JP2007158139A - Semiconductor device and method of manufacturing same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of reducing an element forming region and raising driving ability, while raising electric separation between semiconductor elements, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes the element forming region 10A which is electrically separated from a semiconductor substrate 11 and divided into a plurality of island regions 10a arrayed in a gate widthwise direction, gate electrodes 15a, 15b formed over the plurality of island regions 10a, a p-type body region 17 formed in the upper part of the island region 10a, source regions 18s and a body draw-up region 19 formed in the upper part of the p-type body region 17, drain regions 18d formed in the upper part of the island region 10a, and in-contact wiring 22 and metal wiring 23 which are electrically connected to the drain regions 18d or source regions 18s and the body draw-up region 19. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に半導体基板から電気的に分離した半導体素子を有する半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a semiconductor element electrically isolated from a semiconductor substrate and a manufacturing method thereof.

従来技術による一般的なLDMOS(Laterally Diffused Metal-Oxide Semiconductor)が、例えば以下に示す非特許文献1に開示されている。このようなLDMOSは、横方向に拡散層を形成することで、他の半導体素子と共に同一チップに形成できる電力制御用集積回路として広く利用されている。   A general LDMOS (Laterally Diffused Metal-Oxide Semiconductor) according to the prior art is disclosed, for example, in Non-Patent Document 1 shown below. Such an LDMOS is widely used as an integrated circuit for power control that can be formed on the same chip together with other semiconductor elements by forming a diffusion layer in the lateral direction.

また、LDMOSの素子面積を小さくすることでチップ面積を縮小するための従来技術が、例えば以下に示す特許文献1に開示されている。この従来技術では、バルク基板にトレンチを形成し、トレンチ内部の表面にゲート絶縁膜を形成した後、トレンチにゲート電極を埋め込んだ構成を有する。このような構成では、動作時に、チャネルがゲート電極側面に沿って形成される。すなわち、バルク基板表面に対して縦方向にチャネルが形成される。このため、バルク基板上面での素子面積を縮小することができ、結果としてチップ面積を縮小することができる。   Further, a conventional technique for reducing the chip area by reducing the element area of the LDMOS is disclosed in, for example, Patent Document 1 shown below. This prior art has a configuration in which a trench is formed in a bulk substrate, a gate insulating film is formed on the surface inside the trench, and then a gate electrode is embedded in the trench. In such a configuration, the channel is formed along the side surface of the gate electrode during operation. That is, a channel is formed in the vertical direction with respect to the bulk substrate surface. Therefore, the element area on the upper surface of the bulk substrate can be reduced, and as a result, the chip area can be reduced.

また、近年の半導体装置では、小型化及び動作の高速化を目的として、バルク基板の代わりに、SOI(Silicon On Insulator)構造を有する半導体基板(以下、SOI基板という)が用いられるようになってきた。   Further, in recent semiconductor devices, a semiconductor substrate having an SOI (Silicon On Insulator) structure (hereinafter referred to as an SOI substrate) is used instead of a bulk substrate for the purpose of downsizing and speeding up of operation. It was.

SOI基板は、一般的に、最下層の支持基板と支持基板上の絶縁膜と絶縁膜上のシリコン薄膜とからなる。トランジスタなどの半導体素子は、SOI基板におけるシリコン薄膜に形成される。このため、SOI基板を用いた半導体装置は、半導体素子が電気的な干渉を考慮する必要がない絶縁膜に囲まれた状態となり、これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などが低減される。   An SOI substrate generally comprises a lowermost support substrate, an insulating film on the support substrate, and a silicon thin film on the insulating film. A semiconductor element such as a transistor is formed on a silicon thin film in an SOI substrate. For this reason, a semiconductor device using an SOI substrate is in a state in which the semiconductor element is surrounded by an insulating film that does not need to consider electrical interference, thereby reducing leakage current and electrical interference between semiconductor elements. Etc. are reduced.

なお、参考として、例えば以下に示す特許文献2又は3には、実質的な素子分離絶縁膜における底部を広げることで、半導体素子間の電気的な分離を向上するための技術が開示されている。特許文献2が開示するところの技術では、STI(Shallow Trench Isolation)法にて素子分離絶縁膜を形成する際、形成したトレンチの底部をドライエッチングにて広げ、これに絶縁膜を充填することで、形成される素子分離絶縁膜の底部を広げている。また、特許文献3が開示するところの技術では、STI法にて素子分離絶縁膜を形成する際、形成したトレンチの底部を熱酸化することで、形成される素子分離絶縁膜の底部を広げている。   For reference, for example, Patent Document 2 or 3 shown below discloses a technique for improving electrical isolation between semiconductor elements by widening the bottom of a substantial element isolation insulating film. . In the technique disclosed in Patent Document 2, when forming an element isolation insulating film by STI (Shallow Trench Isolation) method, the bottom of the formed trench is expanded by dry etching, and this is filled with the insulating film. The bottom of the element isolation insulating film to be formed is widened. In the technique disclosed in Patent Document 3, when forming an element isolation insulating film by the STI method, the bottom of the formed element isolation insulating film is expanded by thermally oxidizing the bottom of the formed trench. Yes.

また、同じく参考として、例えば以下に示す特許文献4には、バルク基板に形成したトレンチの底部をCDE(Chemical Dry-Etching)することで広げる技術が開示されている。
特開2005−136150号公報 特開平7−130952号公報 特開2004−186557号公報 特開平6−37275号公報 S. Whiston, et al., “Complementary LDMOS transistor for a CMOS/BiCMOS process”, ISPSD’2000, pp. 51-54, May 2000.
For reference, for example, Patent Document 4 shown below discloses a technique for expanding the bottom of a trench formed in a bulk substrate by CDE (Chemical Dry-Etching).
JP 2005-136150 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-130952 JP 2004-186557 A JP-A-6-37275 S. Whiston, et al., “Complementary LDMOS transistor for a CMOS / BiCMOS process”, ISPSD'2000, pp. 51-54, May 2000.

ところで、上述した特許文献1による半導体装置では、ソース・ドレイン間を分断するように形成されたトレンチ内にゲート電極が形成されていた。このため、ゲート電極が形成されるトレンチの深さによって半導体素子の駆動能力が決定される。しかしながら、SOI基板は、上述したように、シリコン薄膜下に絶縁層が存在する。したがって、特許文献1による半導体装置をSOI基板に形成した場合、実現可能な駆動能力がシリコン薄膜の膜厚によって制限されてしまう。   By the way, in the semiconductor device according to Patent Document 1 described above, a gate electrode is formed in a trench formed so as to divide the source and drain. For this reason, the driving capability of the semiconductor element is determined by the depth of the trench in which the gate electrode is formed. However, as described above, the SOI substrate has an insulating layer under the silicon thin film. Therefore, when the semiconductor device according to Patent Document 1 is formed on an SOI substrate, the drive capability that can be realized is limited by the thickness of the silicon thin film.

なお、上述した特許文献2から4は、STI法にてバルク基板に形成した素子分離絶縁膜の底部を広げることで、半導体素子間の電気的な分離を向上する技術を開示するものであり、半導体素子の駆動能力を向上するための構成が開示するものではない。   Patent Documents 2 to 4 described above disclose a technique for improving electrical isolation between semiconductor elements by widening the bottom of the element isolation insulating film formed on the bulk substrate by the STI method. A configuration for improving the driving capability of the semiconductor element is not disclosed.

そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、半導体素子間の電気的な分離を向上しつつ、素子形成領域の縮小及び駆動能力の向上が可能な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。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a semiconductor device and a manufacturing method thereof capable of reducing the element formation region and improving the driving capability while improving the electrical isolation between the semiconductor elements. The purpose is to provide.

かかる目的を達成するために、本発明による半導体装置は、第1方向に配列し且つそれぞれが第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域を含む第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板と、第1ウエル領域の側面及び下面全体に形成され、第1ウエル領域と半導体基板との間を絶縁することで第1ウエル領域を半導体基板から電気的に分離する第1絶縁膜と、隣り合う島状領域間に形成され、隣り合う島状領域間を絶縁することで第1ウエル領域を第1方向に配列する複数の島状領域に電気的に分断する第2絶縁膜と、島状領域の第2領域上に形成された第1導電体膜と、隣り合う島状領域において対向する第2領域間の第2絶縁膜に形成されたトレンチ内に形成され、第1導電体膜と電気的に連続する第2導電体膜とを含むことで、複数の島状領域を第1方向に沿って跨るように形成された一連のゲート電極と、一部がゲート電極下の一部に延在するように、島状領域における第1領域上部から第2領域上部に形成された第2導電型の第2ウエル領域と、ゲート電極下に第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極下に延在するように、第2ウエル領域上部に形成された第1導電型のソース領域と、第2ウエル領域上部の一部であってソース領域と隣接する領域に形成された第2導電型の第1高濃度領域と、島状領域における第3領域上部の一部であってゲート電極下の領域と隣接しない領域に形成された第1導電型のドレイン領域と、複数の島状領域それぞれに形成された複数のドレイン領域と電気的に接続された第1配線と、複数の島状領域それぞれに形成された複数のソース領域及び第1高濃度領域と電気的に接続された第2配線とを有して構成される。   In order to achieve such an object, a semiconductor device according to the present invention includes a plurality of island-like regions having first to third regions arranged in a first direction and arranged in order in a second direction perpendicular to the first direction. A semiconductor substrate having a first well region of the first conductivity type including the first well region is formed on the entire side surface and lower surface of the first well region, and the first well region is insulated by insulating the first well region from the semiconductor substrate. A plurality of islands formed between a first insulating film electrically isolated from the semiconductor substrate and adjacent island regions, and arranging the first well regions in the first direction by insulating the adjacent island regions. A second insulating film electrically divided into regions, a first conductor film formed on the second region of the island region, and a second insulating film between the second regions facing each other in the adjacent island region Formed in the formed trench and electrically connected to the first conductor film. A series of gate electrodes formed so as to straddle a plurality of island-shaped regions along the first direction, and a part thereof extends to a part below the gate electrode. In addition, the second conductivity type second well region formed from the upper part of the first region to the upper part of the second region in the island-like region, and a part of the upper surface of the second well region are left under the gate electrode, and a part of the gate region is formed. A first conductivity type source region formed above the second well region and a second portion formed in a region adjacent to the source region and part of the second well region so as to extend under the electrode. A first conductivity type first high concentration region, a drain region of the first conductivity type formed in a part of the island region above the third region and not adjacent to the region under the gate electrode, and a plurality of island shapes A first electrically connected to a plurality of drain regions formed in each region; Configured to have a line, and a plurality of island regions second wiring connected plurality of source regions and a first heavily doped region and electrically formed respectively.

半導体基板における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される第1ウエル領域(素子形成領域とも言う)の側面及び底面全体と半導体基板との間に絶縁性の第1絶縁膜を形成することで、第1ウエル領域を半導体基板から絶縁分離することができる。このように、第1ウエル領域を半導体基板から電気的に分離した構成とすることで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、第1ウエル領域に形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、この第1ウエル領域の上面だけでなく、複数の島状領域に分断された個々の第1ウエル領域間に形成したトレンチ内、すなわち個々の島状領域における第2方向(ゲート長方向)と平行な側面にもゲート電極を形成することで、ゲート電極に所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域の上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域をチップ搭載面積に関係なく大きくすることが可能となり、結果、第1ウエル領域の縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。さらに、本発明では、半導体基板に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域の第2方向(ゲート長方向)と平行な側面に形成するゲート電極の縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   Insulating first insulation between a part of the semiconductor substrate and the entire side surface and bottom surface of a first well region (also referred to as an element formation region) in which a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed and the semiconductor substrate. By forming the film, the first well region can be isolated from the semiconductor substrate. In this way, by adopting a configuration in which the first well region is electrically separated from the semiconductor substrate, the semiconductor element formed in the first well region is electrically interfered with in the same manner as the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. It is possible to obtain a structure that does not need to be considered. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. Further, not only in the upper surface of the first well region, but also in a trench formed between the individual first well regions divided into a plurality of island-like regions, that is, in the second direction (gate length direction) in each island-like region. By forming the gate electrode also on the side surface parallel to the gate electrode, it is possible to drive the side part in addition to the upper part of the island-like region when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrode. Become. As a result, the drive region can be enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, the first well region can be reduced and the drive capability can be improved. Furthermore, in the present invention, for example, a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate. Therefore, for example, the second direction of each island-shaped region (gate is not limited to the thickness of the silicon thin film in the SOI substrate). It is possible to set the width in the vertical direction (depth direction) of the gate electrode formed on the side surface parallel to the (long direction).

また、本発明による半導体装置は、第1方向に配列し且つそれぞれが第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域を含む第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板と、第1ウエル領域の側面全体に形成され、第1ウエル領域側面と半導体基板との間を絶縁することで第1ウエル領域側面を半導体基板から電気的に分離する第1絶縁膜と、第1絶縁膜で囲まれた第1ウエル領域の下面全体に形成され、第1ウエル領域下面と半導体基板との間を接合分離することで第1ウエル領域下面を半導体基板から電気的に分離する第2導電型の第1高濃度領域と、隣り合う島状領域間に形成され、隣り合う島状領域間を絶縁することで第1ウエル領域を第1方向に配列する複数の島状領域に電気的に分断する第2絶縁膜と、島状領域の第2領域上に形成された第1導電体膜と、隣り合う島状領域において対向する第2領域間の第2絶縁膜に形成されたトレンチ内に形成され、第1導電体膜と電気的に連続する第2導電体膜とを含むことで、複数の島状領域を第1方向に沿って跨るように形成された一連のゲート電極と、一部がゲート電極下の一部に延在するように、島状領域における第1領域上部から第2領域上部に形成された第2導電型の第2ウエル領域と、ゲート電極下に第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極下に延在するように、第2ウエル領域上部に形成された第1導電型のソース領域と、第2ウエル領域上部の一部であってソース領域と隣接する領域に形成された第2導電型の第2高濃度領域と、島状領域における第3領域上部の一部であってゲート電極下の領域と隣接しない領域に形成された第1導電型のドレイン領域と、複数の島状領域それぞれに形成された複数のドレイン領域と電気的に接続された第1配線と、複数の島状領域それぞれに形成された複数のソース領域及び第2高濃度領域と電気的に接続された第2配線とを有して構成される。   The semiconductor device according to the present invention includes a first conductivity type including a plurality of island-shaped regions having first to third regions arranged in a first direction and arranged in order in a second direction perpendicular to the first direction. A semiconductor substrate having a first well region is formed on the entire side surface of the first well region, and the side surface of the first well region is electrically isolated from the semiconductor substrate by insulating between the side surface of the first well region and the semiconductor substrate. A first insulating film to be separated and an entire lower surface of the first well region surrounded by the first insulating film, and the lower surface of the first well region is formed by bonding and separating the lower surface of the first well region and the semiconductor substrate. The first well region is formed between the first high-concentration region of the second conductivity type electrically isolated from the semiconductor substrate and the adjacent island-shaped regions, and the adjacent island-shaped regions are insulated from each other in the first direction. Electrically divided into a plurality of arrayed island regions Formed in a trench formed in the second insulating film between the edge film, the first conductor film formed on the second region of the island region, and the second region facing each other in the adjacent island region; A series of gate electrodes formed so as to straddle a plurality of island-shaped regions along the first direction by including the first conductive film and the second conductive film electrically continuous, and a part of the gate electrode A second well region of a second conductivity type formed from the upper portion of the first region to the upper portion of the second region in the island-like region so as to extend to a part under the electrode; and an upper surface of the second well region under the gate electrode. A source region of the first conductivity type formed in the upper part of the second well region and a part of the source region in the upper part of the second well region so that a part extends below the gate electrode while leaving a part. A second high concentration region of the second conductivity type formed in a region adjacent to the third region, and a third region in the island region A first conductivity type drain region formed in a part of the upper portion and not adjacent to the region under the gate electrode and electrically connected to the plurality of drain regions formed in each of the plurality of island-shaped regions The first wiring and a plurality of source regions formed in each of the plurality of island-shaped regions and a second wiring electrically connected to the second high concentration region are configured.

半導体基板における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される第1ウエル領域(素子形成領域とも言う)の側面と半導体基板との間に絶縁性の第1絶縁膜を形成することで、第1ウエル領域側面を半導体基板から絶縁分離することができる。また、第1ウエル領域底面全体に第1ウエル領域の導電型(第1導電型)と反対の導電型(第2導電型)を有する第1高濃度領域を形成することで、第1ウエル領域底面全体を半導体基板から接合分離することができる。したがって、本発明によれば、第1ウエル領域を第1絶縁膜と第1高濃度領域とにより半導体基板から電気的に分離することができる。このように、第1ウエル領域を半導体基板から電気的に分離した構成とすることで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、第1ウエル領域に形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、この第1ウエル領域の上面だけでなく、複数の島状領域に分断された個々の第1ウエル領域間に形成したトレンチ内、すなわち個々の島状領域における第2方向(ゲート長方向)と平行な側面にもゲート電極を形成することで、ゲート電極に所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域の上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域をチップ搭載面積に関係なく大きくすることが可能となり、結果、第1ウエル領域の縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。さらに、本発明では、半導体基板に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域の第2方向(ゲート長方向)と平行な側面に形成するゲート電極の縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   An insulating first insulating film is formed between a side surface of a first well region (also referred to as an element forming region) in which a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed and a part of the semiconductor substrate. As a result, the side surface of the first well region can be isolated from the semiconductor substrate. In addition, a first high concentration region having a conductivity type (second conductivity type) opposite to the conductivity type of the first well region (first conductivity type) is formed on the entire bottom surface of the first well region. The entire bottom surface can be bonded and separated from the semiconductor substrate. Therefore, according to the present invention, the first well region can be electrically isolated from the semiconductor substrate by the first insulating film and the first high concentration region. In this way, by adopting a configuration in which the first well region is electrically separated from the semiconductor substrate, the semiconductor element formed in the first well region is electrically interfered with in the same manner as the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. It is possible to obtain a structure that does not need to be considered. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. Further, not only in the upper surface of the first well region, but also in a trench formed between the individual first well regions divided into a plurality of island-like regions, that is, in the second direction (gate length direction) in each island-like region. By forming the gate electrode also on the side surface parallel to the gate electrode, it is possible to drive the side part in addition to the upper part of the island-like region when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrode. Become. As a result, the drive region can be enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, the first well region can be reduced and the drive capability can be improved. Furthermore, in the present invention, for example, a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate. Therefore, for example, the second direction of each island-shaped region (gate is not limited to the thickness of the silicon thin film in the SOI substrate). It is possible to set the width in the vertical direction (depth direction) of the gate electrode formed on the side surface parallel to the (long direction).

また、本発明による半導体装置は、第1領域と、上方から見て第1領域から櫛歯状に突出した複数の第2領域とを含む第1導電型の素子形成領域を備えた半導体基板と、素子形成領域の側面全体に形成され、素子形成領域側面と半導体基板との間を絶縁することで素子形成領域側面を半導体基板から電気的に分離する絶縁膜と、絶縁膜で囲まれた素子形成領域の下面全体に形成され、素子形成領域下面と半導体基板との間を接合分離することで素子形成領域下面を半導体基板から電気的に分離する第2導電型のドレイン領域と、複数の第2領域それぞれを前記第1領域と連続しない3方の側面及び上面から包むように、第1領域上の一部と、第2領域上と、隣り合う第2領域の間及び先端とに一連に形成されたゲート電極と、第1領域上部の一部から第2領域上部にかけて形成された第2導電型のソース領域と、第1領域上部におけるソース領域と隣接する領域であって、ゲート電極下以外の領域に形成された第1導電型の高濃度領域と、素子形成領域におけるソース領域とドレイン領域との間に形成された第1導電型のウエル領域とを有して構成される。   A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate having a first conductivity type element formation region including a first region and a plurality of second regions protruding in a comb shape from the first region as viewed from above. An insulating film formed on the entire side surface of the element forming region, and electrically insulating the side surface of the element forming region from the semiconductor substrate by insulating between the side surface of the element forming region and the semiconductor substrate; and an element surrounded by the insulating film A drain region of a second conductivity type formed on the entire lower surface of the formation region and electrically separating the lower surface of the element formation region from the semiconductor substrate by bonding and separating the lower surface of the element formation region and the semiconductor substrate; A series of two regions are formed on a part of the first region, on the second region, between adjacent second regions, and at the tip so as to wrap from the three sides and the upper surface that are not continuous with the first region. Gate electrode and the upper portion of the first region A source region of the second conductivity type formed from the upper portion to the upper portion of the second region, and a region adjacent to the source region in the upper portion of the first region, the first conductivity type high region formed in a region other than under the gate electrode It has a concentration region and a first conductivity type well region formed between a source region and a drain region in the element formation region.

半導体基板における一部の領域である素子形成領域の側面と半導体基板との間に絶縁性の絶縁膜を形成することで、素子形成領域側面を半導体基板から絶縁分離することができる。また、素子形成領域底面全体に素子形成領域の導電型(第1導電型と反対の導電型(第2導電型)を有するドレイン領域を形成することで、素子形成領域底面全体を半導体基板から接合分離することができる。したがって、本発明によれば、素子形成領域を絶縁膜とドレイン領域とにより半導体基板から電気的に分離することができる。このように、素子形成領域を半導体基板から電気的に分離した構成とすることで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、素子形成領域に形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、この素子形成領域における櫛歯状に突出した部分の上面だけでなく、櫛歯状に突出した部分の間及び先に形成したトレンチ内、すなわち櫛歯状に突出した部分の側面にもゲート電極を形成することで、ゲート電極に所定のバイアス電圧が印加された際に、素子形成領域の上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域をチップ搭載面積に関係なく大きくすることが可能となり、結果、素子形成領域の縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。さらに、本発明では、半導体基板に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、素子形成領域のゲート長方向と平行な側面に形成するゲート電極の縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。さらにまた、本発明では、素子形成領域下面を半導体基板から電気的に分離するための不純物埋込み層をドレイン領域として使用し、素子形成領域の上部にソース領域を形成しているため、チャネルが縦方向に形成される半導体装置を実現することができる。   By forming an insulating insulating film between the side surface of the element formation region which is a partial region of the semiconductor substrate and the semiconductor substrate, the side surface of the element formation region can be insulated and separated from the semiconductor substrate. Further, by forming a drain region having the conductivity type of the element formation region (conductivity type opposite to the first conductivity type (second conductivity type) of the element formation region on the entire bottom surface of the element formation region, the entire bottom surface of the element formation region is bonded from the semiconductor substrate. Therefore, according to the present invention, the element formation region can be electrically isolated from the semiconductor substrate by the insulating film and the drain region, and thus the element formation region can be electrically isolated from the semiconductor substrate. With the separated structure, the semiconductor element formed in the element formation region can be made into a structure that does not need to consider electrical interference, as in the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. It is possible to reduce leakage current, electrical interference between semiconductor elements, etc. In addition to not only the upper surface of the comb-shaped protruding portion in this element formation region. When a predetermined bias voltage is applied to the gate electrode by forming the gate electrode between the portions protruding in a comb shape and also in the trench formed earlier, that is, the side surface of the portion protruding in a comb shape. In addition to the upper portion of the element formation region, the side portion can be driven, so that the drive region can be enlarged regardless of the chip mounting area. In the present invention, for example, a bulk substrate can be used as the semiconductor substrate, and therefore, the thickness is limited to, for example, the thickness of the silicon thin film on the SOI substrate. The width in the vertical direction (depth direction) of the gate electrode formed on the side surface parallel to the gate length direction of the element formation region can be set without any change. A semiconductor in which a channel is formed in a vertical direction because an impurity buried layer for electrically isolating the lower surface of the element formation region from the semiconductor substrate is used as a drain region and a source region is formed above the element formation region. An apparatus can be realized.

また、本発明による半導体装置の製造方法は、第1導電型の第1ウエル領域を含む半導体基板を準備する工程と、第1ウエル領域の側面全体に第1トレンチを形成する工程と、第1ウエル領域を、第1方向に配列し且つそれぞれが第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域に分断する第2トレンチを形成する工程と、第1及び第2トレンチの底部を熱酸化することで、複数の島状領域それぞれの下面全体と半導体基板との間を絶縁する第1絶縁膜を複数の島状領域それぞれの下面全体に形成する工程と、第1トレンチを第2絶縁膜で埋めると共に第2トレンチを第3絶縁膜で埋める工程と、隣り合う島状領域において対向する第2領域間に位置する第3絶縁膜に第3トレンチを形成する工程と、複数の島状領域における第2領域上及び第3トレンチ内に一連の導電体膜を形成することで、複数の島状領域に第1方向に沿って跨る一連の第1ゲート電極を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、第1領域上部から第1ゲート電極下の一部まで延在する第2ウエル領域を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、第1ゲート電極下の第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が第1ゲート電極下まで延在するソース領域を第2ウエル領域上部に形成する工程と、島状領域における第3領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、島状領域における第3領域上部の一部であって第1ゲート電極下の領域と隣接しない領域にドレイン領域を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、第2ウエル領域上部におけるソース領域と隣接する領域であって第1ゲート電極下以外の領域に第1高濃度領域を形成する工程と、複数の島状領域それぞれに形成した複数のドレイン領域と電気的に接続された第1配線を形成する工程と、複数の島状領域それぞれに形成した複数のソース領域及び第1高濃度領域と電気的に接続された第2配線を形成する工程とを有して構成される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, the step of preparing a semiconductor substrate including a first well region of a first conductivity type, the step of forming a first trench on the entire side surface of the first well region, Forming a second trench that divides the well region into a plurality of island-shaped regions having first to third regions arranged in a first direction and sequentially arranged in a second direction perpendicular to the first direction; By thermally oxidizing the bottoms of the first and second trenches, a first insulating film that insulates between the entire lower surface of each of the plurality of island-shaped regions and the semiconductor substrate is formed on the entire lower surface of each of the plurality of island-shaped regions. A step of filling the first trench with the second insulating film and filling the second trench with the third insulating film; and a third trench in the third insulating film located between the opposing second regions in the adjacent island regions Forming multiple islands Forming a series of first gate electrodes across a plurality of island-shaped regions along the first direction by forming a series of conductor films on the second region and in the third trench in the region; A step of forming a second well region extending from an upper portion of the first region to a portion under the first gate electrode by injecting and diffusing impurities of a second conductivity type from the upper surface of the first region in the region; By implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the first region in the shaped region, a part of the upper surface of the second well region under the first gate electrode remains, and a part thereof extends to the lower portion of the first gate electrode. A step of forming an extended source region in the upper portion of the second well region, and an impurity of the first conductivity type are implanted and diffused from the upper surface of the third region in the island-shaped region, so that the upper portion of the third region in the island-shaped region is Partial and adjacent to the region under the first gate electrode A region adjacent to the source region in the upper portion of the second well region by forming a drain region in a non-existing region and injecting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island-like region; Forming a first high concentration region in a region other than under the first gate electrode, forming a first wiring electrically connected to a plurality of drain regions formed in each of the plurality of island regions, Forming a plurality of source regions formed in each of the island-like regions and a second wiring electrically connected to the first high-concentration region.

半導体基板における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される第1ウエル領域(素子形成領域とも言う)の底面全体と半導体基板との間に絶縁性の第1絶縁膜を形成することで、第1ウエル領域底面全体を半導体基板から絶縁分離することができる。また、第1ウエル領域の側面全体を囲む第1トレンチ内に第2絶縁膜を形成することで、第1ウエル領域側面全体を半導体基板から絶縁分離することができる。したがって、本発明によれば、第1ウエル領域を第1及び第2絶縁膜により半導体基板から電気的に分離することができる。このように、第1ウエル領域を半導体基板から電気的に分離することで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、第1ウエル領域に形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、本発明では、第1ウエル領域の上面だけでなく、複数の島状領域に分断された第1ウエル領域間に形成した第3トレンチ内、すなわち個々の島状領域における第1方向(ゲート幅方向)と垂直な側面、すなわち第2方向(ゲート長方向)と平行な側面にも第1ゲート電極を形成するため、ゲート電極に所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域の上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域がチップ搭載面積に関係なく大きくされた半導体装置を製造することが可能となり、結果、第1ウエル領域の縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。また、本発明では、半導体基板に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域の第2方向(ゲート長方向)と平行な側面に形成する第1ゲート電極の縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   An insulating first insulating film is formed between the entire bottom surface of a first well region (also referred to as an element forming region) in which a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed and a part of the semiconductor substrate. By forming, the entire bottom surface of the first well region can be isolated from the semiconductor substrate. Further, by forming the second insulating film in the first trench surrounding the entire side surface of the first well region, the entire side surface of the first well region can be insulated and separated from the semiconductor substrate. Therefore, according to the present invention, the first well region can be electrically isolated from the semiconductor substrate by the first and second insulating films. In this way, by electrically separating the first well region from the semiconductor substrate, the semiconductor element formed in the first well region is considered for electrical interference as in the case of the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. The structure can be made unnecessary. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. In the present invention, not only the upper surface of the first well region but also the third direction formed in the third trench formed between the first well regions divided into a plurality of island-like regions, that is, the first direction (gates) in the individual island-like regions. In order to form the first gate electrode also on the side surface perpendicular to the width direction), that is, the side surface parallel to the second direction (gate length direction), when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrode, In addition to the upper part, the side part can be driven. As a result, it becomes possible to manufacture a semiconductor device in which the drive region is enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, it is possible to reduce the first well region and improve the drive capability. In the present invention, since a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate, for example, the second direction of each island-like region (gate is not limited to the thickness of the silicon thin film in the SOI substrate). It is possible to set the width in the vertical direction (depth direction) of the first gate electrode formed on the side surface parallel to the long direction.

また、本発明による半導体装置の製造方法は、第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板を準備する工程と、第1ウエル領域の側面全体に第1トレンチを形成する工程と、第1ウエル領域を、第1方向に配列し且つそれぞれが第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域に分断する第2トレンチを形成する工程と、第1及び2トレンチ下部をエッチングすることで、第1及び第2トレンチ下部を拡底する工程と、拡底された第1及び第2トレンチ下部を熱酸化することで、複数の島状領域それぞれの下面全体と半導体基板との間を絶縁する第1絶縁膜を複数の島状領域それぞれの下面全体に形成する工程と、第1トレンチを第2絶縁膜で埋めると共に第2トレンチを第3絶縁膜で埋める工程と、隣り合う島状領域において対向する第2領域間に位置する第3絶縁膜に第3トレンチを形成する工程と、複数の島状領域における第2領域上及び第3トレンチ内に一連の導電体膜を形成することで、複数の島状領域に第1方向に沿って跨る一連の第1ゲート電極を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、第1領域上部から第1ゲート電極下の一部まで延在する第2ウエル領域を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、第1ゲート電極下の第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が第1ゲート電極下まで延在するソース領域を第2ウエル領域上部に形成する工程と、島状領域における第3領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、島状領域における第3領域上部の一部であって第1ゲート電極下の領域と隣接しない領域にドレイン領域を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、第2ウエル領域上部におけるソース領域と隣接する領域であって第1ゲート電極下以外の領域に第1高濃度領域を形成する工程と、複数の島状領域それぞれに形成した複数のドレイン領域と電気的に接続された第1配線を形成する工程と、複数の島状領域それぞれに形成した複数のソース領域及び第1高濃度領域と電気的に接続された第2配線を形成する工程とを有して構成される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, the step of preparing a semiconductor substrate having a first well type first well region, the step of forming a first trench on the entire side surface of the first well region, Forming a second trench that divides one well region into a plurality of island-like regions having first to third regions arranged in a first direction and sequentially arranged in a second direction perpendicular to the first direction; Etching the lower portion of the first and second trenches to widen the lower portion of the first and second trenches, and thermally oxidizing the lower portion of the first and second trenches that have been widened, Forming a first insulating film that insulates between the entire lower surface and the semiconductor substrate on the entire lower surface of each of the plurality of island-like regions, filling the first trench with the second insulating film, and forming the second trench with the third insulating film; Next to the process of filling with Forming a third trench in a third insulating film located between the second regions facing each other in the island-like region, and forming a series of conductor films on the second region and in the third trench in the plurality of island-like regions. By forming, a step of forming a series of first gate electrodes straddling a plurality of island regions along the first direction, and injecting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island regions As a result, a step of forming a second well region extending from the upper portion of the first region to a portion under the first gate electrode, and an impurity of the first conductivity type are implanted from the upper surface of the first region in the island region. Forming a source region in the upper part of the second well region by diffusing, leaving a part of the upper surface of the second well region below the first gate electrode while partially extending to the lower part of the first gate electrode; Of the first conductivity type from the upper surface of the third region in the region Forming a drain region in a region that is a part of the upper portion of the third region in the island region and not adjacent to the region under the first gate electrode, and the first region in the island region A step of forming a first high-concentration region in a region adjacent to the source region above the second well region and other than under the first gate electrode by injecting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface Forming a first wiring electrically connected to the plurality of drain regions formed in each of the plurality of island-shaped regions, and a plurality of source regions and first high-concentration regions formed in each of the plurality of island-shaped regions And a step of forming a second wiring electrically connected.

半導体基板における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される第1ウエル領域(素子形成領域とも言う)の底面全体と半導体基板との間に絶縁性の第1絶縁膜を形成することで、第1ウエル領域底面全体を半導体基板から絶縁分離することができる。また、第1ウエル領域の側面全体を囲む第1トレンチ内に第2絶縁膜を形成することで、第1ウエル領域側面全体を半導体基板から絶縁分離することができる。したがって、本発明によれば、第1ウエル領域を第1及び第2絶縁膜により半導体基板から電気的に分離することができる。このように、第1ウエル領域を半導体基板から電気的に分離することで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、第1ウエル領域に形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、本発明では、第1ウエル領域の上面だけでなく、複数の島状領域に分断された第1ウエル領域間に形成した第3トレンチ内、すなわち個々の島状領域における第1方向(ゲート幅方向)と垂直な側面、すなわち第2方向(ゲート長方向)と平行な側面にも第1ゲート電極を形成するため、ゲート電極に所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域の上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域がチップ搭載面積に関係なく大きくされた半導体装置を製造することが可能となり、結果、第1ウエル領域の縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。また、本発明では、半導体基板に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域の第2方向(ゲート長方向)と平行な側面に形成する第1ゲート電極の縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   An insulating first insulating film is formed between the entire bottom surface of a first well region (also referred to as an element forming region) in which a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed and a part of the semiconductor substrate. By forming, the entire bottom surface of the first well region can be isolated from the semiconductor substrate. Further, by forming the second insulating film in the first trench surrounding the entire side surface of the first well region, the entire side surface of the first well region can be insulated and separated from the semiconductor substrate. Therefore, according to the present invention, the first well region can be electrically isolated from the semiconductor substrate by the first and second insulating films. In this way, by electrically separating the first well region from the semiconductor substrate, the semiconductor element formed in the first well region is considered for electrical interference as in the case of the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. The structure can be made unnecessary. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. In the present invention, not only the upper surface of the first well region but also the third direction formed in the third trench formed between the first well regions divided into a plurality of island-like regions, that is, the first direction (gates) in the individual island-like regions. In order to form the first gate electrode also on the side surface perpendicular to the width direction), that is, the side surface parallel to the second direction (gate length direction), when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrode, In addition to the upper part, the side part can be driven. As a result, it becomes possible to manufacture a semiconductor device in which the drive region is enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, it is possible to reduce the first well region and improve the drive capability. In the present invention, since a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate, for example, the second direction of each island-like region (gate is not limited to the thickness of the silicon thin film in the SOI substrate). It is possible to set the width in the vertical direction (depth direction) of the first gate electrode formed on the side surface parallel to the long direction.

