ウェル13を形成する。また、このP型ウェル13の形成と前後して、エピタキシャルシリコン層4にリン(P+)をまず250keV〜400keVで、次に20keV〜200keVでイオン注入しN型ウェル12を形成する。通常、ウェルは100keV程度の加速エネルギーでイオン注入を行った後、1100℃以上の温度(即ち、全製造工程を通して、最も高い温度)でのアニールを行い、深さ1μm程度まで拡散させて形成するが、本実施例では、高加速エネルギーでイオン注入を行い、ウェルを形成するため、アニールは不要である。
Subsequently, boron (B +) is first ion-implanted into the
最後に図9に示すように、ウェット雰囲気中850℃にてCMOS型トランジスタを形成するためのゲート酸化膜14、ポリシリコンゲート15、ソース/ドレイン16を形成し、ポリシリコン抵抗17、メタル/絶縁膜/メタルキャパシタ18等の受動素子を形成する。図9に示すように、本実施例では、ディープ・トレンチ構造体50を挟んで図9の左側の領域(一の領域)にアナログ回路部を形成し、右側の領域(他の領域)にデジタル回路部を形成する。つまり、ディープ・トレンチ構造体50によって、アナログ回路部とデジタル回路部とを分離する。このようにして、半導体装置100を完成させる。
Finally, as shown in FIG. 9, a
図12は、図9中におけるA−A’部不純物プロファイルを示す図である。図12の横軸(X軸)は半導体装置100の基板内の深さを示し、縦軸(Y軸)は不純物濃度を示す。X軸の0は、もともとの高抵抗シリコン基板の表面を示す。また、X軸のマイナス側は基板の表面方向である。PHOS(リン)はN型の、BORON(ボロン)はP型のドーパントで、濃度の高い方が基板の型となる。基板の表面側からPMOSのソース/ドレイン、N型ウェル、P型エピタキシャルシリコン層、N型高抵抗基板で、もともとのN型高抵抗基板の不純物濃度は1e12 atoms/cm^3、P型エピタキシャルシリコン層の不純物濃度は1e15 atoms/cm^3であるが、この間に1μm程度の幅でP型不純物層を形成している。
FIG. 12 is a diagram showing an A-A ′ part impurity profile in FIG. 9. The horizontal axis (X axis) in FIG. 12 indicates the depth in the substrate of the
半導体装置100によれば、P型不純物層により、N型ウェルとP型エピタキシャルシリコン層との間での空乏層の拡がりを抑え、近接するN型ウェル間のリークを防止することができる。空乏層の拡がりを抑えるという理由から、P型不純物層の不純物濃度は5e15 atoms/cm^3以上、厚さは0.4μm以上であることが好ましい。また、CMOSの閾値に影響を与えないという理由から、P型不純物層の不純物濃度は1e17 atoms/cm^3以下、厚さは0.8μm以下であることが好ましい。
According to the
さらに、P型エピタキシャルシリコン層の不純物濃度は、ウェル間のリークおよびウェルの形成の容易さという理由から、5e14 atoms/cm^3以上、5e15 atoms/cm^3以下であることが好ましい。また、P型エピタキシャルシリコン層の膜厚は、CMOSのウェルを形成するという理由から1μm以上が好ましく、ディープ・トレンチよりも深くならないようにする(即ち、ディープ・トレンチを高抵抗シリコン基板の内部まで容易に到達させる)という理由から5μm以下であることが好ましい。 Furthermore, the impurity concentration of the P-type epitaxial silicon layer is preferably 5e14 atoms / cm ^ 3 or more and 5e15 atoms / cm ^ 3 or less because of the leak between wells and the ease of forming wells. The thickness of the P-type epitaxial silicon layer is preferably 1 μm or more for the reason that a CMOS well is formed, so that it does not become deeper than the deep trench (that is, the deep trench extends to the inside of the high-resistance silicon substrate). It is preferably 5 μm or less for the reason that it can be easily reached.