また、本発明による半導体装置の製造方法は、第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板を準備する工程と、第1ウエル領域における第1方向と垂直な側面に第1トレンチを形成する工程と、第1ウエル領域を、第1方向に配列し且つそれぞれが第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域に分断する第2トレンチを形成する工程と、第1及び第2トレンチ下部をエッチングすることで、複数の島状領域それぞれの下に空隙を形成する工程と、空隙の少なくとも一部を第1絶縁膜で埋め、第1トレンチを第2絶縁膜で埋めると共に第2トレンチを第3絶縁膜で埋める工程と、第1ウエル領域における第1方向と平行な側面に第3トレンチを形成する工程と、第3トレンチを第4絶縁膜で埋める工程と、隣り合う島状領域において対向する第2領域間に位置する第3絶縁膜に第4トレンチを形成する工程と、複数の島状領域における第2領域上及び第4トレンチ内に一連の導電体膜を形成することで、複数の島状領域に第1方向に沿って跨る一連の第1ゲート電極を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、第1領域上部から第1ゲート電極下の一部まで延在する第2ウエル領域を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、第1ゲート電極下の第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が第1ゲート電極下まで延在するソース領域を第2ウエル領域上部に形成する工程と、島状領域における第3領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、島状領域における第3領域上部の一部であって第1ゲート電極下の領域と隣接しない領域にドレイン領域を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、第2ウエル領域上部におけるソース領域と隣接する領域であって第1ゲート電極下以外の領域に第1高濃度領域を形成する工程と、複数の島状領域それぞれに形成した複数のドレイン領域と電気的に接続された第1配線を形成する工程と、複数の島状領域それぞれに形成した複数のソース領域及び第1高濃度領域と電気的に接続された第2配線を形成する工程とを有して構成される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a semiconductor substrate having a first well region of a first conductivity type; and forming a first trench in a side surface perpendicular to the first direction in the first well region. And a second trench that divides the first well region into a plurality of island regions having first to third regions arranged in a first direction and arranged in order in a second direction perpendicular to the first direction. Forming a gap under each of the plurality of island-like regions by etching the lower portions of the first and second trenches, filling at least part of the gap with the first insulating film, and Filling the trench with the second insulating film and filling the second trench with the third insulating film; forming the third trench on a side surface parallel to the first direction in the first well region; and A process of filling with an insulating film; Forming a fourth trench in a third insulating film positioned between opposing second regions in adjacent island regions, and a series of conductor films on the second region and in the fourth trench in the plurality of island regions Forming a series of first gate electrodes across the plurality of island regions along the first direction, and implanting a second conductivity type impurity from the upper surface of the first region in the island regions. By diffusing, a step of forming a second well region extending from the upper portion of the first region to a portion under the first gate electrode, and an impurity of the first conductivity type are implanted from the upper surface of the first region in the island region. Forming a source region in the upper part of the second well region, while leaving a part of the upper surface of the second well region under the first gate electrode, while partly extending under the first gate electrode; First conductivity type from the upper surface of the third region in the island region A step of forming a drain region in a region which is a part of the upper portion of the third region in the island region and not adjacent to the region under the first gate electrode by injecting and diffusing the impurity; By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the region, a first high concentration region is formed in a region adjacent to the source region above the second well region and other than under the first gate electrode. Forming a first wiring electrically connected to a plurality of drain regions formed in each of the plurality of island regions, a plurality of source regions and a first high concentration formed in each of the plurality of island regions And a step of forming a second wiring electrically connected to the region.

半導体基板における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される第1ウエル領域(素子形成領域とも言う)の底面全体と半導体基板との間に絶縁性の第1絶縁膜(一部が空隙であっても良い)を形成することで、第1ウエル領域底面全体を半導体基板から絶縁分離することができる。また、第1ウエル領域の側面全体を囲む第1及び第4トレンチ内にそれぞれ第2及び第4絶縁膜を形成することで、第1ウエル領域側面全体を半導体基板から絶縁分離することができる。したがって、本発明によれば、第1ウエル領域を第1、第2及び第4絶縁膜により半導体基板から電気的に分離することができる。このように、第1ウエル領域を半導体基板から電気的に分離することで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、第1ウエル領域に形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、本発明では、第1ウエル領域の上面だけでなく、複数の島状領域に分断された第1ウエル領域間に形成した第3トレンチ内、すなわち個々の島状領域における第1方向(ゲート幅方向)と垂直な側面、すなわち第2方向(ゲート長方向)と平行な側面にも第1ゲート電極を形成するため、ゲート電極に所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域の上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域がチップ搭載面積に関係なく大きくされた半導体装置を製造することが可能となり、結果、第1ウエル領域の縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。また、本発明では、半導体基板に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域の第2方向(ゲート長方向)と平行な側面に形成する第1ゲート電極の縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   An insulating first insulating film (a part of the semiconductor substrate) between the entire bottom surface of a first well region (also referred to as an element formation region) where a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed and the semiconductor substrate. The whole bottom surface of the first well region can be insulated and separated from the semiconductor substrate. In addition, by forming the second and fourth insulating films in the first and fourth trenches that surround the entire side surface of the first well region, respectively, the entire side surface of the first well region can be isolated from the semiconductor substrate. Therefore, according to the present invention, the first well region can be electrically separated from the semiconductor substrate by the first, second and fourth insulating films. In this way, by electrically separating the first well region from the semiconductor substrate, the semiconductor element formed in the first well region is considered for electrical interference as in the case of the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. The structure can be made unnecessary. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. In the present invention, not only the upper surface of the first well region but also the third direction formed in the third trench formed between the first well regions divided into a plurality of island-like regions, that is, the first direction (gates) in the individual island-like regions. In order to form the first gate electrode also on the side surface perpendicular to the width direction), that is, the side surface parallel to the second direction (gate length direction), when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrode, In addition to the upper part, the side part can be driven. As a result, it becomes possible to manufacture a semiconductor device in which the drive region is enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, it is possible to reduce the first well region and improve the drive capability. In the present invention, since a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate, for example, the second direction of each island-like region (gate is not limited to the thickness of the silicon thin film in the SOI substrate). It is possible to set the width in the vertical direction (depth direction) of the first gate electrode formed on the side surface parallel to the long direction.

また、本発明による半導体装置の製造方法は、第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板を準備する工程と、第1ウエル領域の側面全体に第1トレンチを形成する工程と、第1ウエル領域を、第1方向に配列し且つそれぞれが第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域に分断する第2トレンチを形成する工程と、第1ウエル領域よりも高い不純物濃度となるように第1及び第2トレンチ底面に第2導電型の不純物を注入して拡散することで、複数の島状領域それぞれの下面全体と半導体基板との間を接合分離する第1高濃度領域を複数の島状領域それぞれの下面全体に形成する工程と、第1トレンチを第1絶縁膜で埋めると共に第2トレンチを第2絶縁膜で埋める工程と、隣り合う島状領域において対向する第2領域間に位置する第2絶縁膜に第3トレンチを形成する工程と、複数の島状領域における第2領域上及び第3トレンチ内に一連の導電体膜を形成することで、複数の島状領域に第1方向に沿って跨る一連の第1ゲート電極を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、第1領域上部から第1ゲート電極下の一部まで延在する第2ウエル領域を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、第1ゲート電極下の第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が第1ゲート電極下まで延在するソース領域を第2ウエル領域上部に形成する工程と、島状領域における第3領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、島状領域における第3領域上部の一部であって第1ゲート電極下の領域と隣接しない領域にドレイン領域を形成する工程と、島状領域における第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、第2ウエル領域上部におけるソース領域と隣接する領域であって第1ゲート電極下以外の領域に第2高濃度領域を形成する工程と、複数の島状領域それぞれに形成した複数のドレイン領域と電気的に接続された第1配線を形成する工程と、複数の島状領域それぞれに形成した複数のソース領域及び第2高濃度領域と電気的に接続された第2配線を形成する工程とを有して構成される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: preparing a semiconductor substrate having a first well region of a first conductivity type; forming a first trench on the entire side surface of the first well region; Forming a second trench that divides one well region into a plurality of island regions having first to third regions arranged in the first direction and arranged in order in the second direction; By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type into the bottom surfaces of the first and second trenches so that the impurity concentration becomes higher, the entire bottom surface of each of the plurality of island-like regions and the semiconductor substrate are separated from each other. A step of forming the first high-concentration region on the entire lower surface of each of the plurality of island-like regions, a step of filling the first trench with the first insulating film and the second trench with the second insulating film, and an adjacent island-like region 2nd territory opposite in Forming a third trench in the second insulating film positioned therebetween, and forming a series of conductor films on the second region and in the third trench in the plurality of island-shaped regions; Forming a series of first gate electrodes extending along the first direction and injecting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island region, Forming a second well region extending to a part under one gate electrode, and implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the first region in the island-like region; Forming a source region over the second well region while leaving a part of the upper surface of the second well region, and extending from the upper surface of the third region in the island region to the first By injecting and diffusing conductivity type impurities, Forming a drain region in a part of the upper part of the third region in the region not adjacent to the region under the first gate electrode, and implanting a second conductivity type impurity from the upper surface of the first region in the island-like region. By diffusing, a step of forming a second high concentration region in a region adjacent to the source region above the second well region and other than under the first gate electrode, and a plurality of regions formed in each of the plurality of island regions Forming a first wiring electrically connected to the drain region, and forming a second wiring electrically connected to the plurality of source regions and the second high concentration region formed in each of the plurality of island-shaped regions And a step of performing.

半導体基板における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される第1ウエル領域(素子形成領域とも言う)側面全体を囲む第1トレンチ内に絶縁性の第1絶縁膜を形成することで、第1ウエル領域側面全体を半導体基板から絶縁分離することができる。また、第1ウエル領域底面全体に第1ウエル領域の導電型(第1導電型)と反対の導電型(第2導電型)を有する第1高濃度領域を形成することで、第1ウエル領域底面全体を半導体基板から接合分離することができる。したがって、本発明によれば、第1ウエル領域を第1絶縁膜及び第1高濃度領域により半導体基板から電気的に分離することができる。このように、第1ウエル領域を半導体基板から電気的に分離することで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、第1ウエル領域に形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、本発明では、第1ウエル領域の上面だけでなく、複数の島状領域に分断された第1ウエル領域間に形成した第3トレンチ内、すなわち個々の島状領域における第1方向(ゲート幅方向)と垂直な側面、すなわち第2方向(ゲート長方向)と平行な側面にも第1ゲート電極を形成するため、ゲート電極に所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域の上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域がチップ搭載面積に関係なく大きくされた半導体装置を製造することが可能となり、結果、第1ウエル領域の縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。また、本発明では、半導体基板に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域の第2方向(ゲート長方向)と平行な側面に形成する第1ゲート電極の縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   An insulating first insulating film is formed in a first trench that surrounds the entire side surface of a first well region (also referred to as an element forming region) in which a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed, which is a partial region of the semiconductor substrate. As a result, the entire side surface of the first well region can be insulated and separated from the semiconductor substrate. In addition, a first high concentration region having a conductivity type (second conductivity type) opposite to the conductivity type of the first well region (first conductivity type) is formed on the entire bottom surface of the first well region. The entire bottom surface can be bonded and separated from the semiconductor substrate. Therefore, according to the present invention, the first well region can be electrically isolated from the semiconductor substrate by the first insulating film and the first high concentration region. In this way, by electrically separating the first well region from the semiconductor substrate, the semiconductor element formed in the first well region is considered for electrical interference as in the case of the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. The structure can be made unnecessary. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. In the present invention, not only the upper surface of the first well region but also the third direction formed in the third trench formed between the first well regions divided into a plurality of island-like regions, that is, the first direction (gates) in the individual island-like regions. In order to form the first gate electrode also on the side surface perpendicular to the width direction), that is, the side surface parallel to the second direction (gate length direction), when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrode, In addition to the upper part, the side part can be driven. As a result, it becomes possible to manufacture a semiconductor device in which the drive region is enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, it is possible to reduce the first well region and improve the drive capability. In the present invention, since a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate, for example, the second direction of each island-like region (gate is not limited to the thickness of the silicon thin film in the SOI substrate). It is possible to set the width in the vertical direction (depth direction) of the first gate electrode formed on the side surface parallel to the long direction.

また、本発明による半導体装置の製造方法は、第1領域と、上方から見て第1領域から櫛歯状に突出した複数の第2領域とを含む第1導電型の素子形成領域を備えた半導体基板を準備する工程と、素子形成領域の側面全体に第1トレンチを形成する工程と、素子形成領域よりも高い不純物濃度となるように第1トレンチ底面に第2導電型の不純物を注入して拡散することで、素子形成領域の下面と半導体基板との間を接合分離するドレイン領域を素子形成領域下全体に形成する工程と、第1トレンチを絶縁膜で埋める工程と、第1領域上部の一部と第2領域上部とに第1導電型の不純物を注入して拡散することで、ソース領域を形成する工程と、1領域上部であってソース領域と隣接する領域に第2導電型の不純物を注入して拡散することで高濃度領域を形成する工程と、隣り合う第2領域の間及び先端に一連の第2トレンチを形成する工程と、複数の第2領域それぞれを前記第1領域と連続しない3方の側面及び上面から包むように、第1領域上の一部と第2領域上と第2トレンチ内とに一連のゲート電極を形成する工程とを有して構成される。   In addition, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first conductivity type element formation region including a first region and a plurality of second regions protruding in a comb shape from the first region when viewed from above. A step of preparing a semiconductor substrate, a step of forming a first trench on the entire side surface of the element formation region, and an impurity of a second conductivity type are implanted into the bottom surface of the first trench so as to have an impurity concentration higher than that of the element formation region. And forming a drain region for bonding and separating the lower surface of the element formation region and the semiconductor substrate under the element formation region, a step of filling the first trench with an insulating film, and an upper portion of the first region A step of forming a source region by injecting and diffusing a first conductivity type impurity into a part of the first region and an upper portion of the second region, and a second conductivity type in a region above the one region and adjacent to the source region By injecting and diffusing impurities A step of forming a concentration region, a step of forming a series of second trenches between adjacent second regions and at the tip thereof, and a plurality of second regions respectively from three side surfaces and an upper surface that are not continuous with the first region. And a step of forming a series of gate electrodes on a part of the first region, on the second region, and in the second trench.

半導体基板における一部の領域である素子形成領域側面全体に形成された第1トレンチ内に絶縁性の絶縁膜を形成することで、素子形成領域側面全体を半導体基板から絶縁分離することができる。また、素子形成領域底面全体に素子形成領域の導電型(第1導電型)と反対の導電型(第2導電型)を有するドレイン領域を形成することで、素子形成領域底面全体を半導体基板から接合分離することができる。したがって、本発明によれば、素子形成領域を絶縁膜とドレイン領域とにより半導体基板から電気的に分離することができる。このように、素子形成領域を半導体基板から電気的に分離することで、素子形成領域に形成した半導体素子を、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、本発明では、素子形成領域における櫛歯状に突出した部分の上面だけでなく、櫛歯状に突出した部分の間及び先に形成した第2トレンチ内、すなわち櫛歯状に突出した部分の側面にもゲート電極を形成するため、ゲート電極に所定のバイアス電圧が印加された際に、素子形成領域の上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域がチップ搭載面積に関係なく大きくされた半導体装置を製造することが可能となり、結果、素子形成領域の縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。また、本発明では、半導体基板に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、素子形成領域のゲート長方向と平行な側面に形成するゲート電極の縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。さらにまた、本発明では、素子形成領域下面を半導体基板から電気的に分離するための不純物埋込み層をドレイン領域として使用し、素子形成領域の上部にソース領域を形成しているため、チャネルが縦方向に形成される半導体装置を実現することができる。   By forming an insulating insulating film in the first trench formed on the entire side surface of the element formation region, which is a partial region in the semiconductor substrate, the entire side surface of the element formation region can be isolated from the semiconductor substrate. Further, a drain region having a conductivity type (second conductivity type) opposite to the conductivity type of the element formation region (first conductivity type) is formed on the entire element formation region bottom surface, so that the entire element formation region bottom surface is removed from the semiconductor substrate. Can be separated. Therefore, according to the present invention, the element formation region can be electrically separated from the semiconductor substrate by the insulating film and the drain region. As described above, by electrically separating the element formation region from the semiconductor substrate, it is necessary to consider the electrical interference in the semiconductor element formed in the element formation region in the same manner as the semiconductor device formed using the SOI substrate. It can be set as a structure without. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. Further, in the present invention, not only the upper surface of the portion protruding in a comb-teeth shape in the element forming region, but also between the portions protruding in a comb-teeth shape and in the second trench formed earlier, that is, the portion protruding in a comb-teeth shape Since the gate electrode is also formed on the side surface of the element, it is possible to drive the side part in addition to the upper part of the element formation region when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrode. As a result, it becomes possible to manufacture a semiconductor device in which the drive region is enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, it is possible to reduce the element formation region and improve the drive capability. Further, in the present invention, for example, a bulk substrate can be used as the semiconductor substrate. Therefore, for example, the side surface parallel to the gate length direction of the element formation region is not limited by the thickness of the silicon thin film in the SOI substrate. It is possible to set the width of the gate electrode formed in the vertical direction (depth direction). Furthermore, in the present invention, the impurity buried layer for electrically isolating the lower surface of the element formation region from the semiconductor substrate is used as the drain region, and the source region is formed above the element formation region. A semiconductor device formed in the direction can be realized.

本発明によれば、半導体素子間の電気的な分離を向上しつつ、素子形成領域の縮小及び駆動能力の向上が可能な半導体装置およびその製造方法を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a semiconductor device and a manufacturing method thereof that can reduce the element formation region and improve the driving capability while improving the electrical isolation between the semiconductor elements.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。また、各図では、構成の明瞭化のため、断面におけるハッチングの一部が省略されている。さらに、後述において例示する数値は、本発明の好適な例に過ぎず、従って、本発明は例示された数値に限定されるものではない。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, each drawing only schematically shows the shape, size, and positional relationship to the extent that the contents of the present invention can be understood. Therefore, the present invention is illustrated in each drawing. It is not limited to only the shape, size, and positional relationship. Moreover, in each figure, a part of hatching in a cross section is abbreviate | omitted for clarity of a structure. Furthermore, the numerical values exemplified below are merely preferred examples of the present invention, and therefore the present invention is not limited to the illustrated numerical values.

まず、本発明による実施例1について図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明による半導体装置100として、n型のチャネルを形成するLDMOS電界効果トランジスタ(FET)を製造する場合を例に挙げる。   First, Embodiment 1 according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, as an example of the semiconductor device 100 according to the present invention, an LDMOS field effect transistor (FET) that forms an n-type channel is manufactured.

・全体構成
図1は、本実施例による半導体装置100の構成を示す上視図である。図2は図1におけるA−A’断面図であり、図3は図1におけるB−B’断面図であり、図4は図1におけるC−C’断面図である。
Overall Configuration FIG. 1 is a top view showing the configuration of the semiconductor device 100 according to this embodiment. 2 is a cross-sectional view along AA ′ in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view along BB ′ in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view along CC ′ in FIG.

まず、図1から図4を用いて、本実施例による半導体装置100の概略構成を説明する。図1に示すように、半導体装置100は、トランジスタなどの半導体素子が作り込まれる素子形成領域(アクティブ領域とも言う)10Aの側面に素子分離絶縁膜12aが形成された構成を有する。この構成により、本実施例では、素子形成領域10Aの側面が半導体基板11から電気的に分離される。また、図2から図4に示すように、半導体装置100は、素子形成領域10A下に絶縁膜(以下、埋込み絶縁膜12cと言う)が形成された構成を有する。この構成により、本実施例では、素子形成領域10Aの下面が半導体基板11から電気的に分離される。   First, the schematic configuration of the semiconductor device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the semiconductor device 100 has a configuration in which an element isolation insulating film 12a is formed on a side surface of an element formation region (also referred to as an active region) 10A in which a semiconductor element such as a transistor is formed. With this configuration, in this embodiment, the side surface of the element formation region 10 </ b> A is electrically separated from the semiconductor substrate 11. 2 to 4, the semiconductor device 100 has a configuration in which an insulating film (hereinafter referred to as a buried insulating film 12c) is formed under the element formation region 10A. With this configuration, in this embodiment, the lower surface of the element formation region 10 </ b> A is electrically separated from the semiconductor substrate 11.

このように本実施例では、素子形成領域10Aが素子分離絶縁膜12aと埋込み絶縁膜12cとにより半導体基板11から電気的に完全に分離される。言い換えれば、本実施例による半導体基板11は、部分的にSOI基板と同様の構成を有する。これにより、本実施例による半導体装置100は、例えばSOI基板などを用いて作成した半導体装置と同様に、素子形成領域10Aに形成した半導体素子が電気的な干渉を考慮する必要がない構造となる。以下、素子形成領域10Aが素子分離絶縁膜12a及び埋込み絶縁膜12cにより囲まれた構造を、部分SOI構造10Bと言う。   As described above, in this embodiment, the element formation region 10A is electrically completely separated from the semiconductor substrate 11 by the element isolation insulating film 12a and the buried insulating film 12c. In other words, the semiconductor substrate 11 according to the present example has a configuration partially similar to that of the SOI substrate. As a result, the semiconductor device 100 according to the present embodiment has a structure in which the semiconductor element formed in the element formation region 10A does not need to consider electrical interference, similar to the semiconductor device manufactured using, for example, an SOI substrate. . Hereinafter, a structure in which the element formation region 10A is surrounded by the element isolation insulating film 12a and the buried insulating film 12c is referred to as a partial SOI structure 10B.

また、本実施例では、素子形成領域10Aが、素子分離絶縁膜12aを掛架するように形成された絶縁膜(以下、分離絶縁膜12bと言う)により、複数の領域(以下、島状領域10aという)に電気的に分離された構成を有する。言い換えれば、本実施例では、1つのLDMOSを形成するための素子形成領域10Aが、分離絶縁膜12bによってゲート幅方向(第1方向)に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断された構成を有する。   Further, in this embodiment, the element formation region 10A includes a plurality of regions (hereinafter referred to as island-shaped regions) by an insulating film (hereinafter referred to as an isolation insulating film 12b) formed so as to hang over the element isolation insulating film 12a. 10a) is electrically separated. In other words, in this embodiment, the element formation region 10A for forming one LDMOS is electrically divided into a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction (first direction) by the isolation insulating film 12b. Have a configuration.

個々の島状領域10aは、ゲート長方向(第2方向)に細長い短冊状に隆起した形状を有する。従って、本実施例による素子分離絶縁膜12aと分離絶縁膜12bとを組み合わせた形状は、短冊状の絶縁膜が格子状(本例では、『目』字状)に組み合わされた形状を有する。本実施例による半導体装置100の構成要素は、以上のようにゲート幅方向に沿って配列するように電気的に分断された複数の島状領域10aにそれぞれ形成される。言い換えれば、本実施例による半導体装置100は、ゲート幅方向に沿って配列するように複数の島状領域10aに分断された素子形成領域10Aに形成される。   Each island-like region 10a has a shape protruding in a strip shape elongated in the gate length direction (second direction). Therefore, the shape obtained by combining the element isolation insulating film 12a and the isolation insulating film 12b according to this embodiment has a shape in which strip-shaped insulating films are combined in a lattice shape (in this example, a “mesh” shape). The components of the semiconductor device 100 according to the present embodiment are respectively formed in the plurality of island-like regions 10a that are electrically divided so as to be arranged along the gate width direction as described above. In other words, the semiconductor device 100 according to the present embodiment is formed in the element formation region 10A divided into a plurality of island regions 10a so as to be arranged along the gate width direction.

次に、本実施例による半導体装置100の構成を図1から図4を用いて詳細に説明する。図1から図4に示すように、半導体装置100は、半導体基板11から電気的に分離された複数の島状領域10aを有する素子形成領域10Aと、素子形成領域10Aにおける個々の島状領域10aに形成されたnウエル領域17w、p型ボディ領域17、ドレイン領域18d、ソース領域18s及びボディ引上げ領域19と、個々の島状領域10a上の一部に形成されたゲート絶縁膜14aと複数の島状領域10a上に渡って形成されたゲート電極15aと、隣り合う島状領域10a間の一部に形成されたゲート絶縁膜14b及びゲート電極15bとを有する。ここで、説明の都合上、図2に示すように、個々の島状領域10aをゲート長方向に順に並ぶ第1から第3領域10−1、10−2及び10−3に区画する。これによれば、ゲート絶縁膜14aは個々の島状領域10aにおける第2領域10−2上に形成され、ゲート絶縁膜14bは個々の島状領域10aにおける第2領域10−2の側面に形成される。また、ゲート電極15bは隣り合う島状領域10aにおける第2領域10−2間であってそれぞれのゲート絶縁膜14bで挟まれた領域に形成され、ゲート電極15aは個々の島状領域10aにおける第2領域10−2上のゲート絶縁膜14a上及びゲート電極15b上を結ぶように形成される。   Next, the configuration of the semiconductor device 100 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 to 4, the semiconductor device 100 includes an element formation region 10A having a plurality of island regions 10a electrically isolated from the semiconductor substrate 11, and individual island regions 10a in the element formation region 10A. The n-well region 17w, the p-type body region 17, the drain region 18d, the source region 18s, and the body pulling region 19 formed on the gate insulating film 14a and a plurality of gate insulating films 14a formed on a part of each island-shaped region 10a. It has a gate electrode 15a formed over the island-shaped region 10a, and a gate insulating film 14b and a gate electrode 15b formed in part between the adjacent island-shaped regions 10a. Here, for convenience of explanation, as shown in FIG. 2, each island-like region 10a is divided into first to third regions 10-1, 10-2 and 10-3 which are arranged in order in the gate length direction. According to this, the gate insulating film 14a is formed on the second region 10-2 in each island-like region 10a, and the gate insulating film 14b is formed on the side surface of the second region 10-2 in each island-like region 10a. Is done. The gate electrode 15b is formed in a region between the second regions 10-2 in the adjacent island regions 10a and sandwiched between the respective gate insulating films 14b, and the gate electrode 15a is formed in each of the island regions 10a. It is formed so as to connect the gate insulating film 14a on the second region 10-2 and the gate electrode 15b.

上記構成において、半導体基板11は、例えばn型の導電性を有するシリコン製のバルク基板である。以下、これをn型シリコン基板という。なお、その基板抵抗は、例えば8〜22Ω(オーム)程度とすることができる。したがって、素子形成領域10A(島状領域10a)はn型の導電性を有する。また、この素子形成領域10Aの一部を利用するnウエル領域17wもn型の導電性を有する。   In the above configuration, the semiconductor substrate 11 is, for example, a silicon bulk substrate having n-type conductivity. Hereinafter, this is referred to as an n-type silicon substrate. The substrate resistance can be about 8 to 22 Ω (ohms), for example. Therefore, the element formation region 10A (island region 10a) has n-type conductivity. The n-well region 17w that uses a part of the element formation region 10A also has n-type conductivity.

素子形成領域10Aの側面を半導体基板11から電気的に分離するように形成された素子分離絶縁膜12aは、例えばシリコン酸化膜とすることができる。また、素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに分断する分離絶縁膜12bは、例えばシリコン酸化膜で形成することができる。これら素子分離絶縁膜12a及び分離絶縁膜12bは、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法を用いて形成することができる。すなわち、素子形成領域10Aの周囲を取り囲むと共に素子形成領域10Aを複数の島状領域10aに分断するように、短冊状のトレンチを格子状に組み合わせて成る囲い状のトレンチ(後述におけるトレンチ102a及び102bに相当)を半導体基板11に形成し、これにシリコン酸化膜などを埋め込むことで形成することができる。なお、短冊状のトレンチを格子状に組み合わせてなるトレンチの寸法は、例えば本実施例のように『目』字状に組み合わせる場合、上面における短辺の長さ(以下、幅という)を例えば1μm(マイクロメートル)程度とし、上面における長辺の長さ(以下、長さという)を例えば9〜11μm程度とし、上面から底面までの長さ(以下、厚さという)を例えば4〜6μm程度とすることができる。   The element isolation insulating film 12a formed so as to electrically isolate the side surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 can be, for example, a silicon oxide film. The isolation insulating film 12b that divides the element formation region 10A into a plurality of island-like regions 10a arranged in the gate width direction can be formed of, for example, a silicon oxide film. The element isolation insulating film 12a and the isolation insulating film 12b can be formed using, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method. That is, an enclosing trench formed by combining strip-like trenches in a lattice pattern so as to surround the element forming region 10A and to divide the element forming region 10A into a plurality of island regions 10a (trenches 102a and 102b described later). Can be formed by embedding a silicon oxide film or the like in the semiconductor substrate 11. In addition, the dimension of the trench formed by combining strip-shaped trenches in a lattice shape is, for example, the length of the short side (hereinafter referred to as the width) on the upper surface, for example, 1 μm when combined in a “mesh” shape as in this embodiment. The length of the long side on the upper surface (hereinafter referred to as length) is, for example, about 9 to 11 μm, and the length from the upper surface to the bottom surface (hereinafter referred to as thickness) is, for example, about 4 to 6 μm. can do.

また、素子形成領域10Aの底面、具体的には個々の島状領域10aの底面を半導体基板11から電気的に分離するように形成された埋込み絶縁膜12cは、例えばシリコン酸化膜とすることができる。このような埋込み絶縁膜12cは、例えば素子形成領域10A側面を囲むように形成したトレンチ(後述するトレンチ102aに相当)及び素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに分断するように形成されたトレンチ(後述するトレンチ102bに相当)それぞれの下部を、例えば熱酸化して拡底することで形成することができる。この際、トレンチ102a及び102b下部は、例えば島状領域10aのゲート幅方向の寸法を上述したように1μm程度とした場合、これらの側面から水平方向に少なくとも0.5μm以上広げられる。例えば、本実施例では、トレンチ102a及び102b下部(後述におけるキャビティ105に相当)を熱酸化により水平方向に1μm程度拡張することで、素子形成領域10A下全体に渡って埋込み絶縁膜12cを形成する。これにより、平行に位置するトレンチ間、すなわち島状領域10aの底部を、熱酸化によって形成されたシリコン酸化膜(埋込み絶縁膜12c)により塞ぐことができる。なお、これにより形成された構成が、上述した部分SOI構造10Bである。   The buried insulating film 12c formed so as to electrically isolate the bottom surface of the element formation region 10A, specifically, the bottom surface of each island-shaped region 10a from the semiconductor substrate 11 is, for example, a silicon oxide film. it can. The buried insulating film 12c is divided into, for example, a trench (corresponding to a trench 102a described later) formed so as to surround the side surface of the element formation region 10A and a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction. The lower part of each of the trenches (corresponding to a trench 102b to be described later) formed so as to be formed can be formed, for example, by thermally oxidizing and expanding the bottom. At this time, the lower portions of the trenches 102a and 102b are widened from these side surfaces by at least 0.5 μm or more in the horizontal direction when, for example, the dimension in the gate width direction of the island region 10a is about 1 μm as described above. For example, in this embodiment, the buried insulating film 12c is formed over the entire element formation region 10A by extending the lower part of the trenches 102a and 102b (corresponding to a cavity 105 described later) by about 1 μm in the horizontal direction by thermal oxidation. . Thus, the trenches located in parallel, that is, the bottom of the island-like region 10a can be closed by the silicon oxide film (embedded insulating film 12c) formed by thermal oxidation. Note that the structure formed thereby is the partial SOI structure 10B described above.

以上のように素子分離絶縁膜12aと分離絶縁膜12bと埋込み絶縁膜12cとを形成することで、素子形成領域10Aが、幅が例えば1μm程度であり、長さが例えば7μm程度であり、厚さが例えば2〜3μm程度である複数の島状領域10aに電気的に分断される。   By forming the element isolation insulating film 12a, the isolation insulating film 12b, and the buried insulating film 12c as described above, the element formation region 10A has a width of, for example, about 1 μm, a length of, for example, about 7 μm, and a thickness. Is electrically divided into a plurality of island-like regions 10a having a length of, for example, about 2 to 3 μm.

個々の島状領域10aにおける第2領域10−2上には、ゲート絶縁膜14aが形成される。また、同じく個々の島状領域10aにおける第2領域10−2の側面には、ゲート絶縁膜14bが形成される。言い換えれば、隣り合う島状領域10aにおける第2領域10−2間に位置する分離絶縁膜12bゲート絶縁膜14aは、例えば個々の島状領域10aにおける第2領域10−2上面を熱酸化することで形成されたシリコン酸化膜である。その膜厚は、例えば20nm(ナノメートル)程度とすることができる。また、ゲート絶縁膜14bは、例えば隣り合う島状領域10aにおける第2領域10−2間に位置する分離絶縁膜12bを除去した後、これにより露出した島状領域10a(第2領域10−2側面)を熱酸化することで形成されたシリコン酸化膜である。その膜厚(ただし、ゲート長方向の厚さ)は、例えば20nm程度とすることができる。   A gate insulating film 14a is formed on the second region 10-2 in each island-like region 10a. Similarly, a gate insulating film 14b is formed on the side surface of the second region 10-2 in each island-like region 10a. In other words, the isolation insulating film 12b gate insulating film 14a located between the second regions 10-2 in the adjacent island regions 10a thermally oxidizes the upper surface of the second region 10-2 in each island region 10a, for example. This is a silicon oxide film formed in (1). The film thickness can be, for example, about 20 nm (nanometers). Further, the gate insulating film 14b is formed by removing the isolation insulating film 12b positioned between the second regions 10-2 in the adjacent island regions 10a, for example, and then exposing the island regions 10a (second regions 10-2). It is a silicon oxide film formed by thermally oxidizing the side surface. The film thickness (however, the thickness in the gate length direction) can be about 20 nm, for example.

ゲート電極15bは、上述したように、隣り合う島状領域10aにおける第2領域10−2間に位置する分離絶縁膜12bに形成されたトレンチ内に形成される。また、ゲート電極15bは、ゲート幅方向において最外に位置する2つの島状領域10aの第2領域10−2側面に位置する素子分離絶縁膜12aに形成されたトレンチ内にも形成される。一方、ゲート電極15aは、個々の島状領域10aにおける第2領域10−2上のゲート絶縁膜14a上からゲート電極15b上にかけて一連に形成される。言い換えれば、ゲート電極15aは、複数の島状領域10aに跨るように形成される。ただし、ゲート電極15aとゲート電極15bとは、連続する導電体膜である。したがって、本実施例では、複数の島状領域10aを跨るように一連のゲート電極15a及び15bが形成される。これらゲート電極15a及び15bは、例えばリンなどのn型の不純物を含むことで導電性を有するポリシリコン膜である。ゲート電極15aの膜厚は、例えば3μm程度とすることができる。また、ゲート電極15bのゲート幅方向の幅は、上述した島状領域10aの隣接間隔から2つのゲート絶縁膜14bの膜厚を減算した値となる。したがって、本例では、0.96μm(約1μm)程度とすることができる。   As described above, the gate electrode 15b is formed in a trench formed in the isolation insulating film 12b located between the second regions 10-2 in the adjacent island regions 10a. The gate electrode 15b is also formed in a trench formed in the element isolation insulating film 12a located on the side surface of the second region 10-2 of the two island-like regions 10a located on the outermost side in the gate width direction. On the other hand, the gate electrode 15a is formed in a series from the gate insulating film 14a on the second region 10-2 to the gate electrode 15b in each island-like region 10a. In other words, the gate electrode 15a is formed so as to straddle the plurality of island regions 10a. However, the gate electrode 15a and the gate electrode 15b are continuous conductor films. Therefore, in this embodiment, a series of gate electrodes 15a and 15b are formed so as to straddle the plurality of island-like regions 10a. The gate electrodes 15a and 15b are polysilicon films having conductivity by containing an n-type impurity such as phosphorus. The film thickness of the gate electrode 15a can be set to about 3 μm, for example. Further, the width of the gate electrode 15b in the gate width direction is a value obtained by subtracting the thickness of the two gate insulating films 14b from the adjacent interval between the island regions 10a. Therefore, in this example, it can be set to about 0.96 μm (about 1 μm).

このように、本実施例では、個々の島状領域10aの上面及び側面にゲート電極が形成されている。したがって、島状領域10aにおける上面の他に、この側面にも動作時における駆動領域が形成される。言い換えれば、半導体基板11における縦方向(基板と垂直方向)に駆動領域が形成される。このため、半導体装置100が形成された半導体チップにおける単位面積当たりの駆動能力を向上することが可能となる。なお、本説明における駆動面とは、動作時に電流を流すためのチャネルが形成される領域を指す。また、駆動能力とは、印加したバイアス電圧に対して流れる電流に基づいて決定される半導体素子の能力を指す。   As described above, in this embodiment, the gate electrode is formed on the upper surface and the side surface of each island-like region 10a. Therefore, in addition to the upper surface of the island-shaped region 10a, a driving region during operation is also formed on this side surface. In other words, the drive region is formed in the vertical direction (perpendicular to the substrate) in the semiconductor substrate 11. For this reason, it becomes possible to improve the drive capability per unit area in the semiconductor chip in which the semiconductor device 100 is formed. Note that the driving surface in this description refers to a region where a channel for flowing current during operation is formed. The driving capability refers to the capability of the semiconductor element determined based on the current flowing with respect to the applied bias voltage.

ゲート電極15a上部であって、後述する層間絶縁膜21に形成されたコンタクト内配線22と電気的に接続される部分には、例えば図3に示すように、シリサイド膜15cが形成されることで低抵抗化されていてもよい。   For example, as shown in FIG. 3, a silicide film 15c is formed on a portion of the gate electrode 15a that is electrically connected to the in-contact wiring 22 formed on the interlayer insulating film 21 described later. The resistance may be reduced.

また、個々の島状領域10a上部には、図2に示すように、p型の導電性を有する不純物を注入し、これを半導体基板11表面と平行な方向、すなわち横方向へ拡散することで、p型ボディ領域17が形成される。このp型ボディ領域17は、島状領域10aにおける第1領域10−1から第2領域10−2の一部にかけて形成される。この際、ゲート電極15a下である第2領域10−2上面の一部には、p型ボディ領域17の上面が位置する。また、p型ボディ領域17を形成する際に使用するp型の導電性を有する不純物には、例えばヒ素イオンやボロンイオンなどを適用することができる。また、p型ボディ領域17を形成する際のドーズ量及び加速エネルギーは、それぞれ例えば1×1014/cm2程度、10KeV(キロエレクトロンボルト)程度とすることができる。このp型ボディ領域17は、ゲート電極15aに所定のバイアス電圧が印加されることでチャネルが形成される領域である。 Further, as shown in FIG. 2, an impurity having p-type conductivity is implanted into the upper portion of each island-like region 10a and diffused in a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 11, that is, in a lateral direction. , P-type body region 17 is formed. The p-type body region 17 is formed from the first region 10-1 to a part of the second region 10-2 in the island-shaped region 10a. At this time, the upper surface of the p-type body region 17 is located at a part of the upper surface of the second region 10-2 below the gate electrode 15a. Further, for example, arsenic ions or boron ions can be applied to the p-type conductivity impurity used when forming the p-type body region 17. Further, the dose amount and the acceleration energy when forming the p-type body region 17 can be set to, for example, about 1 × 10 14 / cm 2 and about 10 KeV (kiloelectron volts), respectively. The p-type body region 17 is a region where a channel is formed by applying a predetermined bias voltage to the gate electrode 15a.

p型ボディ領域17における一部の上部には、図2に示すように、n型の導電性を有する不純物を注入し、これを横方向に拡散することで、ソース領域18sが形成される。このソース領域18sは、島状領域10aにおける第1領域10−1から第2領域10−2の一部にかけて形成される。この際、ゲート電極15a下である第2領域10−2上面の一部には、ソース領域18sの上面が位置する。ただし、ゲート電極15a下にはp型ボディ領域17の上面が残っている。また、ソース領域18sを形成する際に使用するn型の導電性を有する不純物には、例えばリンイオンを適用することができる。また、ソース領域18sを形成する際のドーズ量及び加速エネルギーは、それぞれ例えば1×1017/cm2程度、10KeV程度とすることができる。 As shown in FIG. 2, an impurity having n-type conductivity is implanted into a part of the upper part of the p-type body region 17, and the source region 18s is formed by diffusing the impurity in the lateral direction. The source region 18s is formed from the first region 10-1 to a part of the second region 10-2 in the island region 10a. At this time, the upper surface of the source region 18s is located on a part of the upper surface of the second region 10-2 below the gate electrode 15a. However, the upper surface of the p-type body region 17 remains under the gate electrode 15a. Further, for example, phosphorus ions can be applied to the n-type conductivity impurity used when forming the source region 18s. Further, the dose amount and the acceleration energy at the time of forming the source region 18s can be set to, for example, about 1 × 10 17 / cm 2 and about 10 KeV, respectively.

また、p型ボディ領域17における一部の上部には、図2に示すように、所定の不純物を注入することで、ボディ引上げ領域19が形成される。このボディ引上げ領域19は、p型ボディ領域17の電位を制御するための拡散領域である。したがって、ボディ引上げ領域19を形成する際に使用する不純物には、p型ボディ領域17と同じ導電型(p型)を有する不純物が使用される。また、ボディ引上げ領域19を形成する際のドーズ量及び加速エネルギーは、それぞれ1×1017/cm2程度、10KeV程度とすることができる。   Further, as shown in FIG. 2, a predetermined region of the p-type body region 17 is implanted with a predetermined impurity to form a body pulling region 19. The body pulling region 19 is a diffusion region for controlling the potential of the p-type body region 17. Therefore, an impurity having the same conductivity type (p-type) as that of the p-type body region 17 is used as an impurity used when forming the body pulling region 19. The dose amount and acceleration energy when forming the body pulling region 19 can be set to about 1 × 10 17 / cm 2 and about 10 KeV, respectively.

さらに、個々の島状領域10a上部には、n型の導電性を有する不純物を注入し、これを横方向に拡散することで、ドレイン領域18dが形成される。このドレイン領域18dは、島状領域10aにおける第3領域10−3であって第2領域10−2と接触しない領域に形成される。言い換えれば、ドレイン領域18dはp型ボディ領域17以外であってゲート電極15a下の領域と隣接しない領域に形成される。また、ドレイン領域18dを形成する際に使用するn型の導電性を有する不純物には、ソース領域18sと同様に、例えばリンイオンを適用することができる。また、ドレイン領域を形成する際のドーズ量及び加速エネルギーは、それぞれ例えば1×1017/cm3程度、10KeV程度とすることができる。 Further, an impurity having n-type conductivity is implanted into the upper part of each island-like region 10a and diffused in the lateral direction, thereby forming a drain region 18d. The drain region 18d is formed in the third region 10-3 in the island-like region 10a and not in contact with the second region 10-2. In other words, the drain region 18d is formed in a region other than the p-type body region 17 and not adjacent to the region under the gate electrode 15a. Further, for example, phosphorus ions can be applied to the n-type conductivity impurity used when forming the drain region 18d, as in the source region 18s. Further, the dose amount and acceleration energy when forming the drain region can be set to, for example, about 1 × 10 17 / cm 3 and about 10 KeV, respectively.

なお、ソース領域18s及びドレイン領域18d上部であって、後述する層間絶縁膜21に形成されたコンタクト内配線22とそれぞれ電気的に接続される部分には、シリサイド膜18aがそれぞれ形成されることで低抵抗化されている。   A silicide film 18a is formed on the source region 18s and the drain region 18d, respectively, on the portions electrically connected to the contact wirings 22 formed in the interlayer insulating film 21 described later. Low resistance.

また、上述したp型ボディ領域17、ドレイン領域18d、ソース領域18s及びボディ引上げ領域19が形成された領域以外の素子形成領域10Aは、nウエル領域17wとなる。   The element formation region 10A other than the region where the p-type body region 17, the drain region 18d, the source region 18s, and the body pulling region 19 are formed becomes an n-well region 17w.

以上のような構成を有する半導体素子は、図1から図4に示すように、半導体基板11上面全体に堆積された層間絶縁膜21により覆われることで、他の層から電気的に分離される。その層間絶縁膜21は、例えばシリコン酸化膜である。その膜厚は、例えば1μm程度とすることができる。   As shown in FIGS. 1 to 4, the semiconductor element having the above configuration is electrically isolated from other layers by being covered with an interlayer insulating film 21 deposited on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11. . The interlayer insulating film 21 is, for example, a silicon oxide film. The film thickness can be about 1 μm, for example.

半導体素子におけるドレイン領域18d上並びにソース領域18s及びボディ引上げ領域19上の層間絶縁膜21には、コンタクト内配線22がそれぞれ形成される。コンタクト内配線22は、ドレイン領域18d上面並びにソース領域18s及びボディ引上げ領域19上面を露出させるように層間絶縁膜21にそれぞれ開口したコンタクトホール内に、例えばチタンなどの導体物を充填することで形成することができる。この際、コンタクトホールにより露出されたドレイン領域18d表面並びにソース領域18s及びボディ引上げ領域19表面に、上述したように、チタンシリサイドよりなるシリサイド膜18aをそれぞれ形成することで、コンタクト内配線22と、ソース領域18s、ドレイン領域18d及びボディ引上げ領域19それぞれとのオーミックコンタクトを形成することができる。   In-contact wirings 22 are respectively formed on the interlayer insulating film 21 on the drain region 18d and on the source region 18s and the body pulling region 19 in the semiconductor element. The in-contact wiring 22 is formed by filling a contact hole opened in the interlayer insulating film 21 so as to expose the upper surface of the drain region 18d and the upper surface of the source region 18s and the body pulling region 19 with a conductor such as titanium. can do. At this time, as described above, the silicide film 18a made of titanium silicide is formed on the surface of the drain region 18d, the source region 18s, and the body pulling region 19 exposed by the contact holes, respectively. Ohmic contacts with the source region 18s, the drain region 18d, and the body pulling region 19 can be formed.

同様に、半導体素子におけるゲート電極15a上の層間絶縁膜21には、コンタクト内配線22が形成される。コンタクト内配線22は、ゲート電極15a上面の一部を露出させるように層間絶縁膜21に形成したコンタクトホール内に、例えばチタンなどの導体物を充填することで形成することができる。この際、コンタクトホールにより露出されたゲート電極15a表面に、上述したように、チタンシリサイドよりなるシリサイド膜15cを形成することで、コンタクト内配線22とゲート電極15aとのオーミックコンタクトを形成することができる。   Similarly, in-contact wiring 22 is formed in the interlayer insulating film 21 on the gate electrode 15a in the semiconductor element. The in-contact wiring 22 can be formed by filling a contact hole formed in the interlayer insulating film 21 so as to expose a part of the upper surface of the gate electrode 15a with a conductor such as titanium. At this time, as described above, the silicide film 15c made of titanium silicide is formed on the surface of the gate electrode 15a exposed by the contact hole, thereby forming an ohmic contact between the contact wiring 22 and the gate electrode 15a. it can.

また、層間絶縁膜21上には、上述のように形成したコンタクト内配線22それぞれと電気的に接続されたメタル配線23及び24がそれぞれ形成される。これにより、半導体素子におけるゲート電極15a及び15b、ドレイン領域18d、ソース領域18s及びp型ボディ領域17が、層間絶縁膜21上まで電気的に引き出される。   On the interlayer insulating film 21, metal wirings 23 and 24 electrically connected to the respective contact wirings 22 formed as described above are formed. As a result, the gate electrodes 15 a and 15 b, the drain region 18 d, the source region 18 s and the p-type body region 17 in the semiconductor element are electrically drawn up to the interlayer insulating film 21.

また、以上のような構成を有する半導体装置100は、通常のn型MOSFETと同様にスイッチング動作させることができる。具体的には、ソース領域18sを接地しつつ、ドレイン領域18dに正電位を印加した状態で、ゲート電極に正電位又は接地電位を印加することで、ゲート電極15a下及び15b下のp型ボディ領域17を反転、空乏化又は蓄積状態とする。これにより、ドレイン領域18dからソース領域18sへ流れる電流量を制御することができる。   In addition, the semiconductor device 100 having the above configuration can be switched in the same manner as a normal n-type MOSFET. Specifically, by applying a positive potential or a ground potential to the gate electrode while applying a positive potential to the drain region 18d while grounding the source region 18s, the p-type bodies below the gate electrodes 15a and 15b are applied. The region 17 is inverted, depleted or accumulated. Thereby, the amount of current flowing from the drain region 18d to the source region 18s can be controlled.

・製造方法
次に、本実施例による半導体装置100の製造方法を図面と共に詳細に説明する。図5から図13は、半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である。なお、以下では、適宜、図1におけるA−A’断面とB−B’断面とC−C’断面とに基づいて各工程を説明する。
Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the semiconductor device 100 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 5 to 13 are process diagrams showing a method for manufacturing the semiconductor device 100. FIG. In addition, below, each process is demonstrated suitably based on the AA 'cross section in FIG. 1, a BB' cross section, and CC 'cross section.

本製造方法では、まず、半導体基板11として、バルクのn型シリコン基板を準備する。次に、半導体基板11表面を熱酸化することで、膜厚が例えば20nm程度のシリコン酸化膜101aを形成する。続いて、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法にて例えば膜厚が500nm程度のシリコン窒化膜101bをシリコン酸化膜101a上に形成する。これにより、図5(a)に示すように、半導体基板11上にシリコン酸化膜101aとシリコン窒化膜101bとの積層膜を形成する。なお、シリコン窒化膜101bは、半導体基板11表面を後工程における熱酸化(図7(b)参照)から保護するための保護膜として機能する。シリコン酸化膜101aは、シリコン窒化膜101bを半導体基板11に密着させるためのパッド酸化膜である。シリコン酸化膜101aを形成する際の熱酸化では、加熱温度を例えば500℃とし、加熱時間を例えば2時間とする。シリコン窒化膜101bの成膜には、例えばNH3とSiH2Cl2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、NH3:SiH2Cl2=10:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を0.2Torrとし、ステージ温度を780℃とすることができる。 In this manufacturing method, first, a bulk n-type silicon substrate is prepared as the semiconductor substrate 11. Next, the surface of the semiconductor substrate 11 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 101a having a thickness of about 20 nm, for example. Subsequently, a silicon nitride film 101b having a film thickness of, for example, about 500 nm is formed on the silicon oxide film 101a by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Thereby, as shown in FIG. 5A, a laminated film of the silicon oxide film 101a and the silicon nitride film 101b is formed on the semiconductor substrate 11. The silicon nitride film 101b functions as a protective film for protecting the surface of the semiconductor substrate 11 from thermal oxidation (see FIG. 7B) in a later process. The silicon oxide film 101 a is a pad oxide film for bringing the silicon nitride film 101 b into close contact with the semiconductor substrate 11. In the thermal oxidation when forming the silicon oxide film 101a, the heating temperature is set to 500 ° C., for example, and the heating time is set to 2 hours, for example. For example, a mixed gas of NH 3 and SiH 2 Cl 2 is used for forming the silicon nitride film 101b. The gas flow ratio at this time can be NH 3 : SiH 2 Cl 2 = 10: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 0.2 Torr and the stage temperature is 780 ° C.

次に、シリコン窒化膜101b上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、格子状の開口形状を有するレジストパターンR1を形成する。なお、本例では、レジストパターンR1の開口形状が『目』字状(後述する実施例2では『日』字状)をなす。この形状において、図面中縦に平行に並んだ4本(実施例2では3本)の長方形は、幅が例えば1μm程度であり、長さが例えば7μm程度である。その隣接間隔は例えば1μm程度である。また、図面中横方向に平行に並んだ2本の長方形は、幅が例えば1μm程度であり、長さが例えば7μm程度である。この寸法によれば、図面中、外周の縦の長さが7μm程度となり、横の長さが9μm程度となる。   Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the silicon nitride film 101b, and this is subjected to existing exposure processing and development processing, thereby forming a resist pattern R1 having a grid-like opening shape. In this example, the opening shape of the resist pattern R1 has a “eye” shape (“day” shape in Example 2 described later). In this shape, four rectangles (three in Example 2) arranged in parallel in the drawing have a width of, for example, about 1 μm and a length of, for example, about 7 μm. The adjacent interval is, for example, about 1 μm. In addition, two rectangles arranged in parallel in the horizontal direction in the drawing have a width of, for example, about 1 μm and a length of, for example, about 7 μm. According to this dimension, in the drawing, the vertical length of the outer periphery is about 7 μm, and the horizontal length is about 9 μm.

次に、レジストパターンR1をマスクとし、例えば既存のエッチング技術を用いて、シリコン窒化膜101bとシリコン酸化膜101aと半導体基板11とを順次エッチングすることで、図5(b)に示すように、上述したレジストパターンR1の開口形状と同じ開口形状のトレンチ102a及び102bを半導体基板11に形成する。なお、トレンチ102aは素子形成領域10Aの側面を半導体基板11から電気的に分離するための素子分離絶縁膜12aが形成される溝であり、トレンチ102bは素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断するための分離絶縁膜12bが形成される溝である。また、トレンチ102a及び102bの半導体基板11表面からの深さは、例えば5μmとする。これにより、幅が1μm程度、長さが7μm程度、トレンチ102a及び102b底部からの高さが5μm程度の短冊状の島状領域10aが形成される。この際、個々の島状領域10a上面には、保護膜とパッド酸化膜とであるシリコン酸化膜101aとシリコン窒化膜101bとが残留する。シリコン窒化膜101bのエッチングには、例えばCHF3とCF4とO2との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCHF3:CF4:O2=100:100:3とすることができる。また、シリコン酸化膜101aのエッチングには、例えばCF4とCHF3との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCF4:CHF3=1:10とすることができる。さらに、半導体基板11のエッチングには、例えばCl2とHBr3とO2との混合ガスをエッチングガスとして用いた反応性ドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCl2:HBr3:O2=100:100:2〜4とすることができる。 Next, using the resist pattern R1 as a mask, the silicon nitride film 101b, the silicon oxide film 101a, and the semiconductor substrate 11 are sequentially etched using, for example, an existing etching technique, as shown in FIG. Trenches 102 a and 102 b having the same opening shape as that of the resist pattern R 1 described above are formed in the semiconductor substrate 11. The trench 102a is a groove in which an element isolation insulating film 12a for electrically isolating the side surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 is formed, and the trench 102b arranges the element formation region 10A in the gate width direction. This is a groove in which an isolation insulating film 12b for electrically dividing into a plurality of island-like regions 10a is formed. The depth of the trenches 102a and 102b from the surface of the semiconductor substrate 11 is, for example, 5 μm. As a result, a strip-shaped island region 10a having a width of about 1 μm, a length of about 7 μm, and a height from the bottom of the trenches 102a and 102b of about 5 μm is formed. At this time, the silicon oxide film 101a and the silicon nitride film 101b, which are the protective film and the pad oxide film, remain on the upper surfaces of the individual island regions 10a. For the etching of the silicon nitride film 101b, for example, dry etching using a mixed gas of CHF 3 , CF 4, and O 2 as an etching gas can be applied. The gas flow ratio at this time can be set to, for example, CHF 3 : CF 4 : O 2 = 100: 100: 3. For etching the silicon oxide film 101a, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas can be applied. In this case, the gas flow rate ratio can be, for example, CF 4 : CHF 3 = 1: 10. Further, for example, reactive dry etching using a mixed gas of Cl 2 , HBr 3, and O 2 as an etching gas can be applied to the etching of the semiconductor substrate 11. The gas flow rate ratio at this time can be, for example, Cl 2 : HBr 3 : O 2 = 100: 100: 2-4.

次に、レジストパターンR1を除去した後、例えば既存のCVD法にて例えば膜厚が3μm程度のシリコン酸化膜103aを半導体基板11上面全体に形成する。続いて、SOG(Spin On Grass)をスピン塗布することで、半導体基板11上面全体にガラス酸化膜103bを形成する。これにより、図5(c)に示すように、表面が平坦なガラス酸化膜103bがシリコン酸化膜103a上並びにトレンチ102a及び102b内に形成される。なお、ガラス酸化膜103bのシリコン酸化膜103a上面からの厚さは、例えば1μm程度とすることができる。   Next, after removing the resist pattern R1, a silicon oxide film 103a having a thickness of, for example, about 3 μm is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, an existing CVD method. Subsequently, a glass oxide film 103b is formed on the entire top surface of the semiconductor substrate 11 by spin coating SOG (Spin On Grass). Thus, as shown in FIG. 5C, a glass oxide film 103b having a flat surface is formed on the silicon oxide film 103a and in the trenches 102a and 102b. The thickness of the glass oxide film 103b from the upper surface of the silicon oxide film 103a can be set to about 1 μm, for example.

次に、シリコン窒化膜101bとの選択比が取れる条件にて、ガラス酸化膜103b及びシリコン酸化膜103aをエッチバックすることで、図6(a)に示すように、トレンチ102a及び102b内に、底部からの厚さが例えば2μm程度のシリコン酸化膜103を形成する。なお、ガラス酸化膜103b及びシリコン酸化膜103aのエッチバックでは、例えばCF4とCHF3との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCF4:CHF3=1:10とすることができる。 Next, by etching back the glass oxide film 103b and the silicon oxide film 103a under the condition that the selection ratio with the silicon nitride film 101b can be taken, as shown in FIG. 6A, in the trenches 102a and 102b, A silicon oxide film 103 having a thickness from the bottom of, for example, about 2 μm is formed. In the etch back of the glass oxide film 103b and the silicon oxide film 103a, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas can be applied. In this case, the gas flow rate ratio can be, for example, CF 4 : CHF 3 = 1: 10.

次に、露出している半導体基板11を熱酸化することで、これに膜厚が例えば20nm程度のシリコン酸化膜104aを形成する。具体的には、トレンチ102a及び102b内部の側面であってシリコン酸化膜103により覆われていない領域にシリコン酸化膜104aを形成する。続いて、例えばCVD法にて例えば膜厚が300nm程度のシリコン窒化膜104Bを半導体基板11上面全体並びにトレンチ102a及び102b内部全体に形成する。これにより、図6(b)に示すように、各島状領域10a上面にシリコン酸化膜101a、シリコン窒化膜104a及び104Bの積層膜が形成されると共に、トレンチ102a及び102b内部及び底面にシリコン酸化膜104a及びシリコン窒化膜104Bの積層膜が形成される。なお、シリコン酸化膜104aを形成する際の熱酸化では、加熱温度を例えば850℃とし、加熱時間を例えば30分とする。また、シリコン窒化膜104Bの成膜では、例えばNH3とSiH2Cl2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、NH3:SiH2Cl2=10:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を0.2Torrとし、ステージ温度を780℃とすることができる。 Next, the exposed semiconductor substrate 11 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 104a having a thickness of about 20 nm, for example. Specifically, a silicon oxide film 104a is formed in a region inside the trenches 102a and 102b and not covered with the silicon oxide film 103. Subsequently, a silicon nitride film 104B having a thickness of, for example, about 300 nm is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 and the entire interior of the trenches 102a and 102b by, for example, a CVD method. As a result, as shown in FIG. 6B, a stacked film of a silicon oxide film 101a and silicon nitride films 104a and 104B is formed on the upper surface of each island-like region 10a, and silicon oxide is formed inside and on the bottom surface of the trenches 102a and 102b. A stacked film of the film 104a and the silicon nitride film 104B is formed. In thermal oxidation when forming the silicon oxide film 104a, the heating temperature is set to 850 ° C., for example, and the heating time is set to 30 minutes, for example. In forming the silicon nitride film 104B, for example, a mixed gas of NH 3 and SiH 2 Cl 2 is used. The gas flow ratio at this time can be NH 3 : SiH 2 Cl 2 = 10: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 0.2 Torr and the stage temperature is 780 ° C.

次に、例えばRIE(反応性イオンエッチング)法にてシリコン窒化膜104Bを異方性エッチングすることで、図6(c)に示すように、トレンチ102a及び102bそれぞれの底部のシリコン酸化膜104aを露出させると共に、トレンチ102a及び102bそれぞれの側面のシリコン酸化膜104a表面に、膜厚が例えば200nm程度のサイドウォール104bを形成する。なお、サイドウォール104bの膜厚とは、トレンチ102a又は102b側面に対して鉛直方向の厚さである。また、シリコン窒化膜104Bのエッチングでは、シリコン酸化膜との選択比が十分に取れる条件を適用することが好ましい。この異方性エッチングには、例えばCHF3とCF4とO2との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、CHF3:CF4:O2=100:100:3とすることができる。ただし、エッチング条件を適宜選択することで、個々の島状領域10a上面にシリコン窒化膜101bを残留させる。 Next, by anisotropically etching the silicon nitride film 104B by, for example, RIE (reactive ion etching), as shown in FIG. 6C, the silicon oxide film 104a at the bottom of each of the trenches 102a and 102b is formed. A side wall 104b having a thickness of, for example, about 200 nm is formed on the surface of the silicon oxide film 104a on the side surfaces of the trenches 102a and 102b. The film thickness of the sidewall 104b is a thickness in the vertical direction with respect to the side surface of the trench 102a or 102b. Further, it is preferable to apply a condition that allows a sufficient selection ratio with respect to the silicon oxide film in the etching of the silicon nitride film 104B. For this anisotropic etching, for example, dry etching using a mixed gas of CHF 3 , CF 4 and O 2 as an etching gas can be applied. The gas flow rate ratio at this time can be set to CHF 3 : CF 4 : O 2 = 100: 100: 3. However, the silicon nitride film 101b is left on the upper surface of each island-like region 10a by appropriately selecting the etching conditions.

次に、例えばウェットエッチングにて、トレンチ102a及び102b底部のシリコン酸化膜104a及び103を除去することで、図7(a)に示すように、トレンチ102a及び102bそれぞれの底部に半導体基板11を露出するキャビティ105を形成する。このウェットエッチングには、例えば濃度が5%程度で温度が25℃程度のフッ化水素酸溶液を使用することができる。このフッ化水素酸溶液を使用することで、シリコン窒化膜及びシリコン基板に対して十分な選択比を得ることができる。   Next, by removing the silicon oxide films 104a and 103 at the bottoms of the trenches 102a and 102b, for example, by wet etching, the semiconductor substrate 11 is exposed at the bottoms of the trenches 102a and 102b as shown in FIG. A cavity 105 is formed. For this wet etching, for example, a hydrofluoric acid solution having a concentration of about 5% and a temperature of about 25 ° C. can be used. By using this hydrofluoric acid solution, a sufficient selectivity can be obtained for the silicon nitride film and the silicon substrate.

次に、トレンチ102a及び102b底部のキャビティ105内面に露出された半導体基板11を熱酸化してトレンチ102a及び102bそれぞれを拡底することで、図7(b)に示すように、素子形成領域10A底面にシリコン酸化膜12Cを形成する。このシリコン酸化膜12Cにおける一部又は全部が、素子形成領域10A下面を半導体基板11から電気的に分離する埋込み絶縁膜12cである。この埋込み絶縁膜12cにより、個々の島状領域10a底面が半導体基板11から電気的に切り離されて、これが半導体基板11から電気的に浮いた状態となる。なお、熱酸化時に個々のトレンチ102a及び102b下部のキャビティ105側面から広げるシリコン酸化膜12Cの水平方向の幅は、上述したように少なくとも0.5μm程度とされる。本実施例では、これを例えば1μm程度とする。この熱酸化では、加熱温度を1000℃とし、加熱時間を5時間程度とする。   Next, the semiconductor substrate 11 exposed on the inner surface of the cavity 105 at the bottom of the trenches 102a and 102b is thermally oxidized to expand the bottoms of the trenches 102a and 102b, respectively, thereby forming the bottom surface of the element formation region 10A as shown in FIG. Then, a silicon oxide film 12C is formed. Part or all of the silicon oxide film 12C is a buried insulating film 12c that electrically isolates the lower surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11. By this buried insulating film 12 c, the bottom surface of each island-like region 10 a is electrically separated from the semiconductor substrate 11, and this is in a state of being electrically floated from the semiconductor substrate 11. Note that, as described above, the horizontal width of the silicon oxide film 12C extending from the side surface of the cavity 105 under the individual trenches 102a and 102b during thermal oxidation is at least about 0.5 μm. In the present embodiment, this is, for example, about 1 μm. In this thermal oxidation, the heating temperature is 1000 ° C., and the heating time is about 5 hours.

次に、半導体基板11表面を覆うシリコン窒化膜101b及びサイドウォール104bとシリコン酸化膜101a及び104aとを順次エッチング除去することで、図7(c)に示すように、個々の島状領域10a上面及び側面を露出させる。シリコン窒化膜101b及びサイドウォール104bのエッチングには、例えば濃度が5%程度で温度が25℃程度のフッ酸溶液を用いたウェットエッチングを適用することができる。また、シリコン酸化膜101a及び104aのエッチングには、例えば濃度が86%程度で温度が160℃程度の熱リン酸溶液を用いたウェットエッチングを適用することができる。なお、これらのエッチングでは、半導体基板11との選択比が十分に取れることが好ましい。   Next, the silicon nitride film 101b and the sidewalls 104b covering the surface of the semiconductor substrate 11 and the silicon oxide films 101a and 104a are sequentially removed by etching, as shown in FIG. And expose the sides. For etching the silicon nitride film 101b and the sidewall 104b, for example, wet etching using a hydrofluoric acid solution having a concentration of about 5% and a temperature of about 25 ° C. can be applied. For etching the silicon oxide films 101a and 104a, for example, wet etching using a hot phosphoric acid solution having a concentration of about 86% and a temperature of about 160 ° C. can be applied. In these etchings, it is preferable that a sufficient selectivity with respect to the semiconductor substrate 11 can be obtained.

次に、図8(a)に示すように、例えば既存CVD法にて例えば膜厚が5μm程度のシリコン酸化膜12Bを半導体基板11上面全体に形成する。この際、トレンチ102a及び102b内にもシリコン酸化膜12Bを形成する。なお、シリコン酸化膜12Bの形成では、例えばTEOSとO2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、TEOS:O2=1:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を7Torrとし、ステージ温度を400℃とすることができる。 Next, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide film 12B having a thickness of, for example, about 5 μm is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, an existing CVD method. At this time, the silicon oxide film 12B is also formed in the trenches 102a and 102b. In forming the silicon oxide film 12B, for example, a mixed gas of TEOS and O 2 is used. In this case, the gas flow rate ratio can be TEOS: O 2 = 1: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 7 Torr and the stage temperature is 400 ° C.

次に、シリコン酸化膜12B上面を例えばCMP(Chemical and Mechanical Polishing)法にて平坦化することで、トレンチ102a及び102b内にシリコン酸化膜12Bが残留するように、半導体基板11上のシリコン酸化膜12Bを除去する。これにより、図8(b)に示すように、半導体基板11表面、すなわち個々の島状領域10a上面が露出されると共に、素子形成領域10A側面を半導体基板11から電気的に分離するための素子分離絶縁膜12aが素子形成領域10Aの側面に形成され、また、素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断するための分離絶縁膜12bが島状領域10a間に形成される。   Next, the upper surface of the silicon oxide film 12B is planarized by, for example, CMP (Chemical and Mechanical Polishing), so that the silicon oxide film 12B remains in the trenches 102a and 102b. 12B is removed. As a result, as shown in FIG. 8B, the surface of the semiconductor substrate 11, that is, the upper surface of each island-like region 10 a is exposed, and the element for electrically separating the side surface of the element formation region 10 A from the semiconductor substrate 11. An isolation insulating film 12a is formed on the side surface of the element formation region 10A, and an isolation insulating film 12b for electrically dividing the element formation region 10A into a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction is an island region. 10a.

以上の工程を経ることで、バルク基板である半導体基板11に部分SOI構造10Bが形成される。なお、本実施例では、半導体基板11の不純物濃度をそのままnウエル領域17wの不純物濃度として使用する。   Through the above steps, the partial SOI structure 10B is formed on the semiconductor substrate 11 which is a bulk substrate. In this embodiment, the impurity concentration of the semiconductor substrate 11 is used as it is as the impurity concentration of the n-well region 17w.

次に、半導体基板11上面全体に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、後工程においてゲート絶縁膜14a及び14b並びにゲート電極15a及び15bを形成する領域上に開口を有するレジストパターンR2を形成する。続いて、既存のエッチング技術を用い、レジストパターンR2をマスクとして、トレンチ102a及び102b内部の分離絶縁膜12bをパターニングすることで、図9(a)及び図9(b)に示すように、半導体基板11におけるゲート電極15bが形成される領域、すなわち各島状領域10aにおける第2領域10−2側面を露出させる。この結果、素子分離絶縁膜12a及び分離絶縁膜12b内部であって島状領域10aの側面に、深さが例えば2μm程度のトレンチ102cが形成される。なお、島状領域10a上面は、シリコン酸化膜12Bの平坦化の結果、露出している。また、トレンチ102cを形成する際の際のエッチングは、トレンチ102a及び102b底部に厚さが例えば4〜6μm程度のシリコン酸化膜(埋込み絶縁膜12cを含む)が残るように行われる。なお、図8(b)と(c)とは共にこの工程により形成される層構造の断面を示し、図8(b)は図1におけるC−C’断面に基づく層構造を示し、図8(c)は図1におけるB−B’断面に基づく層構造を示す。素子分離絶縁膜12a及び分離絶縁膜12bのエッチングには、例えばCF4とCHF3との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCF4:CHF3=1:10とすることができる。 Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11, and this is subjected to an existing exposure process and development process, thereby forming regions for forming the gate insulating films 14a and 14b and the gate electrodes 15a and 15b in a later process. A resist pattern R2 having an opening thereon is formed. Subsequently, by using the existing etching technique and patterning the isolation insulating film 12b inside the trenches 102a and 102b using the resist pattern R2 as a mask, as shown in FIG. 9A and FIG. The region of the substrate 11 where the gate electrode 15b is formed, that is, the side surface of the second region 10-2 in each island-shaped region 10a is exposed. As a result, a trench 102c having a depth of, for example, about 2 μm is formed inside the element isolation insulating film 12a and the isolation insulating film 12b and on the side surface of the island-shaped region 10a. Note that the upper surface of the island-like region 10a is exposed as a result of the planarization of the silicon oxide film 12B. Etching at the time of forming the trench 102c is performed so that a silicon oxide film (including the embedded insulating film 12c) having a thickness of, for example, about 4 to 6 μm remains at the bottoms of the trenches 102a and 102b. 8B and 8C both show a cross section of the layer structure formed by this step, and FIG. 8B shows a layer structure based on the CC ′ cross section in FIG. (C) shows the layer structure based on the BB 'cross section in FIG. For the etching of the element isolation insulating film 12a and the isolation insulating film 12b, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas can be applied. In this case, the gas flow rate ratio can be, for example, CF 4 : CHF 3 = 1: 10.

次に、レジストパターンR2を除去した後、エッチングにより露出された半導体基板11表面、すなわち島状領域10a上面及び各島状領域における第2領域10−2側面を熱酸化することで、図10(a)に示すように、膜厚が例えば20nm程度のゲート絶縁膜14A及び14bを形成する。なお、ゲート絶縁膜14Aは、個々の島状領域10a上面全体に形成されたシリコン酸化膜であり、後工程において島状領域10aにおける第2領域10−2上以外が除去されることで、ゲート絶縁膜14aへ加工される。また、ゲート絶縁膜14bは、各島状領域10a側面の露出された領域に形成されたシリコン酸化膜である。ゲート絶縁膜14A及び14bを形成する際の熱酸化では、加熱温度を例えば850℃とし、加熱時間を例えば30分とする。   Next, after removing the resist pattern R2, the surface of the semiconductor substrate 11 exposed by etching, that is, the upper surface of the island-shaped region 10a and the side surface of the second region 10-2 in each island-shaped region is thermally oxidized, thereby FIG. As shown in a), gate insulating films 14A and 14b having a film thickness of, for example, about 20 nm are formed. Note that the gate insulating film 14A is a silicon oxide film formed on the entire upper surface of each island-shaped region 10a, and the gate insulating film 14A is removed by removing the portions other than the second region 10-2 in the island-shaped region 10a in a later step. The insulating film 14a is processed. The gate insulating film 14b is a silicon oxide film formed in an exposed region on the side surface of each island-like region 10a. In thermal oxidation when forming the gate insulating films 14A and 14b, the heating temperature is set to 850 ° C., for example, and the heating time is set to 30 minutes, for example.

次に、半導体基板11上面全体に、例えば既存のCVD法にて、リンなどのn型の導電性を有する不純物を含んだポリシリコンを例えば3μm程度堆積させることで、図10(b)に示すように、ゲート絶縁膜14A上面からの膜厚が例えば3μm程度のポリシリコン膜15Aを形成する。この際、トレンチ102c内部にもポリシリコンが充填されることで、図10(b)に示すように、これにポリシリコン膜15Aと連続するゲート電極15bが形成される。ポリシリコン膜15A及びゲート電極15bの成膜では、例えばSiH4とPH3との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、例えばSiH4:PH3=10:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を0.6Torrとし、ステージ温度を620℃とすることができる。 Next, by depositing, for example, about 3 μm of polysilicon containing impurities having n-type conductivity such as phosphorus on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, the existing CVD method, as shown in FIG. As described above, a polysilicon film 15A having a thickness from the upper surface of the gate insulating film 14A of, for example, about 3 μm is formed. At this time, the trench 102c is also filled with polysilicon, thereby forming a gate electrode 15b continuous with the polysilicon film 15A, as shown in FIG. 10B. In forming the polysilicon film 15A and the gate electrode 15b, for example, a mixed gas of SiH 4 and PH 3 is used. The gas flow ratio at this time can be set to SiH 4 : PH 3 = 10: 1, for example. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 0.6 Torr and the stage temperature is 620 ° C.