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、高抵抗シリコン基板1およびトランジスタを形成する低抵抗のエピタキシャルシリコン層4およびディープ・トレンチ構造体50の組み合わせにより、基板を伝わるクロストークノイズを低減させる効果がある。また、FZ法にて作成された高抵抗シリコン基板1では、酸素析出が起きず熱処理時の応力によりスリップが容易に発生してしまうことがあるが、本実施例のように、全製造工程における炉体での温度(即ち、高抵抗シリコン基板1に対する熱処理温度)を最大で1000℃以下にすることで、スリップのないデバイス形成を実現することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the crosstalk noise transmitted through the substrate by the combination of the high
この実施の形態では、P型不純物層3が本発明の「不純物層」に対応し、ディープ・トレンチ構造体50が本発明の「ディープ・トレンチ構造」に対応している。
なお、この実施の形態では、高抵抗シリコン基板1として、FZ法にて作成された500Ωcm以上の抵抗率を持つ基板を使用する場合について説明した。しかしながら、本発明では、高抵抗FZ基板の代わりに、同等の抵抗率を有するCZ法にて作成された基板に適切なアニール処理を施し、基板内の溶存酸素を析出させた基板を用いても良い。このような構成であっても、基板を伝わるクロストークノイズを低減させる効果がある。
In this embodiment, the P-
In this embodiment, the case where a substrate having a resistivity of 500 Ωcm or more prepared by the FZ method is used as the high
(2)検証及びその結果
以上のようにして形成した半導体装置(デバイス)を用い、クロストークノイズの低減効果を測定した結果を図10に示す。図10の横軸(X軸)は入力信号の周波数を示し、縦軸(Y軸)は信号源側と受信側間の信号の減衰量を示す。また、評価を行ったパターンの簡単な構造を図11に示す。図10及び図11において、(a)〜(c)が従来例、(d)が本発明である。この検証では、ネットワークアナライザーにてN型拡散層に繋がった信号源側パッドより高周波ノイズを入力し、150μm離れた受信側パッドにてノイズの減衰量を測定した。受信側パッドの周りにはP型拡散層によるガードリングやディープ・トレンチを配置し、構造の違いおよび高抵抗基板の有無によるクロストークノイズの減衰量を比較した。
図10に示すように、高抵抗基板とディープ・トレンチとの組み合わせ(d)によれば、1G Hzの周波数帯において、従来基板だけのもの(a)、(c)と比べて50dB以上の改善効果が、従来基板とディープ・トレンチとの組み合わせ(b)と比べて20dB以上の改善効果がそれぞれ見られた。
(2) Verification and Results FIG. 10 shows the results of measuring the crosstalk noise reduction effect using the semiconductor device (device) formed as described above. The horizontal axis (X axis) in FIG. 10 indicates the frequency of the input signal, and the vertical axis (Y axis) indicates the amount of signal attenuation between the signal source side and the reception side. FIG. 11 shows a simple structure of the evaluated pattern. 10 and 11, (a) to (c) are conventional examples, and (d) is the present invention. In this verification, high frequency noise was input from the signal source side pad connected to the N-type diffusion layer with a network analyzer, and the attenuation amount of the noise was measured at the receiving side pad 150 μm away. A guard ring or deep trench with a P-type diffusion layer was placed around the receiving side pad, and the attenuation of crosstalk noise due to the difference in structure and the presence or absence of a high resistance substrate was compared.
As shown in FIG. 10, according to the combination (d) of the high resistance substrate and the deep trench, in the 1 GHz frequency band, the improvement is 50 dB or more compared with the conventional substrate only (a) and (c). As compared with the combination (b) of the conventional substrate and the deep trench, the effect was improved by 20 dB or more.
1 高抵抗シリコン基板
2,6,8 シリコン酸化膜
3 P型不純物層
4 (P型)エピタキシャルシリコン層
5 ディープ・トレンチ
7 ポリシリコン
9 シリコン窒化膜
10 ホトレジスト膜
11 フィールド絶縁膜
12 N型ウェル
13 P型ウェル
14 ゲート酸化膜
15 ポリシリコンゲート
16 ソース/ドレイン
17 ポリシリコン抵抗
18 メタルキャパシタ
50 ディープ・トレンチ構造体
100 半導体装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ディープ・トレンチ構造によってアナログ回路部とデジタル回路部とが分離されていることを特徴とする半導体装置。 A silicon substrate having a resistivity of 500 Ωcm or more created by the floating zone method, a silicon epitaxial layer formed on the silicon substrate, and a deep trench provided from the silicon epitaxial layer to the inside of the silicon substrate A structure,
An analog circuit portion and a digital circuit portion are separated by the deep trench structure.