次に、ポリシリコン膜15A上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、複数の島状領域10a上を横断する領域上にレジストパターンR3を形成する。なお、複数の島状領域10a上を横断する領域とは、ゲート電極15aが形成される領域である。続いて、既存のエッチング技術にて、レジストパターンR3をマスクとしてポリシリコン膜15Aをパターニングすることで、図10(c)及び図11(a)に示すように、複数の島状領域10a上を横断し、且つゲート電極15bと連続するゲート電極15aを形成する。なお、図10(c)と図11(a)とは共にこの工程により形成される層構造の断面を示し、図10(c)は図1におけるC−C’断面に基づく層構造を示し、図11(a)は図1におけるB−B’断面に基づく層構造を示す。ポリシリコン膜15Aのエッチングは、シリコン酸化膜との選択比が十分に取れる条件を適用することが好ましい。この条件を満足するエッチングには、例えばCl2とHBr3とO2との混合ガスがエッチングガスとして用いられたドライエッチングなどが存在する。なおこの際のガス流量比は、例えばCl2:HBr3:O2=100:100:2〜4とすることができる。 Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the polysilicon film 15A, and this is subjected to existing exposure processing and development processing, thereby forming a resist pattern R3 on a region crossing the plurality of island-shaped regions 10a. . The region that crosses the plurality of island-like regions 10a is a region where the gate electrode 15a is formed. Subsequently, by using the existing etching technique, the polysilicon film 15A is patterned using the resist pattern R3 as a mask, so that the plurality of island regions 10a are formed on the plurality of island regions 10a as shown in FIGS. A gate electrode 15a that crosses and is continuous with the gate electrode 15b is formed. 10 (c) and 11 (a) both show a cross section of the layer structure formed by this process, FIG. 10 (c) shows a layer structure based on the CC ′ cross section in FIG. FIG. 11A shows a layer structure based on the BB ′ cross section in FIG. For the etching of the polysilicon film 15A, it is preferable to apply conditions that allow a sufficient selection ratio with the silicon oxide film. Etching that satisfies this condition includes, for example, dry etching using a mixed gas of Cl 2 , HBr 3, and O 2 as an etching gas. Incidentally gas flow ratio at this time, for example, Cl 2: HBr 3: O 2 = 100: 100: it can be 2-4.

次に、レジストパターンR3を除去した後、例えば既存のエッチング技術にて、ゲート電極15aをマスクとして、ゲート絶縁膜14Aをパターニングすることで、図11(b)に示すように、ゲート電極15a下にゲート絶縁膜14aを形成すると共に、ゲート電極15a下以外の島状領域10a上面、すなわち第1領域10−1上面及び第3領域10−3上面を露出させる。ゲート絶縁膜14Aであるシリコン酸化膜のエッチングでは、ゲート電極15aであるポリシリコン膜との選択比が十分に取れる条件を適用することが好ましい。このエッチングには、例えばCF4とCHF3との混合ガスがエッチングガスとして用いられたドライエッチングなどが存在する。なおこの際のガス流量比は、例えばCF4/CHF3=1:10とすることができる。 Next, after removing the resist pattern R3, the gate insulating film 14A is patterned by using, for example, an existing etching technique with the gate electrode 15a as a mask, as shown in FIG. Then, the gate insulating film 14a is formed, and the upper surface of the island-like region 10a other than under the gate electrode 15a, that is, the upper surface of the first region 10-1 and the upper surface of the third region 10-3 is exposed. In the etching of the silicon oxide film as the gate insulating film 14A, it is preferable to apply a condition that allows a sufficient selection ratio with respect to the polysilicon film as the gate electrode 15a. This etching includes, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas. In this case, the gas flow rate ratio can be, for example, CF 4 / CHF 3 = 1: 10.

次に、露出された半導体基板11表面を、再度、熱酸化することで、図11(c)に示すように、膜厚が例えば20nm程度のシリコン酸化膜106を露出した島状領域10a表面、すなわち第1領域10−1上面及び第3領域10−3上面に形成する。このシリコン酸化膜106は、後工程において不純物を注入する際に素子形成領域10Aが受けるダメージを低減するための膜である。シリコン酸化膜106を形成する際の熱酸化では、加熱温度が例えば850℃とされ、加熱時間が例えば30分とされる。   Next, the exposed surface of the semiconductor substrate 11 is thermally oxidized again, and as shown in FIG. 11C, the surface of the island-like region 10a where the silicon oxide film 106 having a thickness of, for example, about 20 nm is exposed, That is, it is formed on the upper surface of the first region 10-1 and the upper surface of the third region 10-3. This silicon oxide film 106 is a film for reducing damage to the element formation region 10A when impurities are implanted in a later process. In the thermal oxidation when forming the silicon oxide film 106, the heating temperature is set to 850 ° C., for example, and the heating time is set to 30 minutes, for example.

次に、半導体基板11上面全体に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、第1領域10−1上に開口を有するレジストパターンを形成する。続いて、例えばヒ素イオンやボロンイオンなどのp型の導電性を有する不純物を、レジストパターンの開口からシリコン酸化膜106を介して各島状領域10aにおける第1領域10−1上部に注入する。この際、ドーズ量を例えば1×1014/cm2程度とし、加速エネルギーを例えば10KeV程度とする。続いて、レジストパターンを除去した後、半導体基板11を例えば1100℃程度に約1時間加熱することで、以上のように注入した不純物を熱拡散する。これにより、図12(a)に示すように、一部がゲート電極15a下(すなわち第2領域10−2)にまで延在するp型ボディ領域17が各島状領域10a上部に形成される。 Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11, and this is subjected to an existing exposure process and development process, thereby forming a resist pattern having an opening on the first region 10-1. Subsequently, for example, an impurity having p-type conductivity such as arsenic ions or boron ions is implanted into the upper portion of the first region 10-1 in each island-like region 10a through the silicon oxide film 106 from the opening of the resist pattern. At this time, the dose is set to about 1 × 10 14 / cm 2 , for example, and the acceleration energy is set to about 10 KeV, for example. Subsequently, after removing the resist pattern, the semiconductor substrate 11 is heated to, for example, about 1100 ° C. for about 1 hour to thermally diffuse the impurities implanted as described above. As a result, as shown in FIG. 12A, a p-type body region 17 that partially extends to below the gate electrode 15a (that is, the second region 10-2) is formed above each island-shaped region 10a. .

次に、半導体基板11上面全体に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、各島状領域10aにおける第1領域10−1上の一部に開口を有するレジストパターンを形成する。この開口は、第1領域10−1におけるゲート電極15aと隣接しない領域に位置する。続いて、例えばヒ素イオンやボロンイオンなどのp型の導電性を有する不純物を、レジストパターンの開口からシリコン酸化膜106を介して各島状領域10a上部の一部に注入する。この際、ドーズ量を例えば1×1017/cm2程度とし、加速エネルギー例えば10KeV程度とする。続いて、レジストパターンを除去した後、半導体基板11上面全体に、再度、所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、各島状領域10aにおける第1領域10−1上の一部と第3領域10−3上の一部とにそれぞれ開口を有するレジストパターンを形成する。第1領域10−1上の開口は、第1領域10−1におけるゲート電極15aと隣接する領域であって、上記でp型の導電性を有する不純物を注入しなかった領域に位置する。また、第3領域10−3上の開口は、第3領域10−3におけるゲート電極15aと隣接しない領域に位置する。続いて、例えばリンイオンなどのn型の導電性を有する不純物を、レジストパターンの開口からシリコン酸化膜106を介して各島状領域10aにおける第1領域10−1上部の一部と第3領域10−3上部の一部とにそれぞれ注入する。この際、ドーズ量を例えば1×1017/cm2とし、加速エネルギーを例えば10KeVとする。続いて、レジストパターンを除去した後、半導体基板11を例えば900℃程度に約30分間加熱することで、以上のように注入したp型及びn型の不純物をそれぞれ熱拡散する。この際、半導体基板11表面と平行な方向、すなわち横方向の電界をかけることで、不純物を横方向に拡散する。これにより、図12(b)に示すように、ゲート電極15a下を挟む一対のソース領域18s及びドレイン領域18dが各島状領域10a上部に形成されると共に、ソース領域18sと隣接する領域にボディ引上げ領域19が形成される。なお、ソース領域18s及びボディ引上げ領域19は、p型ボディ領域17上部に形成される。また、ソース領域18sの一部は、ゲート電極15a下に延在する。 Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11, and this is subjected to an existing exposure process and development process, thereby opening an opening in a part on the first area 10-1 in each island-shaped area 10a. A resist pattern having the same is formed. This opening is located in a region not adjacent to the gate electrode 15a in the first region 10-1. Subsequently, an impurity having p-type conductivity, such as arsenic ions or boron ions, is implanted into a part of the upper part of each island-like region 10a through the silicon oxide film 106 from the opening of the resist pattern. At this time, the dose is set to about 1 × 10 17 / cm 2 , for example, and the acceleration energy is set to about 10 KeV. Subsequently, after removing the resist pattern, a predetermined resist solution is spin-coated again on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11, and this is subjected to an existing exposure process and development process, whereby the first area in each island-shaped area 10a. Resist patterns having openings are formed in a part on 10-1 and a part on the third region 10-3. The opening on the first region 10-1 is a region adjacent to the gate electrode 15a in the first region 10-1, and is located in a region where the impurity having p-type conductivity is not implanted. The opening on the third region 10-3 is located in a region not adjacent to the gate electrode 15a in the third region 10-3. Subsequently, an impurity having n-type conductivity, such as phosphorus ions, is added from the opening of the resist pattern through the silicon oxide film 106 to a part of the upper part of the first region 10-1 and the third region 10 in each island-like region 10a. -3 It injects into a part of upper part, respectively. At this time, the dose is set to 1 × 10 17 / cm 2 , for example, and the acceleration energy is set to 10 KeV, for example. Subsequently, after removing the resist pattern, the semiconductor substrate 11 is heated to, for example, about 900 ° C. for about 30 minutes to thermally diffuse the p-type and n-type impurities implanted as described above. At this time, by applying an electric field in the direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 11, that is, in the horizontal direction, the impurities are diffused in the horizontal direction. As a result, as shown in FIG. 12B, a pair of source region 18s and drain region 18d sandwiching the gate electrode 15a is formed on each island-shaped region 10a, and the body is formed in the region adjacent to the source region 18s. A pulling area 19 is formed. Note that the source region 18 s and the body pulling region 19 are formed above the p-type body region 17. Further, a part of the source region 18s extends under the gate electrode 15a.

以上の工程を経ることで、半導体基板11から電気的に切り離された部分SOI構造10Bにおける素子形成領域10Aに半導体素子が形成される。なお、以上では、半導体素子として、n型のチャネルを形成するLDMOSFETを例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば使用する半導体基板11の極性及び注入する不純物の極性を入れ替えることで、p型のチャネルを形成するLDMOSFETを製造することも可能である。   Through the above steps, a semiconductor element is formed in the element formation region 10A in the partial SOI structure 10B that is electrically separated from the semiconductor substrate 11. In the above, an LDMOSFET that forms an n-type channel has been described as an example of a semiconductor element. However, the present invention is not limited to this, and for example, the polarity of a semiconductor substrate 11 to be used and the polarity of an impurity to be implanted are switched. Thus, it is also possible to manufacture an LDMOSFET that forms a p-type channel.

次に、例えば既存のCVD法にて半導体基板11上面全体に酸化シリコンを堆積させることでシリコン酸化膜を形成し、これの上面を例えばCMP法にて平坦化することで、図12(c)に示すように、上記で形成した半導体素子を埋没させ、且つ素子形成領域10A上面からの膜厚が例えば1μm程度の層間絶縁膜21を形成する。   Next, a silicon oxide film is formed by depositing silicon oxide on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, an existing CVD method, and planarizing the upper surface of the silicon substrate by, for example, a CMP method. As shown in FIG. 2, the semiconductor element formed as described above is buried, and an interlayer insulating film 21 having a film thickness from the upper surface of the element formation region 10A of, for example, about 1 μm is formed.

次に、層間絶縁膜21上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これに既存の露光処理及び現像処理を施すことで、各島状領域10aに形成されたドレイン領域18d上と、同じく各島状領域10aに形成されたソース領域18s及びボディ引上げ領域19上と、ゲート電極15a上とに、それぞれ開口を有するレジストパターンR4を形成する。なお、説明の都合上、ゲート電極15a上の開口は省略する。続いて、既存のエッチング技術を用い、レジストパターンR4をマスクとして、層間絶縁膜21をエッチングすることで、図13(a)に示すように、各島状領域10aにおけるドレイン領域18d上を露出させるコンタクトホールと、同じく各島状領域10aにおけるソース領域18s及びボディ引上げ領域19を露出させるコンタクトホールと、ゲート電極15a上を露出させるコンタクトホールとをそれぞれ形成する。なお、ドレイン領域18d表面を露出させるコンタクトホールは、ゲート幅方向に平行に並んだ複数の島状領域10aそれぞれに形成されたドレイン領域18d表面を露出するように、複数の島状領域10aに跨がって形成される。同様に、ソース領域18s表面及びボディ引上げ領域19表面を露出させるコンタクトホールは、ソース領域18s及びボディ引上げ領域19の境界上に形成されると共に、ゲート幅方向に平行に並んだ複数の島状領域10aそれぞれに形成されたソース領域18s表面とボディ引上げ領域19表面とを露出するように、複数の島状領域10aに跨がって形成される。   Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the interlayer insulating film 21, and an existing exposure process and development process are performed thereon, so that each island is similarly formed on the drain region 18 d formed in each island-shaped region 10 a. A resist pattern R4 having an opening is formed on the source region 18s and the body pulling region 19 formed on the planar region 10a and on the gate electrode 15a. For convenience of explanation, the opening on the gate electrode 15a is omitted. Subsequently, using the existing etching technique, the interlayer insulating film 21 is etched using the resist pattern R4 as a mask to expose the drain region 18d in each island-shaped region 10a as shown in FIG. A contact hole, a contact hole exposing the source region 18s and the body pulling region 19 in each island-like region 10a, and a contact hole exposing the gate electrode 15a are formed. The contact hole exposing the surface of the drain region 18d extends over the plurality of island regions 10a so as to expose the surface of the drain region 18d formed in each of the plurality of island regions 10a arranged in parallel in the gate width direction. Formed. Similarly, a contact hole exposing the surface of the source region 18s and the body pulling region 19 is formed on the boundary between the source region 18s and the body pulling region 19, and a plurality of island-like regions arranged in parallel in the gate width direction. 10a is formed across the plurality of island-like regions 10a so as to expose the surface of the source region 18s and the surface of the body pulling region 19 formed on each.

次に、レジストパターンR4を除去した後、半導体基板11上面全体に、例えばスパッタリング法にて、高融点金属を堆積させる。ここでは、例えばチタンと窒化チタンとを順次堆積させる。続いて、例えばRTN(Rapid Thermal Nitridation)又はRTO(Rapid Thermal Oxidation)にてシリコン製の半導体基板11の一部であるドレイン領域18d上部、ソース領域18s及びボディ引上げ領域19上部、ゲート電極15a上部それぞれに、チタンシリサイドよりなるシリサイド膜18a及び15cを形成する。なお、熱反応を起こさなかったチタン及び窒化チタンは選択的に除去されるが、この方法は公知であるため、ここでは説明を省略する。   Next, after removing the resist pattern R4, a refractory metal is deposited on the entire top surface of the semiconductor substrate 11 by sputtering, for example. Here, for example, titanium and titanium nitride are sequentially deposited. Subsequently, for example, by RTN (Rapid Thermal Nitridation) or RTO (Rapid Thermal Oxidation), the drain region 18d upper part, the source region 18s and the body pulling region 19 upper part, and the gate electrode 15a upper part, which are part of the silicon semiconductor substrate 11, respectively. Then, silicide films 18a and 15c made of titanium silicide are formed. Titanium and titanium nitride that have not caused a thermal reaction are selectively removed. However, since this method is known, description thereof is omitted here.

次に、例えば既存のスパッタリング法を用いることで、層間絶縁膜21に形成したコンタクトホール内に、例えばタングステンなどの導電体を充填することで、複数の島状領域10aそれぞれにおける全てのドレイン領域18d(具体的にはシリサイド膜18a)と電気的に接続されたコンタクト内配線22と、同じく複数の島状領域10aにおける全てのソース領域18s及びボディ引上げ領域19(具体的にはシリサイド膜18a)と電気的に接続されたコンタクト内配線22と、ゲート電極15a(具体的にはシリサイド膜15c)と電気的に接続されたコンタクト内配線22とをそれぞれ形成する。   Next, for example, by using an existing sputtering method, a contact hole formed in the interlayer insulating film 21 is filled with a conductor such as tungsten, so that all the drain regions 18d in each of the plurality of island regions 10a are filled. In-contact wiring 22 electrically connected to (specifically, silicide film 18a), and all source regions 18s and body pulling regions 19 (specifically, silicide film 18a) in the plurality of island-like regions 10a. An in-contact wiring 22 electrically connected and an in-contact wiring 22 electrically connected to the gate electrode 15a (specifically, the silicide film 15c) are formed.

次に、例えばスパッタリング法にてチタンなどの金属を層間絶縁膜21上に例えば50nm程度堆積させ、続いて、例えばスパッタリング法にてシリコンと銅とを含んだアルミニウムを層間絶縁膜21上に例えば500nm程度堆積させる。続いて、以上のように形成されたチタン膜とシリコンと銅とを含むアルミニウム膜とを、既存のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術にてパターニングすることで、コンタクト内配線22それぞれと電気的に接続されたメタル配線23及び24をそれぞれ形成する。これにより、図1から図4に示す半導体装置100が製造される。   Next, a metal such as titanium is deposited on the interlayer insulating film 21 by, for example, a sputtering method, for example, about 50 nm. Subsequently, aluminum containing silicon and copper is deposited on the interlayer insulating film 21, for example, by a sputtering method, for example, 500 nm. Deposition to a degree. Subsequently, the titanium film formed as described above and the aluminum film containing silicon and copper are patterned by the existing photolithography technique and etching technique to be electrically connected to each of the in-contact wirings 22. Metal wirings 23 and 24 are formed. Thereby, the semiconductor device 100 shown in FIGS. 1 to 4 is manufactured.

・作用効果
以上のように、本実施例による半導体装置100は、ゲート幅方向(第1方向)に配列し且つそれぞれがゲート長方向(第2方向)に順に並ぶ第1から第3領域10−1〜10−3を有する複数の島状領域10aを含む第1導電型(例えばn型)の素子形成領域10A(第1ウエル領域とも言う)を備えた半導体基板11と、素子形成領域10Aの側面及び下面全体に形成され、素子形成領域10Aと半導体基板11との間を絶縁することで素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離する素子分離絶縁膜12a及び埋込み絶縁膜12c(第1絶縁膜とも言う)と、隣り合う島状領域10a間に形成され、この隣り合う島状領域10a間を絶縁することで素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断する分離絶縁膜12b(第2絶縁膜とも言う)と、島状領域10aの第2領域10−2上に形成されたゲート電極15a(第1導電体膜とも言う)と、隣り合う島状領域10aにおいて対向する第2領域10−2間の分離絶縁膜12bに形成されたトレンチ102c内に形成され、ゲート電極15aと電気的に連続するゲート電極15b(第2導電体膜とも言う)とを含むことで、複数の島状領域10aにゲート幅方向に沿って跨るように形成された一連のゲート電極15a及び15bと、一部がゲート電極15a下の一部に延在するように、島状領域10aにおける第1領域10−1上部から第2領域10−2上部に形成された第2導電型(例えばp型)のp型ボディ領域17(第2ウエル領域とも言う)と、ゲート電極15a下にp型ボディ領域17上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極15a下に延在するように、p型ボディ領域17上部に形成された第1導電型(例えばn型)のソース領域18sと、p型ボディ領域17上部の一部であってソース領域18sと隣接する領域に形成された第2導電型(例えばp型)のボディ引上げ領域19(第1高濃度領域とも言う)と、島状領域10aにおける第3領域10−3上部の一部であってゲート電極15a下の領域と隣接しない領域に形成された第1導電型(例えばn型)のドレイン領域18dと、複数の島状領域10aそれぞれに形成された複数のドレイン領域18dと電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第1配線とも言う)と、複数の島状領域10aそれぞれに形成された複数のソース領域18s及びボディ引上げ領域19と電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第2配線とも言う)とを有して構成される。
As described above, the semiconductor device 100 according to the present embodiment has the first to third regions 10-arranged in the gate width direction (first direction) and arranged in order in the gate length direction (second direction). A semiconductor substrate 11 having a first conductivity type (for example, n-type) element formation region 10A (also referred to as a first well region) including a plurality of island-like regions 10a having 1 to 10-3; An element isolation insulating film 12a and a buried insulating film 12c (first electrode) are formed on the entire side surface and lower surface and electrically isolate the element forming region 10A from the semiconductor substrate 11 by insulating between the element forming region 10A and the semiconductor substrate 11. A plurality of island-like regions 1 that are formed between adjacent island-like regions 10a and in which the element-forming regions 10A are arranged in the gate width direction by insulating between the adjacent island-like regions 10a. An isolation insulating film 12b (also referred to as a second insulating film) that is electrically divided into 0a, and a gate electrode 15a (also referred to as a first conductor film) formed on the second region 10-2 of the island-shaped region 10a The gate electrode 15b (second conductor) formed in the trench 102c formed in the isolation insulating film 12b between the opposing second regions 10-2 in the adjacent island regions 10a and electrically continuous with the gate electrode 15a A series of gate electrodes 15a and 15b formed so as to straddle the plurality of island-like regions 10a along the gate width direction, and a part thereof extends to a part under the gate electrode 15a. As shown, a second conductivity type (for example, p-type) p-type body region 17 (also referred to as a second well region) formed from the upper portion of the first region 10-1 to the upper portion of the second region 10-2 in the island-like region 10a. Say) and gate power The first conductivity type (for example, n-type) formed on the p-type body region 17 so that a part of the upper surface of the p-type body region 17 extends below the gate electrode 15a while leaving a part of the upper surface of the p-type body region 17 below 15a. A source region 18s and a second conductivity type (for example, p-type) body pulling region 19 (also referred to as a first high-concentration region) formed in a part of the upper portion of the p-type body region 17 and adjacent to the source region 18s. And a drain region 18d of the first conductivity type (for example, n-type) formed in a part of the island-like region 10a above the third region 10-3 and not adjacent to the region below the gate electrode 15a, In-contact wiring 22 and metal wiring 23 (also referred to as first wiring) electrically connected to the plurality of drain regions 18d formed in each of the plurality of island-shaped regions 10a, and formed in each of the plurality of island-shaped regions 10a. A plurality of source regions 18s and body pulling region 19 and electrically connected to the contact plugs 22 and metal wiring 23 (also referred to as a second wiring) and configured to have a.

また、本実施例では、ゲート電極15bが、島状領域10aにおける第2領域10−2の側面に位置する素子分離絶縁膜12aに形成されたトレンチ102c内にも形成される。このゲート電極15bは、島状領域10a上に形成されたゲート電極15aと電気的に連続する。   In this embodiment, the gate electrode 15b is also formed in the trench 102c formed in the element isolation insulating film 12a located on the side surface of the second region 10-2 in the island-shaped region 10a. The gate electrode 15b is electrically continuous with the gate electrode 15a formed on the island-like region 10a.

また、本実施例による半導体装置100の製造方法は、第1導電型(例えばn型)の素子形成領域10A(第1ウエル領域)を備えた半導体基板11を準備し、素子形成領域10Aの側面全体にトレンチ102a(これを第1トレンチとする)を形成し、素子形成領域10Aを、ゲート幅方向(第1方向)に配列し且つそれぞれがゲート長方向(第2方向)に順に並ぶ第1から第3領域10−1〜10−3を有する複数の島状領域10aに分断するトレンチ102b(これを第2トレンチとする)を形成し、第1及び第2トレンチ102a及び102bの底部を熱酸化することで、複数の島状領域10aそれぞれの下面全体と半導体基板11との間を絶縁する埋込み絶縁膜12c(第1絶縁膜とも言う)を複数の島状領域10aそれぞれの下面全体に形成し、第1トレンチ102aを素子分離絶縁膜12a(第2絶縁膜とも言う)で埋めると共に及び第2トレンチ102bを分離絶縁膜12b(第3絶縁膜とも言う)で埋め、隣り合う島状領域10aにおいて対向する第2領域10−2間に位置する分離絶縁膜12bにトレンチ102c(これを第3トレンチとする)を形成し、複数の島状領域10aにおける第2領域10−2上及び第3トレンチ102c内に一連の導電体膜(例えば所定の不純物を含むポリシリコン膜)を形成することで、複数の島状領域10aにゲート幅方向に沿って跨る一連のゲート電極15a及び15b(第1ゲート電極とも言う)を形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第2導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することで、第1領域10−1上部からゲート電極15a下の一部まで延在するp型ボディ領域17(第2ウエル領域)を形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第1導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、ゲート電極15a下のp型ボディ領域17上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極15a下まで延在するソース領域18sをp型ボディ領域17上部に形成し、島状領域10aにおける第3領域10−3上面から第1導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、島状領域10aにおける第3領域10−3上部の一部であってゲート電極15a下の領域と隣接しない領域にドレイン領域18dを形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第2導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することで、p型ボディ領域17上部におけるソース領域18sと隣接する領域であってゲート電極15a下以外の領域にボディ引上げ領域19(第1高濃度領域)を形成し、複数の島状領域10aそれぞれに形成した複数のドレイン領域18dと電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第1配線)を形成し、複数の島状領域10aそれぞれに形成した複数のソース領域18s及びボディ引上げ領域19と電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第2配線)を形成する。   Further, in the method of manufacturing the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the semiconductor substrate 11 having the first conductivity type (for example, n-type) element formation region 10A (first well region) is prepared, and the side surface of the element formation region 10A is prepared. A trench 102a (this is referred to as a first trench) is formed as a whole, and element formation regions 10A are arranged in the gate width direction (first direction) and are arranged in order in the gate length direction (second direction). Are formed into a plurality of island-like regions 10a having third regions 10-1 to 10-3 (this is referred to as a second trench), and the bottoms of the first and second trenches 102a and 102b are heated. By oxidizing, a buried insulating film 12c (also referred to as a first insulating film) that insulates between the entire lower surface of each of the plurality of island-like regions 10a and the semiconductor substrate 11 is formed under each of the plurality of island-like regions 10a. The first trench 102a is filled with an element isolation insulating film 12a (also referred to as a second insulating film), and the second trench 102b is filled with an isolation insulating film 12b (also referred to as a third insulating film). A trench 102c (this is referred to as a third trench) is formed in the isolation insulating film 12b located between the opposing second regions 10-2 in the island region 10a, and the second region 10-2 in the plurality of island regions 10a In addition, by forming a series of conductor films (for example, a polysilicon film containing a predetermined impurity) in the third trench 102c, a series of gate electrodes 15a and 15b straddling the plurality of island regions 10a along the gate width direction. (Also referred to as a first gate electrode) is formed, and an impurity of a second conductivity type (for example, p-type) is implanted and diffused from the upper surface of the first region 10-1 in the island region 10a. Then, a p-type body region 17 (second well region) extending from the upper portion of the first region 10-1 to a part under the gate electrode 15a is formed, and the first region 10-1 in the island region 10a is By injecting and diffusing impurities of a conductivity type (for example, n-type), a source region 18s extending partly below the gate electrode 15a while leaving part of the upper surface of the p-type body region 17 below the gate electrode 15a. Is formed on the p-type body region 17, and a first conductivity type (for example, n-type) impurity is implanted and diffused from the upper surface of the third region 10-3 in the island-shaped region 10a, so that the first region in the island-shaped region 10a is diffused. The drain region 18d is formed in a region that is a part of the upper portion of the third region 10-3 and that is not adjacent to the region under the gate electrode 15a, and the second conductivity type (for example, p) Type) impurities To form a body pulling region 19 (first high-concentration region) in a region adjacent to the source region 18s above the p-type body region 17 and other than under the gate electrode 15a. In-contact wiring 22 and metal wiring 23 (first wiring) electrically connected to the plurality of drain regions 18d formed in each of the island-shaped regions 10a are formed, and a plurality of formed in the plurality of island-shaped regions 10a. An in-contact wiring 22 and a metal wiring 23 (second wiring) electrically connected to the source region 18s and the body pulling region 19 are formed.

このように、半導体基板11における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される素子形成領域10A(第1ウエル領域)の側面及び底面全体と半導体基板11との間に絶縁性の素子分離絶縁膜12a及び埋込み絶縁膜12cを形成することで、素子形成領域10Aを半導体基板11から絶縁分離することができる。このように、素子分離絶縁膜12a及び埋込み絶縁膜12cを用いて素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離した構成とすることで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、素子形成領域10Aに形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、この素子形成領域10Aの上面だけでなく、複数の島状領域10aに分断された個々の素子形成領域10A間に形成したトレンチ内、すなわち個々の島状領域10aにおけるゲート長方向と平行な側面にもゲート電極15bを形成することで、ゲート電極15a及び15bに所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域10aの上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域をチップ搭載面積に関係なく大きくすることが可能となり、結果、素子形成領域10Aの縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。さらに、本実施例では、半導体基板11に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域10aのゲート長方向と平行な側面に形成するゲート電極15bの縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   In this way, insulation is provided between the semiconductor substrate 11 and the entire side surface and bottom surface of the element formation region 10A (first well region) in which a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed in a part of the semiconductor substrate 11. The element formation region 10A can be isolated from the semiconductor substrate 11 by forming the conductive element isolation insulating film 12a and the buried insulating film 12c. As described above, by using the element isolation insulating film 12a and the buried insulating film 12c to electrically isolate the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11, similarly to the semiconductor device created using the SOI substrate, The semiconductor element formed in the element formation region 10A can have a structure that does not require electric interference. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. Further, not only on the upper surface of the element formation region 10A, but also in a trench formed between the individual element formation regions 10A divided into a plurality of island-like regions 10a, that is, parallel to the gate length direction in the individual island-like regions 10a. By forming the gate electrode 15b also on the side surface, when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrodes 15a and 15b, the side portion in addition to the upper portion of the island-like region 10a is driven. It becomes possible. As a result, the drive region can be enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, the element formation region 10A can be reduced and the drive capability can be improved. Furthermore, in the present embodiment, for example, a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate 11, so that the gate length of each island-like region 10a is not limited to the thickness of the silicon thin film on the SOI substrate, for example. The width in the vertical direction (depth direction) of the gate electrode 15b formed on the side surface parallel to the direction can be set.

また、本実施例によれば、半導体素子が形成される素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離するための構成を、半導体基板11同士の貼り合わせなど、複雑な工程を必要とせずに作成しているため、低コストに半導体装置100を製造することが可能となる。さらに、本実施例による半導体装置100の製造方法では、酸素イオンの注入などを用いていないため、素子形成領域10Aにおける半導体基板の結晶性劣化などを引き起こすことがない。これのため、素子性能や信頼性などの低下を招くことが無いという利点も得られる。   Further, according to the present embodiment, the structure for electrically separating the element forming region 10A where the semiconductor element is formed from the semiconductor substrate 11 does not require a complicated process such as bonding of the semiconductor substrates 11 to each other. Therefore, the semiconductor device 100 can be manufactured at a low cost. Furthermore, since the method of manufacturing the semiconductor device 100 according to the present embodiment does not use oxygen ion implantation or the like, it does not cause deterioration of the crystallinity of the semiconductor substrate in the element formation region 10A. For this reason, there is also an advantage that the device performance and reliability are not lowered.

さらに、本実施例のように、半導体基板11に部分SOI構造10Bを形成し、これに半導体素子としてLDMOSトランジスタを形成することで、SOI基板にLDMOSトランジスタを形成した場合と同様に、ラッチアップ耐性及び素子間耐圧が向上された半導体装置100を実現することができる。   Further, as in this embodiment, a partial SOI structure 10B is formed on the semiconductor substrate 11, and an LDMOS transistor is formed as a semiconductor element on the semiconductor substrate 11, so that the latch-up resistance is the same as when an LDMOS transistor is formed on the SOI substrate. In addition, the semiconductor device 100 with improved inter-element breakdown voltage can be realized.

次に、本発明の実施例2について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例1と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例1と同様である。   Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the configuration not specifically mentioned is the same as that of the first embodiment.

・構成
図14は、本実施例による半導体装置200の構成を示す上視図である。図14は図14におけるD−D’断面図である。なお、図14におけるA−A’断面及びB−B’断面は図1におけるA−A’断面(図2参照)及びB−B’断面(参照)と同様であるため、ここではこれらを引用する。ただし、本実施例による半導体装置200では、半導体装置100における部分SOI構造10Bが部分SOI構造20Bに置き換えられる。また、本実施例では、素子分離絶縁膜12aと分離絶縁膜12bとを組み合わせた形状が、実施例1における『目』字状から、『日』字状に置き換えられている。
Configuration FIG. 14 is a top view showing the configuration of the semiconductor device 200 according to this embodiment. 14 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ in FIG. 14 are the same as the AA ′ cross section (see FIG. 2) and the BB ′ cross section (see) in FIG. 1, and are quoted here. To do. However, in the semiconductor device 200 according to the present embodiment, the partial SOI structure 10B in the semiconductor device 100 is replaced with the partial SOI structure 20B. Further, in this embodiment, the combined shape of the element isolation insulating film 12a and the isolation insulating film 12b is replaced with the “day” shape from the “eye” shape in the first embodiment.

図14に示すように、半導体装置200は、半導体装置100と同様に、素子形成領域10Aの側面が素子分離絶縁膜12aにより半導体基板11から電気的に分離されると共に、素子形成領域10Aが分離絶縁膜12bによりゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断された構成を有する。また、半導体装置200は、素子形成領域10Aの下面が、埋込み絶縁膜12cの代わりに埋込み絶縁膜22cにより半導体基板11から電気的に分離された構成を有する。すなわち、半導体装置200は、実施例1による半導体装置100と同様の構成において、素子形成領域10A下面を半導体基板11から電気的に分離するための埋込み絶縁膜12cが、埋込み絶縁膜22cに置き換えられる。   As shown in FIG. 14, in the semiconductor device 200, similarly to the semiconductor device 100, the side surface of the element formation region 10A is electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the element isolation insulating film 12a, and the element formation region 10A is isolated. The insulating film 12b is electrically divided into a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction. The semiconductor device 200 has a configuration in which the lower surface of the element formation region 10A is electrically separated from the semiconductor substrate 11 by the buried insulating film 22c instead of the buried insulating film 12c. That is, in the semiconductor device 200, the embedded insulating film 12c for electrically isolating the lower surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 is replaced with the embedded insulating film 22c in the same configuration as the semiconductor device 100 according to the first embodiment. .

埋込み絶縁膜22cは、実施例1における埋込み絶縁膜12cを形成する際に形成したキャビティ105をエッチングして広げた後、これの表面を熱酸化することで形成されたシリコン酸化膜である。   The buried insulating film 22c is a silicon oxide film formed by etching and expanding the cavity 105 formed when forming the buried insulating film 12c in Example 1, and then thermally oxidizing the surface thereof.

このように、素子形成領域10A下に埋込み絶縁膜22cを形成する際、トレンチ102a及び102b下部を拡底する、すなわちトレンチ102a及び102b下のキャビティ105を横方向に広げることで、トレンチ102a及び102b下部に形成される熱酸化膜の横方向の広がりをより大きくすることができる。これにより、本実施例では、複数の島状領域10aの隣接間隔を、実施例1よりも広く取ることが可能となり、単位面積当たりの駆動領域を広げることが可能となる。この結果、半導体チップにおける単位面積当たりの駆動能力を向上することが可能となる。   As described above, when the buried insulating film 22c is formed under the element formation region 10A, the bottoms of the trenches 102a and 102b are expanded, that is, the cavities 105 under the trenches 102a and 102b are widened in the lateral direction, thereby lowering the trenches 102a and 102b. It is possible to further increase the lateral extent of the thermal oxide film formed on the substrate. As a result, in this embodiment, the interval between the plurality of island-like regions 10a can be made wider than that in the first embodiment, and the drive region per unit area can be expanded. As a result, the driving capability per unit area in the semiconductor chip can be improved.

埋込み酸化膜22cは、例えば実施例1と同様に、例えばシリコン酸化膜とすることができる。このような埋込み絶縁膜22cは、例えば素子形成領域10Aの側面を囲むように形成されたトレンチ102a及び素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに分断するように形成されたトレンチ102bそれぞれの下部を、例えば異方性ドライエッチング又はウェットエッチングにて拡底し、この拡底された部分を例えば熱酸化法にてさらに拡底することで形成することができる。なお、上記のエッチングでは、例えば島状領域10aのゲート幅方向の寸法を例えば2μm程度とした場合、トレンチ102a及び102b下部それぞれの側面から水平方向へ例えば0.5μm程度広げられる。また、上記の熱酸化では、エッチングにより拡底されたトレンチ102a及び102b下部を、水平方向に少なくとも0.5μm以上広げられる。例えば本実施例では、拡底されたトレンチ102a及び102b下部(後述におけるキャビティ205に相当)を熱酸化により水平方向へ1μm程度拡底することで、素子形成領域10A下全体に渡って埋込み絶縁膜22cを形成する。これにより、平行に位置するトレンチ間、すなわち素子形成領域10Aの底部全体を、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜(埋込み絶縁膜22c)により塞ぐことができる。なお、これにより形成された構成が、本実施例による部分SOI構造20Bである。   The buried oxide film 22c can be, for example, a silicon oxide film as in the first embodiment. Such a buried insulating film 22c is formed so as to divide, for example, the trench 102a formed so as to surround the side surface of the element formation region 10A and the plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction. The lower portion of each trench 102b can be formed by, for example, expanding the bottom by anisotropic dry etching or wet etching, and further expanding the bottom by, for example, a thermal oxidation method. In the above-described etching, for example, when the size of the island-shaped region 10a in the gate width direction is about 2 μm, for example, the width is expanded by about 0.5 μm from the side surfaces of the lower portions of the trenches 102a and 102b. In the thermal oxidation, the lower portions of the trenches 102a and 102b widened by etching are widened by at least 0.5 μm in the horizontal direction. For example, in this embodiment, the bottoms of the widened trenches 102a and 102b (corresponding to a cavity 205 described later) are expanded by about 1 μm in the horizontal direction by thermal oxidation, so that the buried insulating film 22c is formed over the entire element forming region 10A. Form. As a result, the trenches located in parallel, that is, the entire bottom of the element formation region 10A can be closed by the silicon oxide film (embedded insulating film 22c) formed by thermal oxidation. The structure formed thereby is a partial SOI structure 20B according to this embodiment.

なお、素子分離絶縁膜12a及び分離絶縁膜12bは、実施例1と同様に、例えばSTI法を用いて形成したシリコン酸化膜である。ただし、本実施例では、トレンチ102a及び102bを『日』字状に組み合わせる。そこで、本実施例では、短冊状のトレンチを格子状に組み合わせてなるトレンチの寸法は、上面における短辺の長さ(以下、幅という)を例えば1μm(マイクロメートル)程度とし、上面における長辺の長さ(以下、長さという)を例えば9〜11μm程度とし、上面から底面までの長さ(以下、厚さという)を例えば4〜6μm程度とする。   The element isolation insulating film 12a and the isolation insulating film 12b are silicon oxide films formed using, for example, the STI method, as in the first embodiment. However, in this embodiment, the trenches 102a and 102b are combined in a “day” shape. Therefore, in this embodiment, the dimensions of the trench formed by combining strip-shaped trenches in a lattice shape are such that the length of the short side (hereinafter referred to as width) on the upper surface is, for example, about 1 μm (micrometer), and the long side on the upper surface. The length (hereinafter referred to as length) is, for example, about 9 to 11 μm, and the length from the top surface to the bottom surface (hereinafter referred to as thickness) is, for example, about 4 to 6 μm.

この他の構成は、実施例1による半導体装置100と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   Since the other configuration is the same as that of the semiconductor device 100 according to the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.

また、以上のような構成を有する半導体装置200は、実施例1による半導体装置100と同様に、通常のn型MOSFETと同様にスイッチング動作させることができる。具体的には、ソース領域18sを接地しつつ、ドレイン領域18dに正電位を印加した状態で、ゲート電極に正電位又は接地電位を印加することで、ゲート電極15a下及び15b下のp型ボディ領域17を反転、空乏化又は蓄積状態とする。これにより、ドレイン領域18dからソース領域18sへ流れる電流量を制御することができる。   Further, the semiconductor device 200 having the above-described configuration can be switched in the same manner as a normal n-type MOSFET, similarly to the semiconductor device 100 according to the first embodiment. Specifically, by applying a positive potential or a ground potential to the gate electrode while applying a positive potential to the drain region 18d while grounding the source region 18s, the p-type bodies below the gate electrodes 15a and 15b are applied. The region 17 is inverted, depleted or accumulated. Thereby, the amount of current flowing from the drain region 18d to the source region 18s can be controlled.

・製造方法
次に、本実施例による半導体装置200の製造方法を図面と共に詳細に説明する。図16及び図17は、半導体装置200の製造方法を示すプロセス図である。なお、半導体装置200の製造方法では、半導体基板11を準備後、これに形成したトレンチ102a及び102b底部にキャビティ105を形成するまでの工程が実施例1による半導体装置100の製造方法(図5(a)から図7(a)参照)と略同様であり、また、半導体基板11に部分SOI構造20Bを形成した後の工程が実施例1による半導体装置100の製造方法(図8(b)から図13(b)参照)と略同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the semiconductor device 200 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 16 and 17 are process diagrams showing a method for manufacturing the semiconductor device 200. In the method for manufacturing the semiconductor device 200, the steps from the preparation of the semiconductor substrate 11 to the formation of the cavity 105 at the bottoms of the trenches 102a and 102b formed in the semiconductor substrate 11 are as follows. a) to FIG. 7A), and the process after the partial SOI structure 20B is formed on the semiconductor substrate 11 is the same as the manufacturing method of the semiconductor device 100 according to the first embodiment (from FIG. 8B). Since it is substantially the same as FIG. 13B, detailed description is omitted here.

本製造方法では、実施例1による半導体装置100の製造方法と同様の工程にて、各島状領域10a上面をシリコン酸化膜101a及びシリコン窒化膜101bで覆いつつ、トレンチ102a及び102b側面の底部以外をシリコン酸化膜104a及びサイドウォール104bで覆い、さらに、トレンチ102a及び102b底部にキャビティ105を形成すると、次に、シリコン窒化膜101b及びシリコン窒化膜製のサイドウォール104bをマスクとして、トレンチ102a及び102b底部の露出した半導体基板11をエッチングすることで、図16(a)に示すように、トレンチ102a及び102b底部を水平方向へ例えば0.5μm程度広げる。これにより、トレンチ102a及び102b底部には、キャビティ105よりも水平方向の幅が広いキャビティ205が形成される。この際のエッチングには、例えば濃度が5%程度で温度が25℃程度のフッ硝酸溶液をエッチャントとして用いたウェットエッチングを適用することができる。   In this manufacturing method, the top surface of each island-like region 10a is covered with the silicon oxide film 101a and the silicon nitride film 101b in the same process as the manufacturing method of the semiconductor device 100 according to the first embodiment, except for the bottoms of the side surfaces of the trenches 102a and 102b. Then, the cavity 105 is formed at the bottoms of the trenches 102a and 102b. Next, the trenches 102a and 102b are masked using the silicon nitride film 101b and the side wall 104b made of silicon nitride film as a mask. By etching the exposed semiconductor substrate 11 at the bottom, as shown in FIG. 16A, the bottom of the trenches 102a and 102b is expanded in the horizontal direction by about 0.5 μm, for example. As a result, a cavity 205 having a wider width in the horizontal direction than the cavity 105 is formed at the bottom of the trenches 102a and 102b. For this etching, for example, wet etching using a hydrofluoric acid solution having a concentration of about 5% and a temperature of about 25 ° C. as an etchant can be applied.

次に、トレンチ102a及び102b底部のキャビティ205内面に露出された半導体基板11を熱酸化することで、図16(b)に示すように、素子形成領域10A底面にシリコン酸化膜22Cを形成する。このシリコン酸化膜22Cにおける一部又は全部が、素子形成領域10A下面を半導体基板11から電気的に分離するための埋込み絶縁膜22cである。この埋込み絶縁膜22cにより、個々の島状領域10a底面が半導体基板11から電気的に切り離されて、これが半導体基板11から電気的に浮いた状態となる。なお、シリコン酸化膜22Cのキャビティ205側面から広げる水平方向の幅は、上述したように少なくとも0.5μm程度とされる。本実施例では、これを例えば1μm程度とする。この熱酸化では、加熱温度を1000℃とし、加熱時間を5時間程度とする。   Next, by thermally oxidizing the semiconductor substrate 11 exposed on the inner surfaces of the cavities 205 at the bottoms of the trenches 102a and 102b, a silicon oxide film 22C is formed on the bottom surface of the element formation region 10A as shown in FIG. Part or all of the silicon oxide film 22C is a buried insulating film 22c for electrically isolating the lower surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11. By this buried insulating film 22 c, the bottom surface of each island-like region 10 a is electrically separated from the semiconductor substrate 11, and is electrically floated from the semiconductor substrate 11. The horizontal width of the silicon oxide film 22C extending from the side surface of the cavity 205 is at least about 0.5 μm as described above. In the present embodiment, this is, for example, about 1 μm. In this thermal oxidation, the heating temperature is 1000 ° C., and the heating time is about 5 hours.

次に、実施例1と同様に、半導体基板11表面を覆うシリコン窒化膜101b及びサイドウォール104bとシリコン酸化膜101a及び104aとを順次エッチング除去することで、図17(a)に示すように、個々の島状領域10a上面及び側面を露出させる。シリコン窒化膜101b及びサイドウォール104bのエッチングには、例えば濃度が5%程度で温度が25℃程度のフッ酸液を用いたウェットエッチングを適用することができる。また、シリコン酸化膜101a及び104aのエッチングには、例えば濃度が86%程度で温度が160℃程度の熱リン酸液を用いたウェットエッチングを適用することができる。なお、これらのエッチングでは、半導体基板11との選択比が十分に取れることが好ましい。   Next, as in Example 1, the silicon nitride film 101b and the sidewalls 104b covering the surface of the semiconductor substrate 11 and the silicon oxide films 101a and 104a are sequentially removed by etching, as shown in FIG. The upper and side surfaces of the individual island regions 10a are exposed. For etching the silicon nitride film 101b and the sidewall 104b, for example, wet etching using a hydrofluoric acid solution having a concentration of about 5% and a temperature of about 25 ° C. can be applied. For etching the silicon oxide films 101a and 104a, for example, wet etching using a hot phosphoric acid solution having a concentration of about 86% and a temperature of about 160 ° C. can be applied. In these etchings, it is preferable that a sufficient selectivity with respect to the semiconductor substrate 11 can be obtained.

次に、図17(a)に示すように、例えば既存CVD法にて例えば膜厚が5μm程度のシリコン酸化膜12Bを半導体基板11上面全体に形成する。この際、トレンチ102a及び102b内並びにこれらの下部に残存するキャビティ205内を酸化シリコンによって埋める。なお、シリコン酸化膜12Bの形成では、例えばTEOSとO2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、TEOS:O2=1:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を7Torrとし、ステージ温度を400℃とすることができる。 Next, as shown in FIG. 17A, a silicon oxide film 12B having a thickness of, for example, about 5 μm is formed on the entire top surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, an existing CVD method. At this time, the trenches 102a and 102b and the cavity 205 remaining in the trenches 102a and 102b are filled with silicon oxide. In forming the silicon oxide film 12B, for example, a mixed gas of TEOS and O 2 is used. In this case, the gas flow rate ratio can be TEOS: O 2 = 1: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 7 Torr and the stage temperature is 400 ° C.

次に、シリコン酸化膜12B上面を例えばCMP法にて平坦化することで、トレンチ102a及び102b内にシリコン酸化膜12Bが残留するように、半導体基板11上のシリコン酸化膜12Bを除去する。これにより、図17(b)に示すように、半導体基板11表面、すなわち個々の島状領域10a上面が露出されると共に、素子形成領域10A側面を半導体基板11から電気的に切り離すための素子分離絶縁膜12aが素子形成領域10Aの側面に形成され、また、素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分離するための分離絶縁膜12bが島状領域10a間に形成される。   Next, the silicon oxide film 12B on the semiconductor substrate 11 is removed so that the silicon oxide film 12B remains in the trenches 102a and 102b by planarizing the upper surface of the silicon oxide film 12B by, for example, CMP. As a result, as shown in FIG. 17B, the surface of the semiconductor substrate 11, that is, the upper surface of each island-like region 10 a is exposed, and the element isolation for electrically separating the side surface of the element formation region 10 A from the semiconductor substrate 11. An insulating film 12a is formed on the side surface of the element formation region 10A, and an isolation insulating film 12b for electrically separating the element formation region 10A into a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction is an island region 10a. Formed between.

以上の工程を経ることで、バルク基板である半導体基板11に部分SOI構造20Bが形成される。なお、本実施例では、半導体基板11の不純物濃度をそのままnウエル領域17wの不純物濃度として使用する。   Through the above steps, the partial SOI structure 20B is formed on the semiconductor substrate 11 which is a bulk substrate. In this embodiment, the impurity concentration of the semiconductor substrate 11 is used as it is as the impurity concentration of the n-well region 17w.

その後、実施例1と同様の工程(図8(b)から図13(b)参照)を経ることで、図14、図2、図3及び図14に示すような、本実施例による半導体装置200が製造される。   After that, the semiconductor device according to the present embodiment as shown in FIGS. 14, 2, 3 and 14 is obtained through the same steps as in the first embodiment (see FIGS. 8B to 13B). 200 is manufactured.

・作用効果
以上のように、本実施例による半導体装置200は、ゲート幅方向(第1方向)に配列し且つそれぞれがゲート長方向(第2方向)に順に並ぶ第1から第3領域10−1〜10−3を有する複数の島状領域10aを含む第1導電型(例えばn型)の素子形成領域10A(第1ウエル領域とも言う)を備えた半導体基板11と、素子形成領域10Aの側面及び下面全体に形成され、素子形成領域10Aと半導体基板11との間を絶縁することで素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離する素子分離絶縁膜12a及び埋込み絶縁膜22c(第1絶縁膜とも言う)と、隣り合う島状領域10a間に形成され、この隣り合う島状領域10a間を絶縁することで素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断する分離絶縁膜12b(第2絶縁膜とも言う)と、島状領域10aの第2領域10−2上に形成されたゲート電極15a(第1導電体膜とも言う)と、隣り合う島状領域10aにおいて対向する第2領域10−2間の分離絶縁膜12bに形成されたトレンチ102c内に形成され、ゲート電極15aと電気的に連続するゲート電極15b(第2導電体膜とも言う)とを含むことで、複数の島状領域10aにゲート幅方向に沿って跨るように形成された一連のゲート電極15a及び15bと、一部がゲート電極15a下の一部に延在するように、島状領域10aにおける第1領域10−1上部から第2領域10−2上部に形成された第2導電型(例えばp型)のp型ボディ領域17(第2ウエル領域とも言う)と、ゲート電極15a下にp型ボディ領域17上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極15a下に延在するように、p型ボディ領域17上部に形成された第1導電型(例えばn型)のソース領域18sと、p型ボディ領域17上部の一部であってソース領域18sと隣接する領域に形成された第2導電型(例えばp型)のボディ引上げ領域19(第1高濃度領域とも言う)と、島状領域10aにおける第3領域10−3上部の一部であってゲート電極15a下の領域と隣接しない領域に形成された第1導電型(例えばn型)のドレイン領域18dと、複数の島状領域10aそれぞれに形成された複数のドレイン領域18dと電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第1配線とも言う)と、複数の島状領域10aそれぞれに形成された複数のソース領域18s及びボディ引上げ領域19と電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第2配線とも言う)とを有して構成される。
As described above, the semiconductor device 200 according to the present embodiment is arranged in the gate width direction (first direction) and the first to third regions 10-are arranged in order in the gate length direction (second direction). A semiconductor substrate 11 having a first conductivity type (for example, n-type) element formation region 10A (also referred to as a first well region) including a plurality of island-like regions 10a having 1 to 10-3; An element isolation insulating film 12a and a buried insulating film 22c (first insulating film) are formed on the entire side surface and lower surface, and electrically isolate the element forming region 10A from the semiconductor substrate 11 by insulating between the element forming region 10A and the semiconductor substrate 11. A plurality of island-like regions 1 that are formed between adjacent island-like regions 10a and in which the element-forming regions 10A are arranged in the gate width direction by insulating between the adjacent island-like regions 10a. An isolation insulating film 12b (also referred to as a second insulating film) that is electrically divided into 0a, and a gate electrode 15a (also referred to as a first conductor film) formed on the second region 10-2 of the island-shaped region 10a The gate electrode 15b (second conductor) formed in the trench 102c formed in the isolation insulating film 12b between the opposing second regions 10-2 in the adjacent island regions 10a and electrically continuous with the gate electrode 15a A series of gate electrodes 15a and 15b formed so as to straddle the plurality of island-like regions 10a along the gate width direction, and a part thereof extends to a part under the gate electrode 15a. As shown, a second conductivity type (for example, p-type) p-type body region 17 (also referred to as a second well region) formed from the upper portion of the first region 10-1 to the upper portion of the second region 10-2 in the island-like region 10a. Say) and gate power The first conductivity type (for example, n-type) formed on the p-type body region 17 so that a part of the upper surface of the p-type body region 17 extends below the gate electrode 15a while leaving a part of the upper surface of the p-type body region 17 below 15a. A source region 18s and a second conductivity type (for example, p-type) body pulling region 19 (also referred to as a first high-concentration region) formed in a part of the upper portion of the p-type body region 17 and adjacent to the source region 18s. And a drain region 18d of the first conductivity type (for example, n-type) formed in a part of the island-like region 10a above the third region 10-3 and not adjacent to the region below the gate electrode 15a, In-contact wiring 22 and metal wiring 23 (also referred to as first wiring) electrically connected to the plurality of drain regions 18d formed in each of the plurality of island-shaped regions 10a, and formed in each of the plurality of island-shaped regions 10a. A plurality of source regions 18s and body pulling region 19 and electrically connected to the contact plugs 22 and metal wiring 23 (also referred to as a second wiring) and configured to have a.

また、本実施例では、ゲート電極15bが、島状領域10aにおける第2領域10−2の側面に位置する素子分離絶縁膜12aに形成されたトレンチ102c内にも形成される。このゲート電極15bは、島状領域10a上に形成されたゲート電極15aと電気的に連続する。   In this embodiment, the gate electrode 15b is also formed in the trench 102c formed in the element isolation insulating film 12a located on the side surface of the second region 10-2 in the island-shaped region 10a. The gate electrode 15b is electrically continuous with the gate electrode 15a formed on the island-like region 10a.

また、本実施例による半導体装置200の製造方法は、第1導電型(例えばn型)の素子形成領域10A(第1ウエル領域)を備えた半導体基板11を準備し、素子形成領域10Aの側面全体にトレンチ102a(これを第1トレンチとする)を形成し、素子形成領域10Aを、ゲート幅方向(第1方向)に配列し且つそれぞれがゲート長方向(第1方向)に順に並ぶ第1から第3領域10−1〜10−3を有する複数の島状領域10aに分断するトレンチ102b(これを第2トレンチとする)を形成し、第1及び第2トレンチ102a及び102b下部をエッチングすることで、第1及び第2トレンチ102a及び102b下部を拡底し、拡底された第1及び第2トレンチ102a及び102b下部(キャビティ205)を熱酸化することで、複数の島状領域10aそれぞれの下面全体と半導体基板11との間を絶縁する埋込み絶縁膜22c(第1絶縁膜とも言う)を複数の島状領域10aそれぞれの下面全体に形成し、第1トレンチ102aを素子分離絶縁膜12a(第2絶縁膜とも言う)で埋めると共に及び第2トレンチ102bを分離絶縁膜12b(第3絶縁膜とも言う)で埋め、隣り合う島状領域10aにおいて対向する第2領域10−2間に位置する分離絶縁膜12bにトレンチ102c(これを第3トレンチとする)を形成し、複数の島状領域10aにおける第2領域10−2上及び第3トレンチ102c内に一連の導電体膜(例えば所定の不純物を含むポリシリコン膜)を形成することで、複数の島状領域10aにゲート幅方向に沿って跨る一連のゲート電極15a及び15b(第1ゲート電極とも言う)を形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第2導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することで、第1領域10−1上部からゲート電極15a下の一部まで延在するp型ボディ領域17(第2ウエル領域)を形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第1導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、ゲート電極15a下のp型ボディ領域17上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極15a下まで延在するソース領域18sをp型ボディ領域17上部に形成し、島状領域10aにおける第3領域10−3上面から第1導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、島状領域10aにおける第3領域10−3上部の一部であってゲート電極15a下の領域と隣接しない領域にドレイン領域18dを形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第2導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することで、p型ボディ領域17上部におけるソース領域18sと隣接する領域であってゲート電極15a下以外の領域にボディ引上げ領域19(第1高濃度領域)を形成し、複数の島状領域10aそれぞれに形成した複数のドレイン領域18dと電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第1配線)を形成し、複数の島状領域10aそれぞれに形成した複数のソース領域18s及びボディ引上げ領域19と電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第2配線)を形成する。   Further, in the method of manufacturing the semiconductor device 200 according to the present embodiment, the semiconductor substrate 11 having the first conductivity type (for example, n-type) element formation region 10A (first well region) is prepared, and the side surface of the element formation region 10A is prepared. A trench 102a (this is referred to as a first trench) is formed as a whole, and element formation regions 10A are arranged in the gate width direction (first direction) and are arranged in order in the gate length direction (first direction). Trenches 102b (this is referred to as second trenches) to be divided into a plurality of island-like regions 10a having the third regions 10-1 to 10-3 are formed, and the lower portions of the first and second trenches 102a and 102b are etched. As a result, the lower portions of the first and second trenches 102a and 102b are expanded, and the lower portions of the expanded first and second trenches 102a and 102b (cavities 205) are thermally oxidized. Thus, a buried insulating film 22c (also referred to as a first insulating film) that insulates between the entire lower surface of each of the plurality of island regions 10a and the semiconductor substrate 11 is formed on the entire lower surface of each of the plurality of island regions 10a. The first trench 102a is filled with an element isolation insulating film 12a (also referred to as a second insulating film), and the second trench 102b is filled with an isolation insulating film 12b (also referred to as a third insulating film) to face each other in the adjacent island region 10a. A trench 102c (this is referred to as a third trench) is formed in the isolation insulating film 12b located between the second regions 10-2, and the second region 10-2 in the plurality of island regions 10a and in the third trench 102c. A series of gate electrodes 1 straddling the plurality of island-like regions 10a along the gate width direction by forming a series of conductor films (for example, polysilicon films containing predetermined impurities) a and 15b (also referred to as a first gate electrode) are formed, and impurities of a second conductivity type (for example, p-type) are implanted and diffused from the upper surface of the first region 10-1 in the island-shaped region 10a. A p-type body region 17 (second well region) extending from the upper portion of the region 10-1 to a part below the gate electrode 15a is formed, and the first conductivity type (from the upper surface of the first region 10-1 in the island-like region 10a) is formed. For example, n-type impurities are implanted and diffused to leave the p-type body region 17 under the gate electrode 15a, while leaving a part of the upper surface of the p-type body region 17 and the source region 18s extending partly below the gate electrode 15a. The third region 10 in the island region 10a is formed by injecting and diffusing a first conductivity type (for example, n-type) impurity from the upper surface of the third region 10-3 in the island region 10a. -3 part of the top A drain region 18d is formed in a region not adjacent to the region under the gate electrode 15a, and a second conductivity type (for example, p-type) impurity is implanted and diffused from the upper surface of the first region 10-1 in the island region 10a. Thus, a body pulling region 19 (first high-concentration region) is formed in a region adjacent to the source region 18s in the upper part of the p-type body region 17 and other than under the gate electrode 15a. In-contact wiring 22 and metal wiring 23 (first wiring) electrically connected to the plurality of drain regions 18d formed are formed, and a plurality of source regions 18s and body pulling regions formed in the plurality of island-shaped regions 10a, respectively. In-contact wiring 22 and metal wiring 23 (second wiring) electrically connected to 19 are formed.

このように、半導体基板11における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される素子形成領域10A(第1ウエル領域)の底面全体と半導体基板11との間に絶縁性の埋込み絶縁膜22cを形成することで、素子形成領域10A底面全体を半導体基板11から絶縁分離することができる。また、素子形成領域10Aの側面全体を囲む第1トレンチ102a内に素子分離絶縁膜12aを形成することで、素子形成領域10A側面全体を半導体基板11から絶縁分離することができる。したがって、本実施例によれば、素子形成領域10Aを埋込み絶縁膜22cと素子分離絶縁膜12aとにより半導体基板11から電気的に分離することができる。このように、素子分離絶縁膜12a及び埋込み絶縁膜22cを用いて素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離した構成とすることで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、素子形成領域10Aに形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、この素子形成領域10Aの上面だけでなく、複数の島状領域10aに分断された個々の素子形成領域10A間に形成したトレンチ内、すなわち個々の島状領域10aにおけるゲート長方向と平行な側面にもゲート電極15bを形成することで、ゲート電極15a及び15bに所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域10aの上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域をチップ搭載面積に関係なく大きくすることが可能となり、結果、素子形成領域10Aの縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。さらに、本実施例では、半導体基板11に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域10aのゲート長方向と平行な側面に形成するゲート電極15bの縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   In this way, a part of the semiconductor substrate 11, which is an insulating material between the entire bottom surface of the element formation region 10 </ b> A (first well region) where a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed, and the semiconductor substrate 11. By forming the buried insulating film 22c, the entire bottom surface of the element forming region 10A can be insulated and separated from the semiconductor substrate 11. Further, by forming the element isolation insulating film 12a in the first trench 102a surrounding the entire side surface of the element formation region 10A, the entire side surface of the element formation region 10A can be isolated from the semiconductor substrate 11. Therefore, according to the present embodiment, the element formation region 10A can be electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the buried insulating film 22c and the element isolation insulating film 12a. As described above, by using the element isolation insulating film 12a and the buried insulating film 22c to electrically isolate the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11, the semiconductor device manufactured using the SOI substrate is similar to the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. The semiconductor element formed in the element formation region 10A can have a structure that does not require electric interference. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. Further, not only on the upper surface of the element formation region 10A, but also in a trench formed between the individual element formation regions 10A divided into a plurality of island-like regions 10a, that is, parallel to the gate length direction in the individual island-like regions 10a. By forming the gate electrode 15b also on the side surface, when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrodes 15a and 15b, the side portion in addition to the upper portion of the island-like region 10a is driven. It becomes possible. As a result, the drive region can be enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, the element formation region 10A can be reduced and the drive capability can be improved. Furthermore, in the present embodiment, for example, a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate 11, so that the gate length of each island-like region 10a is not limited to the thickness of the silicon thin film on the SOI substrate, for example. The width in the vertical direction (depth direction) of the gate electrode 15b formed on the side surface parallel to the direction can be set.

また、本実施例によれば、半導体素子が形成される素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離するための構成を、半導体基板11同士の貼り合わせなど、複雑な工程を必要とせずに作成しているため、低コストに半導体装置200を製造することが可能となる。さらに、本実施例による半導体装置200の製造方法では、酸素イオンの注入などを用いていないため、素子形成領域10Aにおける半導体基板の結晶性劣化などを引き起こすことがない。これのため、素子性能や信頼性などの低下を招くことが無いという利点も得られる。   Further, according to the present embodiment, the configuration for electrically separating the element formation region 10A where the semiconductor element is formed from the semiconductor substrate 11 does not require a complicated process such as bonding of the semiconductor substrates 11 together. Therefore, the semiconductor device 200 can be manufactured at a low cost. Furthermore, since the manufacturing method of the semiconductor device 200 according to the present embodiment does not use oxygen ion implantation or the like, it does not cause deterioration of crystallinity of the semiconductor substrate in the element formation region 10A. For this reason, there is also an advantage that the device performance and reliability are not lowered.

さらに、本実施例のように、半導体基板11に部分SOI構造20Bを形成し、これに半導体素子としてLDMOSトランジスタを形成することで、SOI基板にLDMOSトランジスタを形成した場合と同様に、ラッチアップ耐性及び素子間耐圧が向上された半導体装置200を実現することができる。   Further, as in this embodiment, the partial SOI structure 20B is formed on the semiconductor substrate 11, and the LDMOS transistor is formed as a semiconductor element on the semiconductor substrate 11, so that the latch-up resistance is the same as in the case where the LDMOS transistor is formed on the SOI substrate. In addition, the semiconductor device 200 with improved inter-element breakdown voltage can be realized.

さらにまた、本実施例では、トレンチ102a及び102b下部をエッチングにより広げてから熱酸化することで埋込み絶縁膜22cを形成しているため、個々の島状領域10aのゲート幅方向の幅を実施例1よりも広くすることができる。これにより、単位面積あたりの駆動力が向上するため、半導体素子の設計自由度が向上し、結果的に多様な半導体素子に適用することが可能となる。   Furthermore, in this embodiment, since the buried insulating film 22c is formed by expanding the lower portions of the trenches 102a and 102b by etching and then thermally oxidizing, the width in the gate width direction of each island-like region 10a is set to the embodiment. Can be wider than 1. Thereby, since the driving force per unit area is improved, the design freedom of the semiconductor element is improved, and as a result, it can be applied to various semiconductor elements.

次に、本発明の実施例3について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例1または実施例2と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例1または実施例2と同様である。さらに、本実施例では、実施例2で例示した半導体装置200を引用し、これとの相違に基づいた説明をする。ただし、本発明はこれに限定されず、例えば実施例1で例示した半導体装置100に基づいた構成にも、同様に本実施例を適用することができる。   Next, Example 3 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment or the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the configuration not specifically mentioned is the same as that of the first embodiment or the second embodiment. Further, in the present embodiment, the semiconductor device 200 exemplified in the second embodiment is cited, and description will be made based on the difference from this. However, the present invention is not limited to this. For example, the present embodiment can be similarly applied to a configuration based on the semiconductor device 100 illustrated in the first embodiment.

・構成
図18は、本実施例による半導体装置300の構成を示す上視図である。なお、図18におけるA−A’断面とB−B’断面とC−C’断面とは、図14におけるA−A’断面(図2参照)とB−B’断面(図3参照)とC−C’断面(図14参照)とそれぞれ同様であるため、ここではこれらを引用する。ただし、本実施例による半導体装置300では、半導体装置200における部分SOI構造20Bが部分SOI構造30Bに置き換えられる。
Configuration FIG. 18 is a top view showing the configuration of the semiconductor device 300 according to the present embodiment. The AA ′ section, BB ′ section, and CC ′ section in FIG. 18 are the AA ′ section (see FIG. 2) and BB ′ section (see FIG. 3) in FIG. Since these are the same as the CC ′ cross section (see FIG. 14), these are quoted here. However, in the semiconductor device 300 according to the present embodiment, the partial SOI structure 20B in the semiconductor device 200 is replaced with the partial SOI structure 30B.

図18に示すように、半導体装置300は、素子形成領域10Aの側面が、素子分離絶縁膜12aの代わりに素子分離絶縁膜32a及び32bにより半導体基板11から電気的に分離されると共に、素子形成領域10Aが分離絶縁膜12bによりゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断された構成を有する。また、半導体装置300は、素子形成領域10Aの下面が、埋込み酸化膜22cの代わりに埋込み絶縁膜32cにより半導体基板11から電気的に分離された構成を有する。すなわち、半導体装置300は、実施例2による半導体装置200と同様の構成において、素子分離絶縁膜12aが素子分離絶縁膜32a及び32bに置き換えられると共に、埋込み絶縁膜22cが埋込み絶縁膜32cに置き換えられる。   As shown in FIG. 18, in the semiconductor device 300, the side surface of the element formation region 10A is electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the element isolation insulating films 32a and 32b instead of the element isolation insulating film 12a. The region 10A is electrically divided into a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction by the isolation insulating film 12b. The semiconductor device 300 has a configuration in which the lower surface of the element formation region 10A is electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by a buried insulating film 32c instead of the buried oxide film 22c. That is, in the semiconductor device 300, the element isolation insulating film 12a is replaced with the element isolation insulating films 32a and 32b and the embedded insulating film 22c is replaced with the embedded insulating film 32c in the same configuration as the semiconductor device 200 according to the second embodiment. .

素子分離絶縁膜32a及び32bは、実施例1又は2における素子分離絶縁膜12aと同様に、例えばSTI法を用いて形成したシリコン酸化膜とすることができる。ただし、本実施例では、素子分離絶縁膜32aを、これと平行な分離絶縁膜12bと共に形成した後、これらの両端を連結する素子分離絶縁膜32bを形成する。言い換えれば、本実施例では、先ず、素子形成領域10Aにおけるゲート長方向と平行な側面に素子分離絶縁膜32aを形成することで、この側面を半導体基板11から電気的に分離すると共に、分離絶縁膜12bを形成することで、素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断する。その後、素子形成領域10Aのゲート幅方向と平行な側面に素子分離絶縁膜32bを形成することで、この側面を半導体基板11から電気的に分離する。これにより、素子形成領域10Aの全側面が素子分離絶縁膜32a及び32bにより半導体基板11から電気的に分離されると共に、素子形成領域10Aが分離絶縁膜12bによりゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに分断される。   The element isolation insulating films 32a and 32b can be silicon oxide films formed using, for example, the STI method, similarly to the element isolation insulating film 12a in the first or second embodiment. However, in this embodiment, after the element isolation insulating film 32a is formed together with the isolation insulating film 12b parallel to the element isolation insulating film 32a, the element isolation insulating film 32b that connects both ends thereof is formed. In other words, in this embodiment, first, the element isolation insulating film 32a is formed on the side surface parallel to the gate length direction in the element formation region 10A, thereby electrically isolating the side surface from the semiconductor substrate 11 and isolating and insulating. By forming the film 12b, the element formation region 10A is electrically divided into a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction. Thereafter, an element isolation insulating film 32b is formed on a side surface parallel to the gate width direction of the element formation region 10A, so that the side surface is electrically isolated from the semiconductor substrate 11. As a result, the entire side surface of the element formation region 10A is electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the element isolation insulating films 32a and 32b, and the plurality of islands in which the element formation region 10A is arranged in the gate width direction by the isolation insulating film 12b. It divides | segments into the shape area | region 10a.

また、素子分離絶縁膜12a及び分離絶縁膜12bを形成する際のトレンチ(102b及び後述する302aに相当)の寸法は、例えば実施例2と同様に、上面における短辺の長さ(以下、幅という)を例えば1μm(マイクロメートル)程度とし、上面における長辺の長さ(以下、長さという)を例えば9〜11μm程度とし、上面から底面までの長さ(以下、厚さという)を例えば4〜6μm程度とする。   In addition, the dimensions of the trench (corresponding to 102b and 302a described later) when forming the element isolation insulating film 12a and the isolation insulating film 12b are, for example, the length of the short side (hereinafter referred to as the width) on the upper surface as in the second embodiment. For example, about 1 μm (micrometer), the length of the long side (hereinafter referred to as length) on the top surface is about 9 to 11 μm, and the length from the top surface to the bottom surface (hereinafter referred to as thickness) is, for example, The thickness is about 4 to 6 μm.

埋込み絶縁膜32cは、実施例1又は2における埋込み酸化膜12c又は22cと同様に、例えばシリコン酸化膜とすることができる。ただし、本実施例による埋込み絶縁膜32cは、実施例1又は実施例2による埋込み絶縁膜12c又は22cと形成方法が異なる。すなわち、本実施例では、例えば半導体基板11における各島状領域10a下を中空の状態とし、これに例えばCVD法などを用いて例えば酸化シリコンなどの絶縁物を充填することで埋込み絶縁膜32cを形成する。この形成方法によれば、本実施例による半導体装置300が、部分SOI構造30Bの底部のシリコン酸化膜(埋込み絶縁膜32c)を形成するための高温の熱処理を必要としない。このため、熱ストレスによる特性の劣化を防止できると共に、結晶性の良好な部分SOI構造30Bを形成することができる。この結果、部分SOI構造30Bに形成される半導体素子の性能及び信頼性を向上することができる。   The buried insulating film 32c can be, for example, a silicon oxide film, similarly to the buried oxide film 12c or 22c in the first or second embodiment. However, the formation method of the buried insulating film 32c according to the present embodiment is different from that of the buried insulating film 12c or 22c according to the first or second embodiment. That is, in this embodiment, for example, the bottom of each island-like region 10a in the semiconductor substrate 11 is made hollow, and this is filled with an insulator such as silicon oxide by using, for example, a CVD method to form the buried insulating film 32c. Form. According to this forming method, the semiconductor device 300 according to the present embodiment does not require high-temperature heat treatment for forming the silicon oxide film (buried insulating film 32c) at the bottom of the partial SOI structure 30B. Therefore, it is possible to prevent deterioration of characteristics due to thermal stress and to form a partial SOI structure 30B with good crystallinity. As a result, the performance and reliability of the semiconductor element formed in the partial SOI structure 30B can be improved.

この他の構成は、実施例1による半導体装置100又は実施例2による半導体装置200と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   Since other configurations are the same as those of the semiconductor device 100 according to the first embodiment or the semiconductor device 200 according to the second embodiment, detailed description thereof is omitted here.