前記シリコンエピタキシャル層の不純物濃度は、5e14atoms/cm^3以上、5e15atoms/cm^3以下であり、
前記不純物層の不純物濃度は、5e15atoms/cm^3以上、1e17atoms/cm^3以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 An impurity layer is provided at the interface between the silicon substrate and the silicon epitaxial layer,
The impurity concentration of the silicon epitaxial layer is 5e14 atoms / cm ^ 3 or more and 5e15 atoms / cm ^ 3 or less,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the impurity layer is 5e15 atoms / cm 3 or more and 1e17 atoms / cm 3 or less.
前記シリコン基板と前記シリコン酸化膜との界面に所定の不純物をイオン注入して不純物層を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜を除去し、その後、前記不純物層上にシリコンエピタキシャル層を形成する工程と、
前記シリコンエピタキシャル層、前記不純物層及び前記シリコン基板をそれぞれ選択的にエッチングして、前記シリコンエピタキシャル層上から前記シリコン基板の内部に至るディープ・トレンチ構造を形成する工程と、
前記ディープ・トレンチ構造上にフィールド絶縁膜を形成して、前記シリコンエピタキシャル層及びその上方を一の領域と他の領域とに分離する工程と、
前記一の領域にアナログ回路部を形成し、前記他の領域にデジタル回路部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a silicon oxide film on a silicon substrate having a resistivity of 500 Ωcm or more created by a floating zone method;
A step of ion-implanting a predetermined impurity at the interface between the silicon substrate and the silicon oxide film to form an impurity layer;
Removing the silicon oxide film, and then forming a silicon epitaxial layer on the impurity layer;
Selectively etching each of the silicon epitaxial layer, the impurity layer, and the silicon substrate to form a deep trench structure from the silicon epitaxial layer to the inside of the silicon substrate;
Forming a field insulating film on the deep trench structure and separating the silicon epitaxial layer and the upper portion thereof into one region and another region;
Forming an analog circuit portion in the one region and forming a digital circuit portion in the other region.
前記シリコンエピタキシャル層への不純物のドーズ量よりも多いことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 The impurity dose in the step of forming the impurity layer is:
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the dose of impurities to the silicon epitaxial layer is larger than the dose amount of impurities.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005287595A JP2007103417A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005287595A JP2007103417A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007103417A true JP2007103417A (en) | 2007-04-19 |
Family
ID=38030111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005287595A Pending JP2007103417A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007103417A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05152429A (en) * | 1991-11-28 | 1993-06-18 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
JP2004253633A (en) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Asahi Kasei Microsystems Kk | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2007067012A (en) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device |
-
2005
- 2005-09-30 JP JP2005287595A patent/JP2007103417A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05152429A (en) * | 1991-11-28 | 1993-06-18 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
JP2004253633A (en) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Asahi Kasei Microsystems Kk | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2007067012A (en) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5669251B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP5298565B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2008034649A (en) | Semiconductor device | |
KR20140119954A (en) | Semiconductor device and manufactruing method thereof | |
US20070262384A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US10032663B1 (en) | Anneal after trench sidewall implant to reduce defects | |
JP2008041901A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
CA2425289A1 (en) | Semiconductor structure and method for processing such a structure | |
US20120018811A1 (en) | Forming bipolar transistor through fast epi-growth on polysilicon | |
US8610168B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP6097269B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US20110204423A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2007103417A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2005353892A (en) | Semiconductor substrate, semiconductor device and its manufacturing method | |
JP6382288B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2006237208A (en) | Semiconductor apparatus and manufacturing method thereof | |
JP2002057211A (en) | Method for manufacturing semiconductor device having trench element isolation region | |
JP6300638B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2004193205A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2006049663A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2008187124A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2002134702A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2000049334A (en) | Semiconductor device and fabrication thereof | |
JP2016100566A (en) | Soi wafer manufacturing method and soi wafer | |
JP5588162B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070402 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070402 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071205 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100907 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110111 |