また、以上のような構成を有する半導体装置300は、実施例1及び2と同様に、通常のn型MOSFETと同様にスイッチング動作させることができる。具体的には、ソース領域18sを接地しつつ、ドレイン領域18dに正電位を印加した状態で、ゲート電極に正電位又は接地電位を印加することで、ゲート電極15a下及び15b下のp型ボディ領域17を反転、空乏化又は蓄積状態とする。これにより、ドレイン領域18dからソース領域18sへ流れる電流量を制御することができる。   In addition, the semiconductor device 300 having the above configuration can be switched in the same manner as a normal n-type MOSFET, as in the first and second embodiments. Specifically, by applying a positive potential or a ground potential to the gate electrode while applying a positive potential to the drain region 18d while grounding the source region 18s, the p-type bodies below the gate electrodes 15a and 15b are applied. The region 17 is inverted, depleted or accumulated. Thereby, the amount of current flowing from the drain region 18d to the source region 18s can be controlled.

・製造方法
次に、本実施例による半導体装置300の製造方法を図面と共に詳細に説明する。図19から図23は、半導体装置300の製造方法を示すプロセス図である。なお、半導体装置300の製造方法では、半導体基板11に部分SOI構造30Bを形成した後の工程が、実施例1による半導体装置100の製造方法(図8(b)から図13(b)参照)と略同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、以下では、適宜、上視図と図18におけるA−A’断面とB−B’断面とD−D’断面とに基づいて各工程を説明する。
Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the semiconductor device 300 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 19 to 23 are process diagrams illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 300. FIG. In the method of manufacturing the semiconductor device 300, the process after the partial SOI structure 30B is formed on the semiconductor substrate 11 is the method of manufacturing the semiconductor device 100 according to the first embodiment (see FIGS. 8B to 13B). The detailed description is omitted here. In addition, each step will be described below based on the top view and the AA ′, BB ′, and DD ′ sections in FIG. 18 as appropriate.

本製造方法では、実施例1又は2と同様に、まず、半導体基板11として、バルクのn型シリコン基板を準備する。次に、半導体基板11表面を熱酸化することで、膜厚が例えば20nm程度のシリコン酸化膜101aを形成する。続いて、例えばCVD法にて例えば膜厚が500nm程度のシリコン窒化膜101bをシリコン酸化膜101b上に形成する。これにより、図19(a)に示すように、半導体基板11上にシリコン酸化膜101aとシリコン窒化膜101bとの積層膜を形成する。なお、シリコン窒化膜101bは、半導体基板11表面を後工程におけるエッチング(図22(b)参照)から保護するための保護膜として機能する。シリコン酸化膜101aは、シリコン窒化膜101bを半導体基板11に密着させるためのパッド酸化膜である。シリコン酸化膜101aを形成する際の熱酸化では、加熱温度を例えば850℃とし、加熱時間を例えば30分とする。シリコン窒化膜101bの成膜では、例えばNH3とSiH2Cl2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、NH3:SiH2Cl2=10:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を0.2Torrとし、ステージ温度を780℃とすることができる。 In this manufacturing method, as in the first or second embodiment, a bulk n-type silicon substrate is first prepared as the semiconductor substrate 11. Next, the surface of the semiconductor substrate 11 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 101a having a thickness of about 20 nm, for example. Subsequently, a silicon nitride film 101b having a thickness of, for example, about 500 nm is formed on the silicon oxide film 101b by, for example, a CVD method. Thereby, as shown in FIG. 19A, a laminated film of the silicon oxide film 101a and the silicon nitride film 101b is formed on the semiconductor substrate 11. The silicon nitride film 101b functions as a protective film for protecting the surface of the semiconductor substrate 11 from etching (see FIG. 22B) in a later process. The silicon oxide film 101 a is a pad oxide film for bringing the silicon nitride film 101 b into close contact with the semiconductor substrate 11. In the thermal oxidation when forming the silicon oxide film 101a, the heating temperature is set to 850 ° C., for example, and the heating time is set to 30 minutes, for example. In forming the silicon nitride film 101b, for example, a mixed gas of NH 3 and SiH 2 Cl 2 is used. The gas flow ratio at this time can be NH 3 : SiH 2 Cl 2 = 10: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 0.2 Torr and the stage temperature is 780 ° C.

次に、シリコン窒化膜101b上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、短冊状の開口形状を有するレジストパターンR5を形成する。なお、本例では、レジストパターンR5が、平行に配列された複数の(本例では3つ)短冊状の開口を有する。すなわち、レジストパターンR5は、『日』字状の格子形状における3本の横線に対応する開口のみを有する。この形状において、各開口の幅は例えば1μm程度であり、長さは例えば7μm程度である。また、その隣接間隔は例えば2μm程度である。   Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the silicon nitride film 101b, and this is subjected to existing exposure processing and development processing, thereby forming a resist pattern R5 having a strip-shaped opening shape. In this example, the resist pattern R5 has a plurality of (three in this example) strip-shaped openings arranged in parallel. That is, the resist pattern R5 has only openings corresponding to the three horizontal lines in the “day” -shaped lattice shape. In this shape, the width of each opening is, for example, about 1 μm, and the length is, for example, about 7 μm. The adjacent interval is, for example, about 2 μm.

次に、レジストパターンR5をマスクとし、例えば既存のエッチング技術を用いて、シリコン窒化膜101bとシリコン酸化膜101aと半導体基板11とを順次エッチングすることで、図19(b)及び図20(a)に示すように、上述したレジストパターンR5の開口形状と同じ開口形状のトレンチ302a及び102bを半導体基板11に形成する。すなわち、素子形成領域10Aにおけるゲート長方向と平行な側面を半導体基板11から電気的に分離するための素子分離絶縁膜32aが形成されるトレンチ302aと、素子形成領域10Aをゲート長方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断するための分離絶縁膜12bが形成されるトレンチ102bとが半導体基板11が形成される。なお、図19(b)は図18におけるD−D’断面に基づく層構造を示し、図20(a)はトレンチ302aが形成された半導体基板11を上面から見た図を示す。ただし、図20(a)では、説明の明確化のため、レジストパターンR5を省略する。また、トレンチ302a底部の半導体基板11表面からの深さは、例えば5μmとする。この際、トレンチ302a及び102bが形成されなかった半導体基板11(複数の島状領域10aを含む)上面には、保護膜とパッド酸化膜とであるシリコン酸化膜101aとシリコン窒化膜101bとが残留する。シリコン窒化膜101bのエッチングには、例えばCHF3とCF4とO2との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCHF3:CF4:O2=100:100:3とすることができる。また、シリコン酸化膜101aのエッチングには、例えばCF4とCHF3との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCF4:CHF3=1:10とすることができる。さらに、半導体基板11のエッチングには、例えばCl2とHBr3とO2との混合ガスをエッチングガスとして用いた反応性ドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCl2:HBr3:O2=100:100:2〜4とすることができる。 Next, using the resist pattern R5 as a mask, the silicon nitride film 101b, the silicon oxide film 101a, and the semiconductor substrate 11 are sequentially etched using, for example, an existing etching technique, so that FIGS. ), Trenches 302a and 102b having the same opening shape as that of the resist pattern R5 described above are formed in the semiconductor substrate 11. That is, the trench 302a in which the element isolation insulating film 32a for electrically isolating the side surface parallel to the gate length direction in the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 and the element formation region 10A are arranged in the gate length direction. The semiconductor substrate 11 is formed with the trench 102b in which the isolation insulating film 12b for electrically dividing the plurality of island-like regions 10a is formed. FIG. 19B shows a layer structure based on the DD ′ cross section in FIG. 18, and FIG. 20A shows a view of the semiconductor substrate 11 in which the trench 302a is formed as viewed from above. However, in FIG. 20A, the resist pattern R5 is omitted for clarity of explanation. The depth of the bottom of the trench 302a from the surface of the semiconductor substrate 11 is, for example, 5 μm. At this time, the silicon oxide film 101a and the silicon nitride film 101b, which are the protective film and the pad oxide film, remain on the upper surface of the semiconductor substrate 11 (including the plurality of island-like regions 10a) where the trenches 302a and 102b are not formed. To do. For the etching of the silicon nitride film 101b, for example, dry etching using a mixed gas of CHF 3 , CF 4, and O 2 as an etching gas can be applied. The gas flow ratio at this time can be set to, for example, CHF 3 : CF 4 : O 2 = 100: 100: 3. For etching the silicon oxide film 101a, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas can be applied. In this case, the gas flow rate ratio can be, for example, CF 4 : CHF 3 = 1: 10. Further, for example, reactive dry etching using a mixed gas of Cl 2 , HBr 3, and O 2 as an etching gas can be applied to the etching of the semiconductor substrate 11. The gas flow rate ratio at this time can be, for example, Cl 2 : HBr 3 : O 2 = 100: 100: 2-4.

次に、レジストパターンR5を除去した後、例えば既存のCVD法にて例えば膜厚が3μm程度のシリコン酸化膜103aを半導体基板11上面全体に形成する。続いて、SOG(Spin On Grass)をスピン塗布することで、半導体基板11上面全体にガラス酸化膜103bを形成する。これにより、図20(b)に示すように、表面が平坦なガラス酸化膜103bがシリコン酸化膜103a上並びにトレンチ302a及び102b内に形成される。なお、ガラス酸化膜103bのシリコン酸化膜103a上面からの厚さは、例えば1μm程度とすることができる。   Next, after removing the resist pattern R5, a silicon oxide film 103a having a film thickness of, for example, about 3 μm is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11, for example, by an existing CVD method. Subsequently, a glass oxide film 103b is formed on the entire top surface of the semiconductor substrate 11 by spin coating SOG (Spin On Grass). Thus, as shown in FIG. 20B, a glass oxide film 103b having a flat surface is formed on the silicon oxide film 103a and in the trenches 302a and 102b. The thickness of the glass oxide film 103b from the upper surface of the silicon oxide film 103a can be set to about 1 μm, for example.

次に、シリコン窒化膜101bとの選択比が取れる条件にて、ガラス酸化膜103b及びシリコン酸化膜103aをエッチバックすることで、図21(a)に示すように、トレンチ302a及び102b内に、底部からの厚さが例えば2μm程度のシリコン酸化膜103を形成する。なお、ガラス酸化膜103b及びシリコン酸化膜103aのエッチバックでは、例えばCF4とCHF3との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCF4:CHF3=1:10とすることができる。 Next, by etching back the glass oxide film 103b and the silicon oxide film 103a under the condition that the selection ratio with the silicon nitride film 101b can be obtained, as shown in FIG. 21A, in the trenches 302a and 102b, A silicon oxide film 103 having a thickness from the bottom of, for example, about 2 μm is formed. In the etch back of the glass oxide film 103b and the silicon oxide film 103a, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas can be applied. In this case, the gas flow rate ratio can be, for example, CF 4 : CHF 3 = 1: 10.

次に、露出している半導体基板11を熱酸化することで、これに膜厚が例えば20nm程度のシリコン酸化膜104aを形成する。具体的には、トレンチ302a及び102bそれぞれの内部の側面であってシリコン酸化膜103により覆われていない領域にシリコン酸化膜104aを形成する。続いて、図21(b)に示すように、例えばCVD法にて例えば膜厚が300nm程度のシリコン窒化膜104Bを半導体基板11上面全体並びにトレンチ302a及び102b内部全体に形成する。なお、シリコン酸化膜104aを形成する際の熱酸化では、加熱温度を例えば500℃とし、加熱時間を例えば2時間とする。また、シリコン窒化膜104Bの成膜では、例えばNH3とSiH2Cl2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、NH3:SiH2Cl2=10:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を0.2Torrとし、ステージ温度を780℃とすることができる。 Next, the exposed semiconductor substrate 11 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 104a having a thickness of about 20 nm, for example. Specifically, the silicon oxide film 104a is formed on the inner side surfaces of the trenches 302a and 102b and in regions not covered with the silicon oxide film 103. Subsequently, as shown in FIG. 21B, a silicon nitride film 104B having a film thickness of, eg, about 300 nm is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 and the entire inside of the trenches 302a and 102b by, eg, CVD. In the thermal oxidation when forming the silicon oxide film 104a, the heating temperature is set to 500 ° C., for example, and the heating time is set to 2 hours, for example. In forming the silicon nitride film 104B, for example, a mixed gas of NH 3 and SiH 2 Cl 2 is used. The gas flow ratio at this time can be NH 3 : SiH 2 Cl 2 = 10: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 0.2 Torr and the stage temperature is 780 ° C.

次に、例えばRIE(反応性イオンエッチング)法にてシリコン窒化膜104Bを異方性エッチングすることで、図21(c)に示すように、トレンチ302a及び102bそれぞれの底部のシリコン酸化膜104aを露出させると共に、トレンチ302a及び102bそれぞれの側面のシリコン酸化膜104a表面に、膜厚が例えば200nm程度のサイドウォール104bを形成する。なお、サイドウォール104bの膜厚とは、トレンチ302a又は102b側面に対して鉛直方向の厚さである。また、シリコン窒化膜104Bのエッチングでは、シリコン酸化膜との選択比が十分に取れる条件を適用することが好ましい。この異方性エッチングには、例えばCHF3とCF4とO2との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、CHF3:CF4:O2=100:100:3とすることができる。ただし、エッチング条件を適宜選択することで、個々の島状領域10aへ加工されるメサ状の半導体基板11上面にシリコン窒化膜101bを残留させる。 Next, by anisotropically etching the silicon nitride film 104B by, for example, RIE (reactive ion etching), the silicon oxide film 104a at the bottom of each of the trenches 302a and 102b is formed as shown in FIG. A side wall 104b having a thickness of, for example, about 200 nm is formed on the surface of the silicon oxide film 104a on the side surfaces of the trenches 302a and 102b. The film thickness of the sidewall 104b is a thickness in the vertical direction with respect to the side surface of the trench 302a or 102b. Further, it is preferable to apply a condition that allows a sufficient selection ratio with respect to the silicon oxide film in the etching of the silicon nitride film 104B. For this anisotropic etching, for example, dry etching using a mixed gas of CHF 3 , CF 4 and O 2 as an etching gas can be applied. The gas flow rate ratio at this time can be set to CHF 3 : CF 4 : O 2 = 100: 100: 3. However, by appropriately selecting the etching conditions, the silicon nitride film 101b is left on the upper surface of the mesa-like semiconductor substrate 11 processed into the individual island-like regions 10a.

次に、例えばウェットエッチングにて、トレンチ302a及び102bそれぞれの底部のシリコン酸化膜104a及び103を除去することで、図22(a)に示すように、トレンチ302a及び102bそれぞれの底部に半導体基板11を露出するキャビティ105を形成する。このウェットエッチングには、例えば濃度が5%程度で温度が25℃程度のフッ化水素酸溶液を使用することができる。フッ化水素酸溶液を使用することで、シリコン窒化膜及びシリコン基板に対して十分な選択比を得ることができる。   Next, by removing the silicon oxide films 104a and 103 at the bottoms of the trenches 302a and 102b, for example, by wet etching, the semiconductor substrate 11 is formed at the bottoms of the trenches 302a and 102b as shown in FIG. Cavity 105 is formed to expose. For this wet etching, for example, a hydrofluoric acid solution having a concentration of about 5% and a temperature of about 25 ° C. can be used. By using a hydrofluoric acid solution, it is possible to obtain a sufficient selectivity with respect to the silicon nitride film and the silicon substrate.

次に、例えばウェットエッチングにて、シリコン窒化膜101b及びシリコン窒化膜製のサイドウォール104bをマスクとして、トレンチ302a及び102bそれぞれの底部の露出した半導体基板11をエッチングすることで、図22(b)に示すように、トレンチ302a及び102b底部を水平方向へ少なくとも1μm程度広げる。この際、隣接するトレンチ302a間に挟まれた素子形成領域10Aとなる領域下部が完全に空洞化されるようにエッチングを行う。これにより、素子形成領域10A下全体にキャビティ305が形成され、各島状領域10aが中空の状態となる。このウェットエッチングには、例えば濃度が5%程度で温度が25℃程度のフッ酸溶液を使用することができる。フッ化水素酸溶液を使用することで、シリコン窒化膜及びシリコン基板に対して十分な選択比を得ることができる。   Next, the exposed semiconductor substrate 11 at the bottom of each of the trenches 302a and 102b is etched by wet etching, for example, using the silicon nitride film 101b and the side wall 104b made of the silicon nitride film as a mask. As shown in FIG. 5, the bottoms of the trenches 302a and 102b are expanded in the horizontal direction by at least about 1 μm. At this time, the etching is performed so that the lower part of the region to be the element formation region 10A sandwiched between the adjacent trenches 302a is completely hollowed out. Thereby, the cavity 305 is formed under the entire element formation region 10A, and each island-shaped region 10a is in a hollow state. For this wet etching, for example, a hydrofluoric acid solution having a concentration of about 5% and a temperature of about 25 ° C. can be used. By using a hydrofluoric acid solution, it is possible to obtain a sufficient selectivity with respect to the silicon nitride film and the silicon substrate.

次に、半導体基板11表面を覆うシリコン窒化膜101b及びサイドウォール104bとシリコン酸化膜101a及び104aとを順次エッチング除去することで、図22(c)に示すように、個々の島状領域10a上面及び側面を露出させる。シリコン窒化膜101b及びサイドウォール104bのエッチングには、例えば濃度が5%程度で温度が25℃程度のフッ酸液を用いたウェットエッチングを適用することができる。また、シリコン酸化膜101a及び104aのエッチングには、例えば濃度が86%程度で温度が160℃程度の熱リン酸液を用いたウェットエッチングを適用することができる。なお、これらのエッチングでは、半導体基板11との選択比が十分に取れることが好ましい。   Next, the silicon nitride film 101b and the sidewalls 104b covering the surface of the semiconductor substrate 11 and the silicon oxide films 101a and 104a are sequentially removed by etching, so that the upper surfaces of the individual island regions 10a are obtained as shown in FIG. And expose the sides. For etching the silicon nitride film 101b and the sidewall 104b, for example, wet etching using a hydrofluoric acid solution having a concentration of about 5% and a temperature of about 25 ° C. can be applied. For etching the silicon oxide films 101a and 104a, for example, wet etching using a hot phosphoric acid solution having a concentration of about 86% and a temperature of about 160 ° C. can be applied. In these etchings, it is preferable that a sufficient selectivity with respect to the semiconductor substrate 11 can be obtained.

次に、図23(a)に示すように、例えば既存CVD法にて例えば膜厚が7μm程度のシリコン酸化膜32Aを半導体基板11上面全体に形成する。この際、トレンチ302a及び102bの内部並びに素子形成領域10A下のキャビティ305内を酸化シリコンによって埋める。このキャビティ305内に形成されたシリコン酸化膜32Aの一部又は全部が、素子形成領域10A下面を半導体基板11から電気的に分離するための埋込み絶縁膜32cである。ただし、各島状領域10a下のキャビティ305にシリコン酸化膜が完全に充填されていなくとも良い。なお、シリコン酸化膜32Aの形成では、例えばTEOSとO2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、TEOS:O2=1:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を7Torrとし、ステージ温度を400℃とすることができる。 Next, as shown in FIG. 23A, a silicon oxide film 32A having a thickness of, for example, about 7 μm is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, an existing CVD method. At this time, the insides of the trenches 302a and 102b and the cavity 305 below the element formation region 10A are filled with silicon oxide. Part or all of the silicon oxide film 32A formed in the cavity 305 is a buried insulating film 32c for electrically isolating the lower surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11. However, the silicon oxide film may not be completely filled in the cavity 305 under each island-like region 10a. In forming the silicon oxide film 32A, for example, a mixed gas of TEOS and O 2 is used. In this case, the gas flow rate ratio can be TEOS: O 2 = 1: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 7 Torr and the stage temperature is 400 ° C.

次に、形成したシリコン酸化膜32A上面を例えばCMP法にて平坦化することで、図23(b)に示すように、トレンチ302a及び102b内にシリコン酸化膜32Aが残留するように、半導体基板11上のシリコン酸化膜32Aを除去する。これにより、図23(b)に示すように、半導体基板11表面、すなわち個々の島状領域10a上面が露出されると共に、素子形成領域10A下面を半導体基板11から電気的に分離するための埋込み絶縁膜32cが形成され、また、素子形成領域10Aにおけるゲート長方向の側面を半導体基板11から電気的に分離するための素子分離絶縁膜32aが素子形成領域10Aのゲート長方向と平行な側面に形成され、さらに、素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断するための分離絶縁膜12bが島状領域10a間に形成される。   Next, the upper surface of the formed silicon oxide film 32A is planarized by, eg, CMP, so that the silicon oxide film 32A remains in the trenches 302a and 102b as shown in FIG. 11 is removed. As a result, as shown in FIG. 23B, the surface of the semiconductor substrate 11, that is, the upper surface of each island-like region 10a is exposed, and the lower surface of the element formation region 10A is embedded for electrically separating from the semiconductor substrate 11. An insulating film 32c is formed, and an element isolation insulating film 32a for electrically isolating the side surface in the gate length direction in the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 is formed on the side surface parallel to the gate length direction in the element formation region 10A. Further, an isolation insulating film 12b is formed between the island regions 10a for electrically dividing the element formation region 10A into a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction.

次に、半導体基板11上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、上述した工程において形成したトレンチ302a及び102bそれぞれの短辺に接する又は重なる領域上に、短冊状の開口を有するレジストパターンR6を形成する。すなわち、レジストパターンR6は、『日』字状の格子形状における2本の縦線に対応する開口を有する。この形状において、レジストパターンR6における各短冊状の開口は、幅が例えば1μm程度であり、長さが例えば9μm程度である。   Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the semiconductor substrate 11, and this is subjected to an existing exposure process and a development process, whereby the short side of each of the trenches 302a and 102b formed in the above-described process is contacted or overlapped. Then, a resist pattern R6 having a strip-shaped opening is formed. That is, the resist pattern R6 has openings corresponding to the two vertical lines in the “day” -shaped lattice shape. In this shape, each strip-shaped opening in the resist pattern R6 has a width of, for example, about 1 μm and a length of, for example, about 9 μm.

次に、レジストパターンR6をマスクとし、例えば既存のエッチング技術を用いて、半導体基板11とを順次エッチングすることで、図23(c)及び図24(a)に示すように、上述したレジストパターンR6の開口形状と同じ開口形状のトレンチ302bを半導体基板11に形成する。これにより、トレンチ302a、102b及び302bよりなる格子状のトレンチが半導体基板11に形成される。この際、トレンチは、少なくとも素子形成領域10A下のキャビティ305に形成されたシリコン酸化膜32A(埋込み絶縁膜32cを含む)に達する程度の深さに形成される。これを満足するために、トレンチ302bの深さは、例えば5μm程度以上とされる。これにより、幅が2μm程度、長さが7μm程度、トレンチ底部からの高さが2μm程度の島状領域10aが半導体基板11から電気的に分離される。なお、図23(b)は図18におけるA−A’断面に基づく層構造を示し、図24(a)はトレンチ302aとトレンチ302bとトレンチ102bとよりなる格子状のトレンチが形成された半導体基板11を上面から見た図を示す。ただし、図24(a)では、説明の簡略化のため、レジストパターンR6を省略する。また、半導体基板11のエッチングには、例えばCl2とHBr3とO2との混合ガスをエッチングガスとして用いた反応性ドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCl2:HBr3:O2=100:100:2〜4とすることができる。 Next, the resist pattern R6 is used as a mask, and the semiconductor substrate 11 is sequentially etched using, for example, an existing etching technique, so that the resist pattern described above is obtained as shown in FIGS. 23 (c) and 24 (a). A trench 302b having the same opening shape as that of R6 is formed in the semiconductor substrate 11. As a result, a lattice-shaped trench including the trenches 302a, 102b, and 302b is formed in the semiconductor substrate 11. At this time, the trench is formed to a depth that reaches at least the silicon oxide film 32A (including the buried insulating film 32c) formed in the cavity 305 below the element formation region 10A. In order to satisfy this, the depth of the trench 302b is, for example, about 5 μm or more. As a result, the island-like region 10 a having a width of about 2 μm, a length of about 7 μm, and a height from the trench bottom of about 2 μm is electrically isolated from the semiconductor substrate 11. FIG. 23B shows a layer structure based on the AA ′ cross section in FIG. 18, and FIG. 24A shows a semiconductor substrate in which a lattice-like trench composed of the trench 302a, the trench 302b, and the trench 102b is formed. The figure which looked at 11 from the upper surface is shown. However, in FIG. 24A, the resist pattern R6 is omitted for simplification of description. For example, reactive dry etching using a mixed gas of Cl 2 , HBr 3, and O 2 as an etching gas can be applied to the etching of the semiconductor substrate 11. The gas flow rate ratio at this time can be, for example, Cl 2 : HBr 3 : O 2 = 100: 100: 2-4.

次に、レジストパターンR6を除去した後、図24(b)に示すように、例えば既存のCVD法にて例えば膜厚が7μm程度のシリコン酸化膜32Bを半導体基板11上面全体に形成する。この際、トレンチ302b内を酸化シリコンによって埋める。なお、シリコン酸化膜32Bの形成では、例えばTEOSとO2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、TEOS:O2=1:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を7Torrとし、ステージ温度を400℃とすることができる。 Next, after removing the resist pattern R6, as shown in FIG. 24B, a silicon oxide film 32B having a film thickness of, for example, about 7 μm is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11, for example, by an existing CVD method. At this time, the trench 302b is filled with silicon oxide. In forming the silicon oxide film 32B, for example, a mixed gas of TEOS and O 2 is used. In this case, the gas flow rate ratio can be TEOS: O 2 = 1: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 7 Torr and the stage temperature is 400 ° C.

次に、形成したシリコン酸化膜32B上面を例えばCMP法にて平坦化することで、トレンチ302b内にシリコン酸化膜32Bが残留するように、半導体基板11上のシリコン酸化膜32Bを除去する。これにより、図24(c)に示すように、半導体基板11表面、すなわち個々の島状領域10a上面が露出されると共に、素子形成領域10Aにおけるゲート幅方向と平行な側面を半導体基板11から電気的に切り離すための素子分離絶縁膜32bが素子形成領域10Aの側面に形成される。   Next, the silicon oxide film 32B on the semiconductor substrate 11 is removed so that the silicon oxide film 32B remains in the trench 302b by planarizing the upper surface of the formed silicon oxide film 32B by, for example, CMP. As a result, as shown in FIG. 24C, the surface of the semiconductor substrate 11, that is, the upper surface of each island region 10a is exposed, and the side surface parallel to the gate width direction in the element formation region 10A is electrically connected from the semiconductor substrate 11. An element isolation insulating film 32b is formed on the side surface of the element formation region 10A.

以上の工程を経ることで、バルク基板である半導体基板11に部分SOI構造30Bが形成される。なお、本実施例では、半導体基板11の不純物濃度をそのままnウエル領域17wの不純物濃度として使用する。   Through the above steps, the partial SOI structure 30B is formed on the semiconductor substrate 11 which is a bulk substrate. In this embodiment, the impurity concentration of the semiconductor substrate 11 is used as it is as the impurity concentration of the n-well region 17w.

その後、実施例1と同様の工程(図8(b)から図13(b)参照)を経ることで、図18、図2、図3及び図14に示すような、本実施例による半導体装置300が製造される。   Thereafter, the semiconductor device according to the present embodiment as shown in FIGS. 18, 2, 3, and 14 is obtained through the same steps as in the first embodiment (see FIGS. 8B to 13B). 300 is manufactured.

・作用効果
以上のように、本実施例による半導体装置300は、ゲート幅方向(第1方向)に配列し且つそれぞれがゲート長方向(第2方向)に順に並ぶ第1から第3領域10−1〜10−3を有する複数の島状領域10aを含む第1導電型(例えばn型)の素子形成領域10A(第1ウエル領域とも言う)を備えた半導体基板11と、素子形成領域10Aの側面及び下面全体に形成され、素子形成領域10Aと半導体基板11との間を絶縁することで素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離する素子分離絶縁膜32a及び32b並びに埋込み絶縁膜32c(第1絶縁膜とも言う)と、隣り合う島状領域10a間に形成され、この隣り合う島状領域10a間を絶縁することで素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断する分離絶縁膜12b(第2絶縁膜とも言う)と、島状領域10aの第2領域10−2上に形成されたゲート電極15a(第1導電体膜とも言う)と、隣り合う島状領域10aにおいて対向する第2領域10−2間の分離絶縁膜12bに形成されたトレンチ102c内に形成され、ゲート電極15aと電気的に連続するゲート電極15b(第2導電体膜とも言う)とを含むことで、複数の島状領域10aにゲート幅方向に沿って跨るように形成された一連のゲート電極15a及び15bと、一部がゲート電極15a下の一部に延在するように、島状領域10aにおける第1領域10−1上部から第2領域10−2上部に形成された第2導電型(例えばp型)のp型ボディ領域17(第2ウエル領域とも言う)と、ゲート電極15a下にp型ボディ領域17上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極15a下に延在するように、p型ボディ領域17上部に形成された第1導電型(例えばn型)のソース領域18sと、p型ボディ領域17上部の一部であってソース領域18sと隣接する領域に形成された第2導電型(例えばp型)のボディ引上げ領域19(第1高濃度領域とも言う)と、島状領域10aにおける第3領域10−3上部の一部であってゲート電極15a下の領域と隣接しない領域に形成された第1導電型(例えばn型)のドレイン領域18dと、複数の島状領域10aそれぞれに形成された複数のドレイン領域18dと電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第1配線とも言う)と、複数の島状領域10aそれぞれに形成された複数のソース領域18s及びボディ引上げ領域19と電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第2配線とも言う)とを有して構成される。
As described above, the semiconductor device 300 according to the present embodiment is arranged in the gate width direction (first direction) and the first to third regions 10-are arranged in order in the gate length direction (second direction). A semiconductor substrate 11 having a first conductivity type (for example, n-type) element formation region 10A (also referred to as a first well region) including a plurality of island-like regions 10a having 1 to 10-3; Element isolation insulating films 32a and 32b and a buried insulating film 32c that are formed on the entire side surface and bottom surface and electrically isolate the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 by insulating between the element formation region 10A and the semiconductor substrate 11. (Also referred to as a first insulating film) is formed between adjacent island regions 10a, and a plurality of element formation regions 10A are arranged in the gate width direction by insulating between the adjacent island regions 10a. An isolation insulating film 12b (also referred to as a second insulating film) that is electrically divided into the island-shaped region 10a, and a gate electrode 15a (first conductor film) formed on the second region 10-2 of the island-shaped region 10a In other words, the gate electrode 15b (which is formed in the trench 102c formed in the isolation insulating film 12b between the opposing second regions 10-2 in the adjacent island regions 10a and is electrically continuous with the gate electrode 15a). A series of gate electrodes 15a and 15b formed so as to straddle the plurality of island-like regions 10a along the gate width direction, and partly below the gate electrode 15a. A p-type body region 17 (second type) of the second conductivity type (for example, p-type) formed from the upper portion of the first region 10-1 to the upper portion of the second region 10-2 in the island-like region 10a so as to extend partially. Also called a 2-well region) First conductivity type (for example, n-type) formed on the p-type body region 17 so that a part of the upper surface of the p-type body region 17 is left below the gate electrode 15a and a part extends below the gate electrode 15a. Type source region 18s and second conductivity type (for example, p-type) body pulling region 19 (first high concentration) formed in a part of upper part of p type body region 17 and adjacent to source region 18s. A first conductivity type (for example, n-type) drain region formed in a part of the island-like region 10a above the third region 10-3 and not adjacent to the region below the gate electrode 15a. 18d, the in-contact wiring 22 and the metal wiring 23 (also referred to as first wiring) electrically connected to the plurality of drain regions 18d formed in each of the plurality of island regions 10a, and the plurality of island regions 10a Constituted by a plurality of source regions 18s and body pulling region 19 and electrically connected to the inside of the contact wires 22 and the metal wiring 23 formed on the LES (also referred to as a second wiring).

また、本実施例では、ゲート電極15bが、島状領域10aにおける第2領域10−2の側面に位置する素子分離絶縁膜12aに形成されたトレンチ102c内にも形成される。このゲート電極15bは、島状領域10a上に形成されたゲート電極15aと電気的に連続する。   In this embodiment, the gate electrode 15b is also formed in the trench 102c formed in the element isolation insulating film 12a located on the side surface of the second region 10-2 in the island-shaped region 10a. The gate electrode 15b is electrically continuous with the gate electrode 15a formed on the island-like region 10a.

また、本実施例による半導体装置300の製造方法は、第1導電型(例えばn型)の素子形成領域10A(第1ウエル領域)を備えた半導体基板11を準備し、素子形成領域10Aにおけるゲート幅方向(第1方向)と垂直な側面、すなわちゲート長方向(第2方向)と平行な側面にトレンチ302a(これを第1トレンチとする)を形成し、素子形成領域10Aを、ゲート幅方向に配列し且つそれぞれがゲート長方向に順に並ぶ第1から第3領域10−1〜10−3を有する複数の島状領域10aに分断するトレンチ102b(これを第2トレンチとする)を形成し、第1トレンチ302a及び第2トレンチ102b下部をエッチングすることで、複数の島状領域10aそれぞれの下にキャビディ305を形成し、キャビティ305の少なくとも一部を埋込み絶縁膜32c(第1絶縁膜とも言う)で埋め、第1トレンチ302aを素子分離絶縁膜32a(第2絶縁膜とも言う)で埋めると共に第2トレンチ102bを分離絶縁膜12b(第3絶縁膜とも言う)で埋め、素子形成領域10Aにおけるゲート幅方向と平行な側面にトレンチ302b(これを第3トレンチとする)を形成し、第3トレンチ302bを素子分離絶縁膜32b(第4絶縁膜とも言う)で埋め、隣り合う島状領域10aにおいて対向する第2領域10−2間に位置する分離絶縁膜12bにトレンチ102c(これを第4トレンチとする)を形成し、複数の島状領域10aにおける第2領域10−2上及び第4トレンチ102c内に一連の導電体膜(例えば所定の不純物を含むポリシリコン膜)を形成することで、複数の島状領域10aにゲート幅方向に沿って跨る一連のゲート電極15a及び15b(第1ゲート電極とも言う)を形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第2導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することで、第1領域10−1上部からゲート電極15a下の一部まで延在するp型ボディ領域17(第2ウエル領域)を形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第1導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、ゲート電極15a下のp型ボディ領域17上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極15a下まで延在するソース領域18sをp型ボディ領域17上部に形成し、島状領域10aにおける第3領域10−3上面から第1導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、島状領域10aにおける第3領域10−3上部の一部であってゲート電極15a下の領域と隣接しない領域にドレイン領域18dを形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第2導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することで、p型ボディ領域17上部におけるソース領域18sと隣接する領域であってゲート電極15a下以外の領域にボディ引上げ領域19(第1高濃度領域)を形成し、複数の島状領域10aそれぞれに形成した複数のドレイン領域18dと電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第1配線)を形成し、複数の島状領域10aそれぞれに形成した複数のソース領域18s及びボディ引上げ領域19と電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第2配線)を形成する。   Further, in the method of manufacturing the semiconductor device 300 according to the present embodiment, the semiconductor substrate 11 having the first conductivity type (for example, n-type) element formation region 10A (first well region) is prepared, and the gate in the element formation region 10A is prepared. A trench 302a (this is referred to as a first trench) is formed on a side surface perpendicular to the width direction (first direction), that is, a side surface parallel to the gate length direction (second direction), and the element formation region 10A is formed in the gate width direction. And trenches 102b (this is referred to as second trenches) that are divided into a plurality of island-like regions 10a having first to third regions 10-1 to 10-3, which are arranged in order in the gate length direction. By etching the lower portions of the first trench 302a and the second trench 102b, a cavity 305 is formed under each of the plurality of island-like regions 10a, and the cavity 305 is reduced. Both of them are buried and filled with an insulating film 32c (also referred to as a first insulating film), the first trench 302a is filled with an element isolation insulating film 32a (also referred to as a second insulating film), and the second trench 102b is filled with an isolating insulating film 12b (also referred to as an insulating film 12b). A trench 302b (this is referred to as a third trench) is formed on a side surface parallel to the gate width direction in the element formation region 10A, and the third trench 302b is formed as an element isolation insulating film 32b (first isolation film). A trench 102c (this is referred to as a fourth trench) is formed in the isolation insulating film 12b positioned between the opposing second regions 10-2 in the adjacent island regions 10a. A series of conductor films (for example, a polysilicon film containing a predetermined impurity) is formed on the second region 10-2 in the island region 10a and in the fourth trench 102c. A series of gate electrodes 15a and 15b (also referred to as first gate electrodes) straddling the plurality of island-like regions 10a along the gate width direction is formed, and the second conductive is performed from the upper surface of the first region 10-1 in the island-like region 10a. A p-type body region 17 (second well region) extending from the upper portion of the first region 10-1 to a portion below the gate electrode 15a is formed by injecting and diffusing a type (for example, p-type) impurity. Then, by implanting and diffusing a first conductivity type (for example, n-type) impurity from the upper surface of the first region 10-1 in the island region 10a, a part of the upper surface of the p-type body region 17 below the gate electrode 15a is left. On the other hand, a source region 18 s partially extending below the gate electrode 15 a is formed on the p-type body region 17, and the first conductivity type (for example, n-type) is formed from the upper surface of the third region 10-3 in the island-shaped region 10 a. Impurities are implanted to expand By scattering, the drain region 18d is formed in a part of the island region 10a above the third region 10-3 and not adjacent to the region below the gate electrode 15a, and the first region 10 in the island region 10a. -1 by implanting and diffusing impurities of the second conductivity type (for example, p-type) from the upper surface, so that the body is formed in a region adjacent to the source region 18s above the p-type body region 17 and other than under the gate electrode 15a. The pull-in region 19 (first high concentration region) is formed, and the in-contact wiring 22 and the metal wiring 23 (first wiring) electrically connected to the plurality of drain regions 18d formed in each of the plurality of island-like regions 10a. In-contact wiring 22 and metal that are formed and electrically connected to the plurality of source regions 18s and the body pulling region 19 formed in each of the plurality of island-shaped regions 10a Line 23 to form a (second wiring).

このように、半導体基板11における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される素子形成領域10A(第1ウエル領域)の底面全体と半導体基板11との間に絶縁性の埋込み絶縁膜32c(一部にキャビティ305が埋め込まれずに残った空隙を含んでも良い)を形成することで、素子形成領域10A底面全体を半導体基板11から絶縁分離することができる。また、素子形成領域10Aの側面全体を囲む第1及び第4トレンチ302a及び302b内にそれぞれ素子分離絶縁膜32a及び32bを形成することで、素子形成領域10A側面全体を半導体基板11から絶縁分離することができる。したがって、本実施例によれば、素子形成領域10Aを素子分離絶縁膜32a及び32bと埋込み絶縁膜32cとにより半導体基板11から電気的に分離することができる。このように、素子分離絶縁膜32a及び32b並びに埋込み絶縁膜32cを用いて素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離した構成とすることで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、素子形成領域10Aに形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、この素子形成領域10Aの上面だけでなく、複数の島状領域10aに分断された個々の素子形成領域10A間に形成したトレンチ内、すなわち個々の島状領域10aにおけるゲート長方向と平行な側面にもゲート電極15bを形成することで、ゲート電極15a及び15bに所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域10aの上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域をチップ搭載面積に関係なく大きくすることが可能となり、結果、素子形成領域10Aの縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。さらに、本実施例では、半導体基板11に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域10aのゲート長方向と平行な側面に形成するゲート電極15bの縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   In this way, a part of the semiconductor substrate 11, which is an insulating material between the entire bottom surface of the element formation region 10 </ b> A (first well region) where a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed, and the semiconductor substrate 11. By forming the buried insulating film 32c (which may include a gap that remains without being partially filled with the cavity 305), the entire bottom surface of the element formation region 10A can be isolated from the semiconductor substrate 11. Further, by forming element isolation insulating films 32a and 32b in the first and fourth trenches 302a and 302b surrounding the entire side surface of the element formation region 10A, the entire side surface of the element formation region 10A is isolated from the semiconductor substrate 11. be able to. Therefore, according to the present embodiment, the element formation region 10A can be electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the element isolation insulating films 32a and 32b and the buried insulating film 32c. In this way, the element forming region 10A is electrically isolated from the semiconductor substrate 11 using the element isolation insulating films 32a and 32b and the buried insulating film 32c, and thus, similar to the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. In addition, the semiconductor element formed in the element formation region 10A can have a structure that does not require consideration of electrical interference. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. Further, not only on the upper surface of the element formation region 10A, but also in a trench formed between the individual element formation regions 10A divided into a plurality of island-like regions 10a, that is, parallel to the gate length direction in the individual island-like regions 10a. By forming the gate electrode 15b also on the side surface, when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrodes 15a and 15b, the side portion in addition to the upper portion of the island-like region 10a is driven. It becomes possible. As a result, the drive region can be enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, the element formation region 10A can be reduced and the drive capability can be improved. Furthermore, in the present embodiment, for example, a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate 11, so that the gate length of each island-like region 10a is not limited to the thickness of the silicon thin film on the SOI substrate, for example. The width in the vertical direction (depth direction) of the gate electrode 15b formed on the side surface parallel to the direction can be set.

また、本実施例によれば、半導体素子が形成される素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離するための構成を、半導体基板11同士の貼り合わせなど、複雑な工程を必要とせずに作成しているため、低コストに半導体装置300を製造することが可能となる。さらに、本実施例による半導体装置300の製造方法では、酸素イオンの注入などを用いていないため、素子形成領域10Aにおける半導体基板の結晶性劣化などを引き起こすことがない。これのため、素子性能や信頼性などの低下を招くことが無いという利点も得られる。   Further, according to the present embodiment, the structure for electrically separating the element forming region 10A where the semiconductor element is formed from the semiconductor substrate 11 does not require a complicated process such as bonding of the semiconductor substrates 11 to each other. Therefore, the semiconductor device 300 can be manufactured at low cost. Furthermore, since the method for manufacturing the semiconductor device 300 according to the present embodiment does not use oxygen ion implantation or the like, the crystallinity deterioration of the semiconductor substrate in the element formation region 10A is not caused. For this reason, there is also an advantage that the device performance and reliability are not lowered.

さらに、本実施例のように、半導体基板11に部分SOI構造20Bを形成し、これに半導体素子としてLDMOSトランジスタを形成することで、SOI基板にLDMOSトランジスタを形成した場合と同様に、ラッチアップ耐性及び素子間耐圧が向上された半導体装置300を実現することができる。   Further, as in this embodiment, the partial SOI structure 20B is formed on the semiconductor substrate 11, and the LDMOS transistor is formed as a semiconductor element on the partial SOI structure 20B. In addition, the semiconductor device 300 with improved inter-device breakdown voltage can be realized.

また、本実施例では、素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離するための構成である埋込み絶縁膜32cの形成に高温の熱処理を行わないため、熱ストレスなどの影響を低減することができると共に、結晶性の良好な部分SOI構造30Bを形成することができる。その結果、半導体素子の性能や信頼性を向上することが可能となる。   Further, in this embodiment, since the high temperature heat treatment is not performed for forming the buried insulating film 32c which is a structure for electrically isolating the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11, the influence of thermal stress and the like is reduced. In addition, the partial SOI structure 30B with good crystallinity can be formed. As a result, the performance and reliability of the semiconductor element can be improved.

次に、本発明の実施例4について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例1から実施例3のいずれかと同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例1から実施例3のいずれかと同様である。さらに、本実施例では、実施例1で例示した半導体装置100を引用し、これとの相違に基づいた説明をする。ただし、本発明はこれに限定されず、例えば実施例2又は3で例示した半導体装置100又は300に基づいた構成にも、同様に本実施例を適用することができる。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the configuration not specifically mentioned is the same as any one of the first to third embodiments. Furthermore, in the present embodiment, the semiconductor device 100 exemplified in the first embodiment is cited, and description will be made based on the difference from this. However, the present invention is not limited to this. For example, the present embodiment can be similarly applied to a configuration based on the semiconductor device 100 or 300 illustrated in the second or third embodiment.

・構成
図25は、本実施例による半導体装置400の構成を示す上視図である。図26は図25におけるE−E’断面図であり、図27は図25におけるF−F’断面図であり、図28は図25におけるG−G’断面図である。
Configuration FIG. 25 is a top view showing the configuration of the semiconductor device 400 according to this embodiment. 26 is a sectional view taken along line EE ′ in FIG. 25, FIG. 27 is a sectional view taken along line FF ′ in FIG. 25, and FIG. 28 is a sectional view taken along line GG ′ in FIG.

図25から図28に示すように、本実施例による半導体装置400は、実施例1による半導体装置100と同様の構成において、半導体装置100における部分SOI構造10Bが接合分離構造40Bに置き換えられる。なお、本実施例では、半導体基板11としてp型の導電性を有するシリコン製のバルク基板(以下、p型シリコン基板という)を用い、これにn型のチャネルを形成するMOSFETを製造する場合を例に挙げる。   As shown in FIGS. 25 to 28, in the semiconductor device 400 according to the present embodiment, the partial SOI structure 10B in the semiconductor device 100 is replaced with a junction isolation structure 40B in the same configuration as the semiconductor device 100 according to the first embodiment. In this embodiment, a p-type silicon bulk substrate (hereinafter referred to as a p-type silicon substrate) is used as the semiconductor substrate 11 and a MOSFET for forming an n-type channel is manufactured in this case. Take an example.

図25に示すように、半導体装置400は、実施例1から3と同様に、素子形成領域10Aの側面が素子分離絶縁膜12aにより半導体基板11から電気的に分離されると共に、素子形成領域10Aが分離絶縁膜12bによりゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断された構成を有する。また、半導体装置400は、素子形成領域10Aの下面が、埋込み絶縁膜12cの代わりに不純物埋込み層42cにより半導体基板11から電気的に分離された構成を有する。すなわち、半導体装置400は、実施例1による半導体装置100と同様の構成において、素子形成領域10A下面を半導体基板11から電気的に分離するための埋込み絶縁膜12cが、不純物埋込み層42cに置き換えられる。   As shown in FIG. 25, in the semiconductor device 400, as in the first to third embodiments, the side surface of the element formation region 10A is electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the element isolation insulating film 12a and the element formation region 10A. Is electrically divided into a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction by the isolation insulating film 12b. The semiconductor device 400 has a configuration in which the lower surface of the element formation region 10A is electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the impurity buried layer 42c instead of the buried insulating film 12c. That is, in the semiconductor device 400, in the same configuration as the semiconductor device 100 according to the first embodiment, the buried insulating film 12c for electrically separating the lower surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 is replaced with the impurity buried layer 42c. .

不純物埋込み層42cは、nウエル領域17wと反対の導電性を有する不純物、例えばヒ素イオンなどのp型の導電性を有する不純物が、例えば半導体基板11の不純物濃度よりも高濃度に拡散された領域である。このような不純物埋込み層42cは、例えばドレイン領域18dに通常動作時よりも高い電界をかけた際に、p型ボディ領域17の空乏層が半導体基板11とnウエル領域17wとの間に形成された空乏層と繋がることを防止するための膜である。なお、p型ボディ領域17の空乏層と半導体基板11とnウエル領域17wとの間に形成される空乏層とが繋がる現象をパンチスルー現象という。例えば半導体基板11の電位とソース領域18sの電位とが異なる場合、一度パンチスルー現象が生じると、ソース領域18sと半導体基板11との間にリーク電流が流れる。そこで、本実施例では、素子形成領域10A下部に不純物埋込み層42cを設けることで、半導体基板11とnウエル領域17wとの間を接合分離する。これにより、半導体基板11とnウエル領域17wとの間に空乏層が形成されることを防止でき、結果、p型ボディ領域17の空乏層が他の空乏層と繋がることでパンチスルー現象が発生することを防止できる。これによれば、実施例1から3において示した、部分SOI構造により素子形成領域を半導体基板から電気的に分離することと同様の効果を得ることができる。   The impurity buried layer 42c is a region in which an impurity having conductivity opposite to that of the n-well region 17w, for example, an impurity having p-type conductivity such as arsenic ions is diffused to a concentration higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate 11, for example. It is. In the impurity buried layer 42c, for example, when a higher electric field is applied to the drain region 18d than during normal operation, a depletion layer of the p-type body region 17 is formed between the semiconductor substrate 11 and the n-well region 17w. This is a film for preventing connection with the depletion layer. A phenomenon in which a depletion layer in p-type body region 17 is connected to a depletion layer formed between semiconductor substrate 11 and n-well region 17w is called a punch-through phenomenon. For example, when the potential of the semiconductor substrate 11 and the potential of the source region 18 s are different, a leak current flows between the source region 18 s and the semiconductor substrate 11 once the punch-through phenomenon occurs. Therefore, in this embodiment, the impurity buried layer 42c is provided below the element forming region 10A, thereby separating the junction between the semiconductor substrate 11 and the n well region 17w. As a result, a depletion layer can be prevented from being formed between the semiconductor substrate 11 and the n-well region 17w. As a result, the depletion layer in the p-type body region 17 is connected to another depletion layer, resulting in a punch-through phenomenon. Can be prevented. According to this, it is possible to obtain the same effect as that of electrically isolating the element formation region from the semiconductor substrate by the partial SOI structure shown in the first to third embodiments.

この他の構成は、実施例1から3の何れかによる半導体装置100、200又は300と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   Since the other configuration is the same as that of the semiconductor device 100, 200, or 300 according to any one of the first to third embodiments, detailed description thereof is omitted here.

また、以上のような構成を有する半導体装置300は、実施例1から3と同様に、通常のn型MOSFETと同様にスイッチング動作させることができる。具体的には、ソース領域18sを接地しつつ、ドレイン領域18dに正電位を印加した状態で、ゲート電極に正電位又は接地電位を印加することで、ゲート電極15a下及び15b下のp型ボディ領域17を反転、空乏化又は蓄積状態とする。これにより、ドレイン領域18dからソース領域18sへ流れる電流量を制御することができる。   Further, the semiconductor device 300 having the above configuration can be switched in the same manner as a normal n-type MOSFET, as in the first to third embodiments. Specifically, by applying a positive potential or a ground potential to the gate electrode while applying a positive potential to the drain region 18d while grounding the source region 18s, the p-type bodies below the gate electrodes 15a and 15b are applied. The region 17 is inverted, depleted or accumulated. Thereby, the amount of current flowing from the drain region 18d to the source region 18s can be controlled.

・製造方法
次に、本実施例による半導体装置400の製造方法を図面と共に詳細に説明する。図29から図32は、半導体装置400の製造方法を示すプロセス図である。なお、半導体装置400の製造方法では、半導体基板11に接合分離構造40Bを形成した後の工程が実施例1による半導体装置100の製造方法(図8(b)から図13(b)参照)と略同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the semiconductor device 400 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 29 to FIG. 32 are process diagrams showing a method for manufacturing the semiconductor device 400. In the method for manufacturing the semiconductor device 400, the process after the formation of the junction isolation structure 40B on the semiconductor substrate 11 is the same as the method for manufacturing the semiconductor device 100 according to the first embodiment (see FIGS. 8B to 13B). Since it is substantially the same, detailed description is abbreviate | omitted here.

本製造方法では、まず、半導体基板11としてバルクのp型シリコン基板を準備する。次に、半導体基板11表面を熱酸化することで、図29(a)に示すように、膜厚が例えば50nm程度のシリコン酸化膜401aを形成する。このシリコン酸化膜401aは、nウエル領域17wを形成するためにイオンを注入する際に素子形成領域10Aが受けるダメージを低減するための膜である。また、この際の熱酸化では、加熱温度を例えば850℃程度とし、加熱時間を例えば30分程度とすることができる。   In this manufacturing method, first, a bulk p-type silicon substrate is prepared as the semiconductor substrate 11. Next, by thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate 11, as shown in FIG. 29A, a silicon oxide film 401a having a thickness of, for example, about 50 nm is formed. The silicon oxide film 401a is a film for reducing damage that the element formation region 10A receives when ions are implanted to form the n-well region 17w. Further, in this thermal oxidation, the heating temperature can be set to, for example, about 850 ° C., and the heating time can be set to, for example, about 30 minutes.

次に、シリコン酸化膜401a上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、後工程においてnウエル領域17wを形成する際に不純物を注入する領域上に開口を有するレジストパターンを形成する。続いて、例えばリンイオンなどのn型の導電性を有する不純物を、レジストパターンの開口からシリコン酸化膜401aを介して半導体基板11上部に注入する。この際、ドーズ量を例えば1×1014/cm2程度とし、加速エネルギーを例えば10KeV程度とする。続いて、レジストパターンを除去した後、半導体基板11を例えば1200℃程度に約1時間加熱することで、以上のように注入した不純物を熱拡散する。これにより、図29(b)に示すように、半導体基板11上部にnウエル領域17wが形成される。 Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the silicon oxide film 401a, and this is subjected to an existing exposure process and development process, so that an impurity is implanted into a region where an n-well region 17w is formed in a later process. A resist pattern having an opening is formed. Subsequently, for example, impurities having n-type conductivity such as phosphorus ions are implanted into the upper portion of the semiconductor substrate 11 through the silicon oxide film 401a from the opening of the resist pattern. At this time, the dose is set to about 1 × 10 14 / cm 2 , for example, and the acceleration energy is set to about 10 KeV, for example. Subsequently, after removing the resist pattern, the semiconductor substrate 11 is heated to, for example, about 1200 ° C. for about 1 hour, so that the impurities implanted as described above are thermally diffused. As a result, an n-well region 17w is formed on the semiconductor substrate 11 as shown in FIG.

次に、図29(c)に示すように、例えば既存のCVD法にて例えば膜厚が300nm程度のシリコン酸化膜401bを半導体基板11上面全体に形成する。シリコン酸化膜401bの形成では、例えばTEOSとO2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、TEOS:O2=1:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を7Torrとし、ステージ温度を400℃とすることができる。 Next, as shown in FIG. 29C, a silicon oxide film 401b having a thickness of, for example, about 300 nm is formed on the entire top surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, an existing CVD method. In forming the silicon oxide film 401b, for example, a mixed gas of TEOS and O 2 is used. In this case, the gas flow rate ratio can be TEOS: O 2 = 1: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 7 Torr and the stage temperature is 400 ° C.

次に、シリコン酸化膜401b上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、格子状の開口形状を有するレジストパターンR7を形成する。なお、本例では、レジストパターンR7の開口形状が、実施例1と同様に、『目』字状を成す。ただし、本実施例では、図面中縦方向に平行に並んだ4本の長方形の寸法は、幅が例えば0.5μm程度であり、長さが例えば5μm程度である。その隣接間隔は例えば0.5μm程度である。また、図面中横方向に並んだ2本の長方形は、幅が例えば0.5μm程度であり、長さが例えば2.5μm程度である。この寸法によれば、図面中、外周の縦の長さが2.5μm程度となり、横の長さが6μm程度となる。   Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the silicon oxide film 401b, and this is subjected to existing exposure processing and development processing, thereby forming a resist pattern R7 having a grid-like opening shape. In this example, the opening shape of the resist pattern R <b> 7 has an “eye” shape as in the first embodiment. However, in this embodiment, the dimensions of the four rectangles arranged in parallel in the vertical direction in the drawing have a width of, for example, about 0.5 μm and a length of, for example, about 5 μm. The adjacent interval is, for example, about 0.5 μm. Further, the two rectangles arranged in the horizontal direction in the drawing have a width of, for example, about 0.5 μm and a length of, for example, about 2.5 μm. According to this dimension, in the drawing, the vertical length of the outer periphery is about 2.5 μm, and the horizontal length is about 6 μm.

次に、レジストパターンR7をマスクとして、例えば既存のエッチング技術を用いて、シリコン酸化膜401bとシリコン酸化膜401aと半導体基板11とを順次エッチングすることで、図30(a)に示すように、上述したレジストパターンR7の開口形状と同じ開口形状のトレンチ102a及び102bを半導体基板11に形成する。なお、トレンチ102aは素子形成領域10Aの側面を半導体基板11から電気的に分離するための素子分離絶縁膜12aが形成される溝であり、トレンチ102bは素子形成領域10Aをゲート長方向に配列する複数の島状領域10aに分断するための分離絶縁膜12bが形成される溝である。また、トレンチ102a及び102bの半導体基板11表面からの深さは、例えば2μm程度とする。これにより、幅が1μm程度、長さが7μm程度、トレンチ102a及び102b底部からの高さが2μm程度の短冊状の島状領域10aが形成される。この際、個々の島状領域10aの上面には、シリコン酸化膜401a及び401bが残留する。シリコン酸化膜401b及び401aのエッチングには、例えばCF4とCHF3との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCF4:CHF3=1:10とすることができる。さらに、半導体基板11のエッチングには、例えばCl2とHBr3とO2との混合ガスをエッチングガスとして用いた反応性ドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCl2:HBr3:O2=100:100:2〜4とすることができる。 Next, using the resist pattern R7 as a mask, the silicon oxide film 401b, the silicon oxide film 401a, and the semiconductor substrate 11 are sequentially etched using, for example, an existing etching technique, as shown in FIG. Trenches 102 a and 102 b having the same opening shape as the resist pattern R 7 described above are formed in the semiconductor substrate 11. The trench 102a is a groove in which an element isolation insulating film 12a for electrically isolating the side surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 is formed, and the trench 102b arranges the element formation region 10A in the gate length direction. This is a groove in which an isolation insulating film 12b for dividing into a plurality of island-like regions 10a is formed. The depth of the trenches 102a and 102b from the surface of the semiconductor substrate 11 is, for example, about 2 μm. As a result, a strip-like island region 10a having a width of about 1 μm, a length of about 7 μm, and a height from the bottom of the trenches 102a and 102b of about 2 μm is formed. At this time, silicon oxide films 401a and 401b remain on the upper surfaces of the individual island regions 10a. For etching the silicon oxide films 401b and 401a, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas can be applied. In this case, the gas flow rate ratio can be, for example, CF 4 : CHF 3 = 1: 10. Further, for example, reactive dry etching using a mixed gas of Cl 2 , HBr 3, and O 2 as an etching gas can be applied to the etching of the semiconductor substrate 11. The gas flow rate ratio at this time can be, for example, Cl 2 : HBr 3 : O 2 = 100: 100: 2-4.

次に、レジストパターンR7を除去した後、半導体基板11を、再度、熱酸化することで、膜厚が例えば20nm程度のシリコン酸化膜404aを露出された半導体基板11表面に形成する。具体的には、シリコン酸化膜404aは、半導体基板11に形成されたトレンチ102a及び102bそれぞれの側面及び底面に形成される。続いて、例えばCVD法にて例えば膜厚が200nm程度のシリコン酸化膜404Bを半導体基板11上面全体並びにトレンチ102a及び102b内部全体に形成する。これにより、図30(b)に示すように、各島状領域10a上面にシリコン酸化膜401a、401b及び404Bの積層膜が形成されると共に、トレンチ102a及び102b側面及び底面にシリコン酸化膜404a及び404Bの積層膜が形成される。なお、シリコン酸化膜404aを形成する際の熱酸化では、加熱温度を500℃程度とし、加熱時間を例えば2時間程度とする。また、シリコン酸化膜404Bの成膜には、例えばTEOSとO2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、TEOS:O2=1:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を7Torrとし、ステージ温度を400℃とすることができる。 Next, after removing the resist pattern R7, the semiconductor substrate 11 is again thermally oxidized to form a silicon oxide film 404a having a thickness of, for example, about 20 nm on the exposed surface of the semiconductor substrate 11. Specifically, the silicon oxide film 404 a is formed on the side surface and the bottom surface of each of the trenches 102 a and 102 b formed in the semiconductor substrate 11. Subsequently, a silicon oxide film 404B having a film thickness of, for example, about 200 nm is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 and the entire inside of the trenches 102a and 102b by, for example, the CVD method. As a result, as shown in FIG. 30B, a stacked film of silicon oxide films 401a, 401b, and 404B is formed on the upper surface of each island-shaped region 10a, and silicon oxide films 404a and 404b are formed on the side and bottom surfaces of the trenches 102a and 102b. A laminated film 404B is formed. In thermal oxidation when forming the silicon oxide film 404a, the heating temperature is set to about 500 ° C., and the heating time is set to about 2 hours, for example. For forming the silicon oxide film 404B, for example, a mixed gas of TEOS and O 2 is used. In this case, the gas flow rate ratio can be TEOS: O 2 = 1: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 7 Torr and the stage temperature is 400 ° C.

次に、例えばRIE法にてシリコン酸化膜404B及び404aを異方性エッチングすることで、図30(c)に示すように、トレンチ102a及び102bそれぞれの底部の半導体基板11を露出させると共に、トレンチ102a及び102bそれぞれの側面に、膜厚が例えば150nm程度のシリコン酸化膜404a及び404Bよりなるサイドウォール404bを形成する。この際のエッチングでは、半導体基板11との選択比が十分に取れる条件を適用することが好ましい。この異方性エッチングには、例えばCF4とCHF3との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、CF4:CHF3=1:10とすることができる。ただし、エッチング条件を適宜選択することで、各島状領域10a上面にシリコン酸化膜を残留させる。 Next, the silicon oxide films 404B and 404a are anisotropically etched by, for example, the RIE method, thereby exposing the semiconductor substrate 11 at the bottom of each of the trenches 102a and 102b as shown in FIG. Side walls 404b made of silicon oxide films 404a and 404B having a film thickness of, for example, about 150 nm are formed on the side surfaces of 102a and 102b. In the etching at this time, it is preferable to apply conditions that allow a sufficient selectivity with respect to the semiconductor substrate 11. For this anisotropic etching, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas can be applied. The gas flow ratio at this time can be set to CF 4 : CHF 3 = 1: 10. However, the silicon oxide film is left on the upper surface of each island-like region 10a by appropriately selecting the etching conditions.

次に、露出している半導体基板11を熱酸化することで、図31(a)に示すように、トレンチ102a及び102bそれぞれの底面に膜厚が例えば20nm程度のシリコン酸化膜405を形成する。この際の熱酸化では、加熱温度を例えば500℃程度とし、加熱時間を例えば2時間程度とする。   Next, the exposed semiconductor substrate 11 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 405 having a thickness of, for example, about 20 nm on the bottom surfaces of the trenches 102a and 102b, as shown in FIG. In the thermal oxidation at this time, the heating temperature is set to, for example, about 500 ° C., and the heating time is set to, for example, about 2 hours.

次に、トレンチ102a及び102bそれぞれの底部に、シリコン酸化膜405を介して、例えばヒ素イオンなどのp型の導電性を有する不純物を注入することで、図31(b)に示すように、トレンチ102a及び102b下部にそれぞれ拡散領域42Aを形成する。この際、ドーズ量を例えば1×1015/cm2程度とし、加速エネルギーを例えば10KeV程度とする。なお、トレンチ102a及び102b底部以外の領域、すなわち島状領域10a上部とトレンチ102a及び102b側面とには、シリコン酸化膜401a及び401bの積層膜とサイドウォール404bとがそれぞれ形成されているため、これらにヒ素イオンなどの不純物が注入されることを防止できる。 Next, an impurity having p-type conductivity such as arsenic ions is implanted into the bottom of each of the trenches 102a and 102b via the silicon oxide film 405, as shown in FIG. Diffusion regions 42A are formed below 102a and 102b, respectively. At this time, the dose is set to about 1 × 10 15 / cm 2 , for example, and the acceleration energy is set to about 10 KeV, for example. In addition, since a laminated film of the silicon oxide films 401a and 401b and the sidewalls 404b are formed in regions other than the bottom portions of the trenches 102a and 102b, that is, the upper portions of the island-like regions 10a and the side surfaces of the trenches 102a and 102b, respectively. It is possible to prevent impurities such as arsenic ions from being implanted.

次に、半導体基板11を例えば1100℃程度に約1時間加熱することで、以上のように拡散領域42Aに注入した不純物を熱拡散する。これにより、図31(c)に示すように、素子形成領域10A底部全体に跨がって不純物が拡散される。本実施例では、熱拡散後の拡散領域42Bの一部又は全部を不純物埋込み層42cとする。この不純物埋込み層42cにより、個々の島状領域10a底面が半導体基板11から電気的に切り離される。   Next, the semiconductor substrate 11 is heated to, for example, about 1100 ° C. for about 1 hour to thermally diffuse the impurities implanted into the diffusion region 42A as described above. Thereby, as shown in FIG. 31C, impurities are diffused across the entire bottom of the element formation region 10A. In this embodiment, part or all of the diffusion region 42B after thermal diffusion is used as the impurity buried layer 42c. The bottom surface of each island-like region 10a is electrically separated from the semiconductor substrate 11 by the impurity buried layer 42c.

次に、半導体基板11表面を覆うシリコン酸化膜401a及び401bとサイドウォール404bとをエッチング除去することで、図32(a)に示すように、個々の島状領域10a上面及び側面を露出させる。この際のエッチングには、例えば濃度が86%程度で温度が160℃程度の熱リン酸溶液を用いたウェットエッチングを適用することができる。なお、このエッチングでは、半導体基板11との選択比が十分に取れることが好ましい。   Next, the silicon oxide films 401a and 401b and the sidewalls 404b covering the surface of the semiconductor substrate 11 are removed by etching, so that the upper and side surfaces of the individual island regions 10a are exposed as shown in FIG. For the etching at this time, for example, wet etching using a hot phosphoric acid solution having a concentration of about 86% and a temperature of about 160 ° C. can be applied. In this etching, it is preferable that a sufficient selectivity with respect to the semiconductor substrate 11 can be obtained.

次に、図32(b)に示すように、例えば既存CVD法にて例えば膜厚が3μm程度のシリコン酸化膜12Bを半導体基板11上面全体に形成する。この際、トレンチ102a及び102b内にもシリコン酸化膜12Bを形成する。なお、シリコン酸化膜12Bの形成では、例えばTEOSとO2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、TEOS:O2=1:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を7Torrとし、ステージ温度を400℃とすることができる。 Next, as shown in FIG. 32B, a silicon oxide film 12B having a thickness of, for example, about 3 μm is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, an existing CVD method. At this time, the silicon oxide film 12B is also formed in the trenches 102a and 102b. In forming the silicon oxide film 12B, for example, a mixed gas of TEOS and O 2 is used. In this case, the gas flow rate ratio can be TEOS: O 2 = 1: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 7 Torr and the stage temperature is 400 ° C.

次に、シリコン酸化膜12B上面を例えばCMP法にて平坦化することで、トレンチ102a及び102b内にシリコン酸化膜12Bが残留するように、半導体基板11上のシリコン酸化膜12Bを除去する。これにより、図32(c)に示すように、半導体基板11表面、すなわち個々の島状領域10a上面が露出されると共に、素子形成領域10A側面を半導体基板11から電気的に分離するための素子分離絶縁膜12aが素子形成領域10Aの側面に形成され、また、素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断するための分離絶縁膜12bが島状領域10a間に形成される。   Next, the silicon oxide film 12B on the semiconductor substrate 11 is removed so that the silicon oxide film 12B remains in the trenches 102a and 102b by planarizing the upper surface of the silicon oxide film 12B by, for example, CMP. As a result, as shown in FIG. 32C, the surface of the semiconductor substrate 11, that is, the upper surface of each island-like region 10a is exposed, and the element for electrically isolating the side surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11. An isolation insulating film 12a is formed on the side surface of the element formation region 10A, and an isolation insulating film 12b for electrically dividing the element formation region 10A into a plurality of island regions 10a arranged in the gate width direction is an island region. 10a.

以上の工程を経ることで、バルク基板である半導体基板11に接合分離構造40Bが形成される。   Through the above steps, the junction separation structure 40B is formed on the semiconductor substrate 11 which is a bulk substrate.

その後、実施例1と同様の工程(図8(b)から図13(b)参照)を経ることで、図25から図28に示すような、本実施例による半導体装置400が製造される。   Thereafter, through the same steps as in the first embodiment (see FIGS. 8B to 13B), the semiconductor device 400 according to the present embodiment as shown in FIGS. 25 to 28 is manufactured.

・作用効果
以上のように、本実施例による半導体装置400は、ゲート幅方向(第1方向)に配列し且つそれぞれがゲート長(第2方向)方向に順に並ぶ第1から第3領域10−1〜10−3を有する複数の島状領域10aを含む第1導電型(例えばn型)の素子形成領域10A(第1ウエル領域とも言う)を備えた半導体基板11と、素子形成領域10Aの側面全体に形成され、素子形成領域10A側面と半導体基板11との間を絶縁することで素子形成領域10A側面を半導体基板11から電気的に分離する素子分離絶縁膜12a(第1絶縁膜とも言う)と、素子分離絶縁膜12aで囲まれた素子形成領域10Aの下面全体に形成され、素子形成領域10A下面と半導体基板11との間を接合分離することで素子形成領域10A下面を半導体基板11から電気的に分離する不純物埋込み層42c(第1高濃度領域とも言う)と、隣り合う島状領域10a間に形成され、この隣り合う島状領域10a間を絶縁することで素子形成領域10Aをゲート幅方向に配列する複数の島状領域10aに電気的に分断する分離絶縁膜12b(第2絶縁膜とも言う)と、島状領域10aの第2領域10−2上に形成されたゲート電極15a(第1導電体膜とも言う)と、隣り合う島状領域10aにおいて対向する第2領域10−2間の分離絶縁膜12bに形成されたトレンチ102b内に形成され、ゲート電極15aと電気的に連続するゲート電極15b(第2導電体膜とも言う)とを含むことで、複数の島状領域10aにゲート幅方向に沿って跨るように形成された一連のゲート電極15a及び15bと、一部がゲート電極15a下の一部に延在するように、島状領域10aにおける第1領域10−1上部から第2領域10−2上部に形成された第2導電型(例えばp型)のp型ボディ領域17(第2ウエル領域とも言う)と、ゲート電極15a下にp型ボディ領域17上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極15a下に延在するように、p型ボディ領域17上部に形成された第1導電型(例えばn型)のソース領域18sと、p型ボディ領域17上部の一部であってソース領域18sと隣接する領域に形成された第2導電型(例えばp型)のボディ引上げ領域19(第2高濃度領域とも言う)と、島状領域10aにおける第3領域10−3上部の一部であってゲート電極15a下の領域と隣接しない領域に形成された第1導電型(例えばn型)のドレイン領域18dと、複数の島状領域10aそれぞれに形成された複数のドレイン領域18dと電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第1配線とも言う)と、複数の島状領域10aそれぞれに形成された複数のソース領域18s及びボディ引上げ領域19と電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第2配線とも言う)とを有して構成される。
As described above, the semiconductor device 400 according to the present embodiment is arranged in the gate width direction (first direction) and the first to third regions 10-are arranged in order in the gate length (second direction) direction. A semiconductor substrate 11 having a first conductivity type (for example, n-type) element formation region 10A (also referred to as a first well region) including a plurality of island-like regions 10a having 1 to 10-3; An element isolation insulating film 12a (also referred to as a first insulating film) is formed over the entire side surface and electrically isolates the side surface of the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 by insulating between the side surface of the element formation region 10A and the semiconductor substrate 11. ) And the lower surface of the element formation region 10A surrounded by the element isolation insulating film 12a, and the lower surface of the element formation region 10A is halved by bonding and separating the lower surface of the element formation region 10A and the semiconductor substrate 11. Formed between the impurity buried layer 42c (also referred to as a first high-concentration region) that is electrically isolated from the conductor substrate 11 and the adjacent island regions 10a, and insulates between the adjacent island regions 10a. An isolation insulating film 12b (also referred to as a second insulating film) that electrically divides the region 10A into a plurality of island-like regions 10a arranged in the gate width direction and a second region 10-2 of the island-like region 10a are formed. The gate electrode 15a (also referred to as a first conductor film) is formed in the trench 102b formed in the isolation insulating film 12b between the second regions 10-2 facing each other in the adjacent island region 10a. And a gate electrode 15b (also referred to as a second conductor film) electrically continuous with each other, a series of gate electrodes 15a and a plurality of gate electrodes 15a formed so as to straddle the plurality of island regions 10a along the gate width direction. 15b and a second conductivity type (for example, formed on the island region 10a from the upper part of the first region 10-1 to the upper part of the second region 10-2 so that a part thereof extends partly below the gate electrode 15a. (p-type) p-type body region 17 (also referred to as a second well region) and a part of the upper surface of the p-type body region 17 are left under the gate electrode 15a and a part thereof extends under the gate electrode 15a. , A first conductivity type (for example, n-type) source region 18s formed on the p-type body region 17 and a part of the upper portion of the p-type body region 17 adjacent to the source region 18s. A two-conductivity type (for example, p-type) body pulling region 19 (also referred to as a second high concentration region) and a part of the island region 10a above the third region 10-3 and adjacent to the region below the gate electrode 15a The first conductivity type formed in the region that does not For example, an n-type drain region 18d, a contact wiring 22 and a metal wiring 23 (also referred to as a first wiring) electrically connected to the plurality of drain regions 18d formed in each of the plurality of island regions 10a, A plurality of source regions 18 s formed in each of the plurality of island-like regions 10 a and an in-contact wiring 22 and a metal wiring 23 (also referred to as a second wiring) electrically connected to the body pulling region 19 are configured. The

また、本実施例では、ゲート電極15bが、島状領域10aにおける第2領域10−2の側面に位置する素子分離絶縁膜12aに形成されたトレンチ102c内にも形成される。このゲート電極15bは、島状領域10a上に形成されたゲート電極15aと電気的に連続する。   In this embodiment, the gate electrode 15b is also formed in the trench 102c formed in the element isolation insulating film 12a located on the side surface of the second region 10-2 in the island-shaped region 10a. The gate electrode 15b is electrically continuous with the gate electrode 15a formed on the island-like region 10a.

また、本実施例による半導体装置400の製造方法は、第1導電型(例えばn型)の素子形成領域10A(第1ウエル領域)を備えた半導体基板11を準備し、素子形成領域10Aの側面全体にトレンチ102a(これを第1トレンチとする)を形成し、素子形成領域10Aを、ゲート幅方向(第1方向)に配列し且つそれぞれがゲート長方向(第2方向)に順に並ぶ第1から第3領域10−1〜10−3を有する複数の島状領域10aに分断するトレンチ102b(これを第2トレンチとする)を形成し、素子形成領域10Aよりも高い不純物濃度となるように第1及び第2トレンチ102a及び102b底部に第2導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することで、複数の島状領域10aそれぞれの下面全体と半導体基板11との間を接合分離する不純物埋込み層42c(第1高濃度領域とも言う)を複数の島状領域10aそれぞれの下面全体に形成し、第1トレンチ102aを素子分離絶縁膜12a(第1絶縁膜とも言う)で埋めると共に及び第2トレンチ102bを分離絶縁膜12b(第2絶縁膜とも言う)で埋め、隣り合う島状領域10aにおいて対向する第2領域10−2間に位置する分離絶縁膜12bにトレンチ102c(これを第3トレンチとする)を形成し、複数の島状領域10aにおける第2領域10−2上及び第3トレンチ102c内に一連の導電体膜(例えば所定の不純物を含むポリシリコン膜)を形成することで、複数の島状領域10aにゲート幅方向に沿って跨る一連のゲート電極15a及び15b(第1ゲート電極とも言う)を形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第2導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することで、第1領域10−1上部からゲート電極15a下の一部まで延在するp型ボディ領域17(第2ウエル領域)を形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第1導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、ゲート電極15a下のp型ボディ領域17上面の一部を残しつつ、一部がゲート電極15a下まで延在するソース領域18sをp型ボディ領域17上部に形成し、島状領域10aにおける第3領域10−3上面から第1導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、島状領域10aにおける第3領域10−3上部の一部であってゲート電極15a下の領域と隣接しない領域にドレイン領域18dを形成し、島状領域10aにおける第1領域10−1上面から第2導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することで、p型ボディ領域17上部におけるソース領域18sと隣接する領域であってゲート電極15a下以外の領域にボディ引上げ領域19(第2高濃度領域とも言う)を形成し、複数の島状領域10aそれぞれに形成した複数のドレイン領域18dと電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第1配線)を形成し、複数の島状領域10aそれぞれに形成した複数のソース領域18s及びボディ引上げ領域19と電気的に接続されたコンタクト内配線22及びメタル配線23(第2配線)を形成する。   Further, in the method of manufacturing the semiconductor device 400 according to the present embodiment, the semiconductor substrate 11 having the first conductivity type (for example, n-type) element formation region 10A (first well region) is prepared, and the side surface of the element formation region 10A is prepared. A trench 102a (this is referred to as a first trench) is formed as a whole, and element formation regions 10A are arranged in the gate width direction (first direction) and are arranged in order in the gate length direction (second direction). Trench 102b (this is referred to as a second trench) that is divided into a plurality of island-like regions 10a having third regions 10-1 to 10-3 is formed so as to have a higher impurity concentration than element formation region 10A. By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type (for example, p-type) into the bottoms of the first and second trenches 102a and 102b, the entire lower surface of each of the plurality of island-like regions 10a, the semiconductor substrate 11, Impurity buried layers 42c (also referred to as first high-concentration regions) for junction separation are formed on the entire lower surfaces of the plurality of island-like regions 10a, and the first trenches 102a are also referred to as element isolation insulating films 12a (also referred to as first insulating films). ) And the second trench 102b is filled with an isolation insulating film 12b (also referred to as a second insulating film), and a trench is formed in the isolation insulating film 12b positioned between the opposing second regions 10-2 in the adjacent island regions 10a. 102c (this is referred to as a third trench), and a series of conductor films (for example, a polysilicon film containing a predetermined impurity) on the second region 10-2 and in the third trench 102c in the plurality of island-like regions 10a ) To form a series of gate electrodes 15a and 15b (also referred to as first gate electrodes) straddling the plurality of island-like regions 10a along the gate width direction. By injecting and diffusing impurities of the second conductivity type (for example, p-type) from the upper surface of the first region 10-1 in the region 10a, the region 10a extends from the upper part of the first region 10-1 to a part below the gate electrode 15a. A p-type body region 17 (second well region) is formed, and a first conductivity type (for example, n-type) impurity is implanted and diffused from the upper surface of the first region 10-1 in the island-shaped region 10a, whereby the gate electrode A source region 18s extending partly below the gate electrode 15a is formed on the p-type body region 17 while leaving a part of the upper surface of the p-type body region 17 below 15a, and the third region 10 in the island region 10a is formed. -3 by implanting and diffusing impurities of the first conductivity type (for example, n-type) from the upper surface, adjacent to the region below the gate electrode 15a that is a part of the island region 10a above the third region 10-3 Do not drain into the area A region 18d is formed, and a second conductivity type (for example, p-type) impurity is implanted and diffused from the upper surface of the first region 10-1 in the island-shaped region 10a, so that the source region 18s above the p-type body region 17 A body pulling region 19 (also referred to as a second high concentration region) is formed in an adjacent region other than under the gate electrode 15a, and electrically connected to the plurality of drain regions 18d formed in each of the plurality of island regions 10a. Connected in-contact wiring 22 and metal wiring 23 (first wiring) are formed, and in-contact wiring electrically connected to the plurality of source regions 18s and the body pulling region 19 formed in each of the plurality of island-like regions 10a. 22 and metal wiring 23 (second wiring) are formed.

このように、半導体基板11における一部の領域であって、LDMOSトランジスタなどの半導体素子が形成される素子形成領域10A(第1ウエル領域)側面全体を囲む第1トレンチ102a内に絶縁性の素子分離絶縁膜12aを形成することで、素子形成領域10A側面全体を半導体基板11から絶縁分離することができる。また、素子形成領域10A底面全体に素子形成領域10Aの導電型(例えばn型)と反対の導電型(例えばp型)を有する不純物埋込み層42cを形成することで、素子形成領域10A底面全体を半導体基板11から接合分離することができる。したがって、本実施例によれば、素子形成領域10Aを素子分離絶縁膜12a及び不純物埋込み層42cにより半導体基板11から電気的に分離することができる。このように、素子分離絶縁膜12a及び不純物埋込み層42cを用いて素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離した構成とすることで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、素子形成領域10Aに形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、この素子形成領域10Aの上面だけでなく、複数の島状領域10aに分断された個々の素子形成領域10A間に形成したトレンチ内、すなわち個々の島状領域10aにおけるゲート長方向と平行な側面にもゲート電極15bを形成することで、ゲート電極15a及び15bに所定のバイアス電圧が印加された際に、島状領域10aの上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域をチップ搭載面積に関係なく大きくすることが可能となり、結果、素子形成領域10Aの縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。さらに、本実施例では、半導体基板11に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、個々の島状領域10aのゲート長方向と平行な側面に形成するゲート電極15bの縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。   As described above, an insulating element is formed in a part of the semiconductor substrate 11 and in the first trench 102a surrounding the entire side surface of the element formation region 10A (first well region) where a semiconductor element such as an LDMOS transistor is formed. By forming the isolation insulating film 12a, the entire side surface of the element formation region 10A can be isolated from the semiconductor substrate 11. Further, by forming an impurity buried layer 42c having a conductivity type (eg, p-type) opposite to the conductivity type (eg, n-type) of the element formation region 10A on the entire bottom surface of the element formation region 10A, the entire bottom surface of the element formation region 10A is formed. It can be separated from the semiconductor substrate 11. Therefore, according to the present embodiment, the element formation region 10A can be electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the element isolation insulating film 12a and the impurity buried layer 42c. As described above, by using the element isolation insulating film 12a and the impurity buried layer 42c to electrically isolate the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11, similarly to the semiconductor device formed using the SOI substrate, The semiconductor element formed in the element formation region 10A can have a structure that does not require electric interference. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. Further, not only on the upper surface of the element formation region 10A, but also in a trench formed between the individual element formation regions 10A divided into a plurality of island-like regions 10a, that is, parallel to the gate length direction in the individual island-like regions 10a. By forming the gate electrode 15b also on the side surface, when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrodes 15a and 15b, the side portion in addition to the upper portion of the island-like region 10a is driven. It becomes possible. As a result, the drive region can be enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, the element formation region 10A can be reduced and the drive capability can be improved. Furthermore, in the present embodiment, for example, a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate 11, so that the gate length of each island-like region 10a is not limited to the thickness of the silicon thin film on the SOI substrate, for example. The width in the vertical direction (depth direction) of the gate electrode 15b formed on the side surface parallel to the direction can be set.

また、本実施例によれば、半導体素子が形成される素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離するための構成を、半導体基板11同士の貼り合わせなど、複雑な工程を必要とせずに作成しているため、低コストに半導体装置400を製造することが可能となる。さらに、本実施例による半導体装置400の製造方法では、酸素イオンの注入などを用いていないため、素子形成領域10Aにおける半導体基板の結晶性劣化などを引き起こすことがない。これのため、素子性能や信頼性などの低下を招くことが無いという利点も得られる。   Further, according to the present embodiment, the structure for electrically separating the element forming region 10A where the semiconductor element is formed from the semiconductor substrate 11 does not require a complicated process such as bonding of the semiconductor substrates 11 to each other. Therefore, the semiconductor device 400 can be manufactured at low cost. Furthermore, since the method of manufacturing the semiconductor device 400 according to the present embodiment does not use oxygen ion implantation or the like, the crystallinity deterioration of the semiconductor substrate in the element formation region 10A is not caused. For this reason, there is also an advantage that the device performance and reliability are not lowered.

さらに、本実施例のように、半導体基板11に部分SOI構造40Bを形成し、これに半導体素子としてLDMOSトランジスタを形成することで、SOI基板にLDMOSトランジスタを形成した場合と同様に、ラッチアップ耐性及び素子間耐圧が向上された半導体装置400を実現することができる。   Further, as in this embodiment, a partial SOI structure 40B is formed on the semiconductor substrate 11, and an LDMOS transistor is formed as a semiconductor element on the semiconductor substrate 11, so that the latch-up resistance is the same as in the case where the LDMOS transistor is formed on the SOI substrate. In addition, the semiconductor device 400 with improved inter-device breakdown voltage can be realized.

さらにまた、本実施例では、素子形成領域10Aを半導体基板11から電気的に分離するための不純物埋込み層42cを半導体基板11に形成する際、エビタキシャル成長を用いていないため、低コストに半導体装置400を製造することができる。また、同様の理由により、エピタキシャル成長時に発生する不純物埋込み層42cからの不純物の拡散が無いため、これによる特性劣化などの心配がない。   Furthermore, in this embodiment, when the impurity buried layer 42c for electrically isolating the element formation region 10A from the semiconductor substrate 11 is formed on the semiconductor substrate 11, the epitaxial growth is not used, so that the semiconductor can be manufactured at low cost. The device 400 can be manufactured. For the same reason, since there is no diffusion of impurities from the impurity buried layer 42c that occurs during epitaxial growth, there is no concern about deterioration of characteristics due to this.

次に、本発明の実施例5について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例1から実施例4のいずれかと同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例1から実施例4のいずれかと同様である。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the configuration not specifically mentioned is the same as that of any one of the first to fourth embodiments.

・構成
図33は、本実施例による半導体装置500の構成を示す上視図である。図34は図33におけるH−H’断面図であり、図35は図33におけるJ−J’断面図であり、図36は図33におけるK−K’断面図である。なお、本実施例では、半導体基板11として、p型の導電性を有するシリコン基板を使用し、これにn型のトランジスタを形成する場合を例に挙げて説明する。
Configuration FIG. 33 is a top view showing the configuration of the semiconductor device 500 according to this embodiment. 34 is a cross-sectional view taken along line HH ′ in FIG. 33, FIG. 35 is a cross-sectional view taken along line JJ ′ in FIG. 33, and FIG. 36 is a cross-sectional view taken along line KK ′ in FIG. In the present embodiment, a case where a p-type conductive silicon substrate is used as the semiconductor substrate 11 and an n-type transistor is formed thereon will be described as an example.

図33から図36に示すように、本実施例による半導体装置500は、半導体基板11から電気的に分離された素子形成領域50Aと、素子形成領域50Aに形成されたp型ボディ領域57、ソース領域58s及びボディ引上げ領域59と、素子形成領域50A上の一部に形成されたゲート絶縁膜54aと、素子形成領域50Aの一部の側面に形成されたゲート絶縁膜54bと、素子形成領域50A下部を含むように半導体基板11中に形成された不純物埋込み層52cと、素子形成領域50A上の一部にゲート絶縁膜54aを介して形成されたゲート電極55aと、素子形成領域50Aの一部の側面にゲート絶縁膜54bを介して形成されたゲート電極55bとを有する。   As shown in FIGS. 33 to 36, the semiconductor device 500 according to this embodiment includes an element forming region 50A electrically isolated from the semiconductor substrate 11, a p-type body region 57 formed in the element forming region 50A, a source The region 58s and the body pulling region 59, the gate insulating film 54a formed on a part of the element forming region 50A, the gate insulating film 54b formed on a part of the side surface of the element forming region 50A, and the element forming region 50A Impurity buried layer 52c formed in semiconductor substrate 11 so as to include the lower part, gate electrode 55a formed on part of element formation region 50A via gate insulating film 54a, and part of element formation region 50A And a gate electrode 55b formed through a gate insulating film 54b.

上記構成において、素子形成領域50Aは、四角柱状の第1領域50aと、この第1領域50aから櫛歯状に突出した複数の第2領域50bとを含む。この素子形成領域50Aの側面には、実施例1から4と同様に、素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52bが形成される。なお、素子分離絶縁膜52aは、素子形成領域50Aを取り囲む『ロ』字状の絶縁膜である。また、分離絶縁膜52bは、第1領域50aから櫛歯状に突出した第2領域50b間に形成された絶縁膜である。このように、素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52bで素子形成領域50Aを取り囲むことで、本実施例では、素子形成領域50Aの側面が、実施例1から実施例4と同様に、半導体基板11から電気的に分離される。   In the above configuration, the element formation region 50A includes a quadrangular columnar first region 50a and a plurality of second regions 50b protruding from the first region 50a in a comb shape. As in the first to fourth embodiments, the element isolation insulating film 52a and the isolation insulating film 52b are formed on the side surface of the element forming region 50A. The element isolation insulating film 52a is a “B” -shaped insulating film surrounding the element formation region 50A. The isolation insulating film 52b is an insulating film formed between the second regions 50b protruding in a comb shape from the first region 50a. Thus, by surrounding the element formation region 50A with the element isolation insulating film 52a and the isolation insulating film 52b, in this embodiment, the side surface of the element formation region 50A is the same as in the first to fourth embodiments in the semiconductor substrate. 11 is electrically separated.

不純物埋込み層52cは、素子形成領域50Aを囲む素子分離絶縁膜52a下を完全に覆うように形成されている。この不純物埋込み層52cは、例えばソース領域58sと同じ導電型を有する不純物、例えばリンイオンなどのn型の導電性を有する不純物が、例えば半導体基板11の不純物濃度よりも高濃度に拡散された領域である。このような不純物埋込み層52cは、実施例4における不純物埋込み層42cと同様に、半導体基板11と素子形成領域50Aとの間を接合分離するための拡散領域として機能する。したがって、本実施例でも、素子形成領域50A下部に不純物埋込み層52cを有する接合分離構造50Bにより素子形成領域50A下面を半導体基板11から電気的に分離することが可能となる。   The impurity buried layer 52c is formed so as to completely cover the element isolation insulating film 52a surrounding the element formation region 50A. The impurity buried layer 52c is a region in which, for example, an impurity having the same conductivity type as that of the source region 58s, for example, an impurity having n-type conductivity such as phosphorus ions is diffused at a higher concentration than the impurity concentration of the semiconductor substrate 11, for example. is there. Such an impurity buried layer 52c functions as a diffusion region for junction separation between the semiconductor substrate 11 and the element formation region 50A, similarly to the impurity buried layer 42c in the fourth embodiment. Therefore, also in this embodiment, the lower surface of the element formation region 50A can be electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the junction isolation structure 50B having the impurity buried layer 52c below the element formation region 50A.

また、本実施例では、不純物埋込み層52cの一部をドレイン領域58dとして使用する。このような不純物埋込み層52cは、例えば素子形成領域50Aを囲むトレンチ(後述するトレンチ502a及び502bに相当)を形成し、このトレンチの底面からn型の導電性を有する不純物、例えばリンイオンなどを注入して拡散することで形成することができる。   In this embodiment, a part of the impurity buried layer 52c is used as the drain region 58d. Such an impurity buried layer 52c forms, for example, a trench (corresponding to trenches 502a and 502b described later) surrounding the element formation region 50A, and implants an n-type conductivity impurity such as phosphorus ions from the bottom of the trench. Then, it can be formed by diffusing.

ソース領域58sは、n型の導電性を有する不純物を注入して拡散することで、素子形成領域50Aにおける第1領域50a上部の一部から第2領域50b上部にかけて形成された拡散領域である。また、本実施例では、素子形成領域50Aにおけるソース領域58sとドレイン領域58d(不純物埋込み層52c)とで挟まれた領域がp型ボディ領域57となる。   The source region 58s is a diffusion region formed from a part of the upper part of the first region 50a to the upper part of the second region 50b in the element formation region 50A by injecting and diffusing impurities having n-type conductivity. In the present embodiment, the region sandwiched between the source region 58s and the drain region 58d (impurity buried layer 52c) in the element formation region 50A is the p-type body region 57.

したがって、本実施例によるゲート絶縁膜54a及び54bは、素子形成領域50Aにおける第1領域50a上の一部から第2領域50b上の一部にかけて形成される。言い換えれば、ゲート絶縁膜54a及び54bは、素子形成領域50Aにおける櫛歯状の複数の第2領域50bそれぞれを第1領域50aと連続しない3方の側面及び上面から包むように、第1領域50a上の一部と、第2領域50b上と、隣り合う第2領域50bの間及び先端とに一連に形成される。また、ゲート電極55a及び55bも同様に、素子形成領域50Aにおける櫛歯状の複数の第2領域50bそれぞれを第1領域50aと連続しない3方の側面及び上面から包むように、第1領域50a上の一部と、第2領域50b上と、隣り合う第2領域50bの間及び先端とに一連に形成される。なお、本説明では、第2領域50bの側面に形成された部分をゲート絶縁膜54b及びゲート電極55bとし、これ以外の部分、すなわち第1領域50a上の一部及び第2領域50b上に形成された部分を含む部分をゲート絶縁膜54a及びゲート電極55bとする。   Therefore, the gate insulating films 54a and 54b according to the present embodiment are formed from a part on the first region 50a to a part on the second region 50b in the element formation region 50A. In other words, the gate insulating films 54a and 54b are formed on the first region 50a so as to wrap each of the plurality of comb-like second regions 50b in the element formation region 50A from the three side surfaces and the upper surface that are not continuous with the first region 50a. Are formed in series, on the second region 50b, between the adjacent second regions 50b, and at the tip. Similarly, the gate electrodes 55a and 55b are formed on the first region 50a so as to wrap each of the plurality of comb-shaped second regions 50b in the element formation region 50A from the three side surfaces and the upper surface that are not continuous with the first region 50a. Are formed in series, on the second region 50b, between the adjacent second regions 50b, and at the tip. In this description, the portion formed on the side surface of the second region 50b is referred to as the gate insulating film 54b and the gate electrode 55b, and other portions, that is, a part on the first region 50a and the second region 50b are formed. The portion including the formed portion is referred to as a gate insulating film 54a and a gate electrode 55b.

このように、半導体装置500は、ソース領域58sとドレイン領域58dとが上下に配置されこれらの間の領域にp型ボディ領域57が配置される。また、ゲート電極55a及び55bは、素子形成領域50Aにおける櫛歯状の突出した第2領域50b上だけでなく、これの三方全ての側面にも形成されている。これにより、本実施例では、縦方向にチャネルが形成される縦型のトランジスタとして半導体装置500が形成される。このため、本実施例による半導体装置500では、動作時にゲート電極に印加されたバイアス電圧によって駆動される領域(駆動領域)を、例えば本発明による他の実施例よりも大きく取ることが可能となる。この結果、半導体チップにおける単位面積当たりの駆動能力を向上することが可能となる。   As described above, in the semiconductor device 500, the source region 58s and the drain region 58d are arranged vertically, and the p-type body region 57 is arranged in a region between them. Further, the gate electrodes 55a and 55b are formed not only on the comb-shaped protruding second region 50b in the element formation region 50A but also on all three side surfaces thereof. Thereby, in this embodiment, the semiconductor device 500 is formed as a vertical transistor in which a channel is formed in the vertical direction. For this reason, in the semiconductor device 500 according to this embodiment, a region (driving region) driven by the bias voltage applied to the gate electrode during operation can be made larger than, for example, other embodiments according to the present invention. . As a result, the driving capability per unit area in the semiconductor chip can be improved.

また、本実施例では、ドレイン領域58dを層間絶縁膜21上に電気的に引き出すために、ドレイン領域58dを含む不純物埋込み層52cを素子形成領域50A下面よりも広く形成すると共に、素子形成領域50Aを囲む素子分離絶縁膜52aに不純物埋込み層52cと電気的に接続されたコンタクト内配線62を形成している。   Further, in this embodiment, in order to electrically draw out the drain region 58d on the interlayer insulating film 21, the impurity buried layer 52c including the drain region 58d is formed wider than the lower surface of the element formation region 50A and the element formation region 50A. An in-contact wiring 62 electrically connected to the impurity buried layer 52c is formed in the element isolation insulating film 52a surrounding the element isolation insulating film 52a.

この他の構成は、実施例1から4の何れかによる半導体装置100から400の何れかと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   Since the other configuration is the same as that of any of the semiconductor devices 100 to 400 according to any of the first to fourth embodiments, detailed description thereof is omitted here.

・製造方法
次に、本実施例による半導体装置500の製造方法を図面と共に詳細に説明する。図37及び図40は、半導体装置500の製造方法を示すプロセス図である。なお、半導体装置500の製造方法では、素子形成領域50A側面にトレンチ502a及び502bを形成した後、このトレンチ502a及び502b底面にn型の導電性を有する不純物(本例では例えばリンイオンなど)を注入して拡散することで不純物埋込み層52cを形成する工程からトレンチ502a及び502b内にそれぞれ素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52bを形成する工程までが、実施例4による半導体装置400の製造方法(図30(b)から図32(c)参照)と略同様であり、また、半導体素子が形成された半導体基板11上に層間絶縁膜21を形成する工程以降が、実施例1による半導体装置100の製造方法(図12(c)から図13(b)参照)と略同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、本実施例では、ドレイン領域58dを層間絶縁膜21上に電気的に引き出す際に、ドレイン領域58dを露出させるコンタクトが素子分離絶縁膜52aにも形成される。したがって、本実施例によるコンタクト内配線62は、層間絶縁膜21及び素子分離絶縁膜52aを貫通するように形成される。
Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the semiconductor device 500 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 37 and 40 are process diagrams showing a method for manufacturing the semiconductor device 500. In the method of manufacturing the semiconductor device 500, after forming the trenches 502a and 502b on the side surfaces of the element formation region 50A, an n-type conductivity impurity (for example, phosphorus ions in this example) is implanted into the bottom surfaces of the trenches 502a and 502b. Then, from the step of forming the impurity buried layer 52c by diffusing to the step of forming the element isolation insulating film 52a and the isolation insulating film 52b in the trenches 502a and 502b, respectively, the method for manufacturing the semiconductor device 400 according to the fourth embodiment ( The semiconductor device 100 according to the first embodiment is substantially the same as that shown in FIG. 30B to FIG. 32C, and the steps after the step of forming the interlayer insulating film 21 on the semiconductor substrate 11 on which the semiconductor elements are formed are the same. Since the manufacturing method is substantially the same as the manufacturing method (see FIGS. 12C to 13B), detailed description thereof is omitted here. However, in this embodiment, when the drain region 58d is electrically drawn out on the interlayer insulating film 21, a contact exposing the drain region 58d is also formed in the element isolation insulating film 52a. Therefore, the contact wiring 62 according to the present embodiment is formed so as to penetrate the interlayer insulating film 21 and the element isolation insulating film 52a.

本製造方法では、まず、半導体基板11としてバルクのp型シリコン基板を準備する。次に、半導体基板11表面を熱酸化することで、膜厚が例えば50nm程度のシリコン酸化膜501aを形成する。この際の熱酸化では、加熱温度を例えば850℃程度とし、加熱時間を例えば30分程度とすることができる。続いて、例えば既存のCVD法にて例えば膜厚が300nm程度のシリコン酸化膜501bをシリコン酸化膜501a上に形成する。シリコン酸化膜501bの形成では、例えばTEOSとO2との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、TEOS:O2=1:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を7Torrとし、ステージ温度を400℃とすることができる。 In this manufacturing method, first, a bulk p-type silicon substrate is prepared as the semiconductor substrate 11. Next, the surface of the semiconductor substrate 11 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 501a having a thickness of about 50 nm, for example. In the thermal oxidation at this time, the heating temperature can be about 850 ° C., and the heating time can be about 30 minutes, for example. Subsequently, a silicon oxide film 501b having a thickness of, for example, about 300 nm is formed on the silicon oxide film 501a by, for example, an existing CVD method. In forming the silicon oxide film 501b, for example, a mixed gas of TEOS and O 2 is used. In this case, the gas flow rate ratio can be TEOS: O 2 = 1: 1. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 7 Torr and the stage temperature is 400 ° C.

次に、シリコン酸化膜501a上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、一方の側面に櫛歯状の凸部を備えた開口を有するレジストパターンR8を形成する。なお、本例では、レジストパターンR8の開口形状が『E』字状を成す。ただし、本実施例では、櫛歯状の突出部の寸法において、幅を例えば0.5μm程度とし、長さを例えば2μm程度とする。その隣接間隔は例えば0.5μm程度とする。   Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the silicon oxide film 501a, and this is subjected to existing exposure processing and development processing, whereby a resist pattern R8 having an opening having comb-like convex portions on one side surface. Form. In this example, the opening shape of the resist pattern R8 forms an “E” shape. However, in this embodiment, in the dimension of the comb-like protrusion, the width is set to, for example, about 0.5 μm and the length is set to, for example, about 2 μm. The adjacent interval is, for example, about 0.5 μm.

次に、レジストパターンR8をマスクとして、例えば既存のエッチング技術を用いて、シリコン窒化膜101bとシリコン酸化膜101aと半導体基板11とを順次エッチングすることで、図37(a)から図38(b)に示すように、上述したレジストパターンR8の開口形状と同じ開口形状のトレンチ502a及び502bを半導体基板11に形成する。なお、トレンチ502aは素子形成領域50Aの側面を半導体基板11から電気的に分離するための素子分離絶縁膜52aが形成される溝であり、トレンチ502bは素子形成領域50Aにおける第1領域50aから櫛歯状に突出した第2領域50b間の分離絶縁膜52bが形成される溝である。また、トレンチ502a及び502bの半導体基板11表面からの深さを例えば2μmとし、トレンチ502bのゲート長方向の長さを例えば4μmとする。これにより、幅が1μm程度、長さが4μm程度、トレンチ102a及び102b底部からの高さが2μm程度の櫛歯状に突出した第2領域50bを有する素子形成領域50Aが形成される。シリコン酸化膜501a及び501bのエッチングには、例えばCF4とCHF3との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCF4:CHF3=1:10とすることができる。さらに、半導体基板11のエッチングには、例えばCl2とHBr3とO2との混合ガスをエッチングガスとして用いた反応性ドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCl2:HBr3:O2=100:100:2〜4とすることができる。 Next, using the resist pattern R8 as a mask, the silicon nitride film 101b, the silicon oxide film 101a, and the semiconductor substrate 11 are sequentially etched using, for example, an existing etching technique, so that FIGS. ), Trenches 502a and 502b having the same opening shape as the resist pattern R8 described above are formed in the semiconductor substrate 11. The trench 502a is a groove in which an element isolation insulating film 52a for electrically isolating the side surface of the element formation region 50A from the semiconductor substrate 11 is formed, and the trench 502b is a comb from the first region 50a in the element formation region 50A. This is a groove in which the isolation insulating film 52b between the second regions 50b protruding in a tooth shape is formed. Further, the depth of the trenches 502a and 502b from the surface of the semiconductor substrate 11 is 2 μm, for example, and the length of the trench 502b in the gate length direction is 4 μm, for example. As a result, an element formation region 50A having a second region 50b protruding in a comb shape having a width of about 1 μm, a length of about 4 μm, and a height from the bottom of the trenches 102a and 102b of about 2 μm is formed. For etching the silicon oxide films 501a and 501b, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas can be applied. In this case, the gas flow rate ratio can be, for example, CF 4 : CHF 3 = 1: 10. Further, for example, reactive dry etching using a mixed gas of Cl 2 , HBr 3, and O 2 as an etching gas can be applied to the etching of the semiconductor substrate 11. The gas flow rate ratio at this time can be, for example, Cl 2 : HBr 3 : O 2 = 100: 100: 2-4.

このように素子形成領域50A側面にトレンチ502a及び502bを形成すると、上述したように、実施例4において説明した工程(図30(b)から図32(c)参照)を経ることで、トレンチ502a及び502b内にそれぞれ素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52bを形成する。   When the trenches 502a and 502b are formed on the side surfaces of the element formation region 50A in this way, as described above, the trench 502a is obtained through the steps described in the fourth embodiment (see FIGS. 30B to 32C). And the isolation insulating film 52a and the isolation insulating film 52b are respectively formed in the semiconductor elements 502b.

次に、露出された半導体基板11表面を、熱酸化することで、図39(a)に示すように、膜厚が例えば20nm程度のシリコン酸化膜506を露出した半導体基板11表面、すなわち素子形成領域50A上面に形成する。このシリコン酸化膜506は、後工程において不純物を注入する際に素子形成領域50Aが受けるダメージを低減するための膜である。シリコン酸化膜506を形成する際の熱酸化では、加熱温度が例えば850℃とされ、加熱時間が例えば30分とされる。   Next, by subjecting the exposed surface of the semiconductor substrate 11 to thermal oxidation, as shown in FIG. 39A, the surface of the semiconductor substrate 11 from which the silicon oxide film 506 having a thickness of, for example, about 20 nm is exposed, that is, element formation is performed. It is formed on the upper surface of the region 50A. This silicon oxide film 506 is a film for reducing damage to the element formation region 50A when impurities are implanted in a later process. In the thermal oxidation when forming the silicon oxide film 506, the heating temperature is set to 850 ° C., for example, and the heating time is set to 30 minutes, for example.

次に、半導体基板11上面全体に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、素子形成領域50Aにおける第1領域50a上面の一部と第2領域50b上面とに開口を有するレジストパターンを形成する。すなわち、ソース領域58sを形成する領域状に開口を有するレジストパターンを半導体基板11上に形成する。続いて、例えばリンイオンなどのn型の導電性を有する不純物を、レジストパターンの開口からシリコン酸化膜506を介して素子形成領域50A上部の一部に注入する。この際、ドーズ量を例えば1×1017/cm2程度とし、加速エネルギー例えば10KeV程度とする。続いて、レジストパターンを除去した後、半導体基板11上面全体に、再度、所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、素子形成領域50Aにおける第1領域50a上部の一部であって後工程においてゲート電極55aが形成される領域下と隣接しない領域に開口を有するレジストパターンを形成する。続いて、例えばヒ素イオンやボロンイオンなどのp型の導電性を有する不純物を、レジストパターンの開口からシリコン酸化膜506を介して第1領域50a上部の一部に注入する。この際、ドーズ量を例えば1×1017/cm2とし、加速エネルギーを例えば10KeVとする。続いて、レジストパターンを除去した後、半導体基板11を例えば900℃程度に約30分間加熱することで、以上のように注入したp型及びn型の不純物をそれぞれ熱拡散する。これにより、図39(b)に示すように、素子形成領域50Aの上部に、第1領域50a上部の一部(第2領域50bの付け根部分)と第2領域50b上部とにソース領域58sが形成されると共に、第1領域50a上部の一部にボディ引上げ領域59が形成される。 Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11, and this is subjected to existing exposure processing and development processing, whereby a part of the upper surface of the first region 50a and the upper surface of the second region 50b in the element formation region 50A. And forming a resist pattern having openings. That is, a resist pattern having an opening in a region where the source region 58 s is formed is formed on the semiconductor substrate 11. Subsequently, an impurity having n-type conductivity, such as phosphorus ions, is implanted into a part of the upper portion of the element formation region 50A through the silicon oxide film 506 from the opening of the resist pattern. At this time, the dose is set to about 1 × 10 17 / cm 2 , for example, and the acceleration energy is set to about 10 KeV. Subsequently, after removing the resist pattern, a predetermined resist solution is spin-coated again on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11, and this is subjected to existing exposure processing and development processing, whereby the first region 50a in the element formation region 50A. A resist pattern having an opening in a region which is a part of the upper portion and which is not adjacent to a region under which the gate electrode 55a is formed in a later step is formed. Subsequently, an impurity having p-type conductivity, such as arsenic ions or boron ions, is implanted into part of the upper portion of the first region 50a through the silicon oxide film 506 from the opening of the resist pattern. At this time, the dose is set to 1 × 10 17 / cm 2 , for example, and the acceleration energy is set to 10 KeV, for example. Subsequently, after removing the resist pattern, the semiconductor substrate 11 is heated to, for example, about 900 ° C. for about 30 minutes to thermally diffuse the p-type and n-type impurities implanted as described above. As a result, as shown in FIG. 39B, the source region 58s is formed above the element formation region 50A, above the first region 50a (the base portion of the second region 50b) and above the second region 50b. In addition to being formed, a body pulling region 59 is formed in a part of the upper portion of the first region 50a.

次に、半導体基板11上面全体に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、素子形成領域50Aにおける第1領域50a上の一部と、第2領域50b上と、隣り合う第2領域50bの間及び先端とに一連の開口を有するレジストパターンR9を形成する。すなわち、後工程においてゲート絶縁膜54a及び54b並びにゲート電極55a及び55bを形成する領域上に開口を有するレジストパターンR9を形成する。続いて、既存のエッチング技術にて、レジストパターンR9をマスクとして、シリコン酸化膜506と素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52bとを順次エッチングすることで、図39(c)に示すように、素子形成領域50Aにおける第1領域50a上面の一部及び第2領域上面を露出させると共に、第2領域50bの側面を露出させるトレンチ502cを形成する。すなわち、素子形成領域50Aにおけるゲート電極55aが形成される領域(第1領域50aにおける第2領域50bの付け根部分及び第2領域50b)上面を露出させると共に、第2領域50bの側面及び先端に一連のトレンチ502cを形成する。シリコン酸化膜506、素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52bのエッチングには、例えばCF4とCHF3との混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを適用することができる。この際のガス流量比は、例えばCF4:CHF3=1:10とすることができる。 Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11, and this is subjected to existing exposure processing and development processing, whereby a part of the element formation region 50A on the first region 50a and the second region 50b. A resist pattern R9 having a series of openings is formed on the top, between adjacent second regions 50b, and at the tip. That is, a resist pattern R9 having an opening is formed in a region where the gate insulating films 54a and 54b and the gate electrodes 55a and 55b are to be formed in a later step. Subsequently, the silicon oxide film 506, the element isolation insulating film 52a, and the isolation insulating film 52b are sequentially etched by the existing etching technique using the resist pattern R9 as a mask, as shown in FIG. A part of the upper surface of the first region 50a and the upper surface of the second region in the element formation region 50A are exposed, and a trench 502c that exposes a side surface of the second region 50b is formed. That is, the upper surface of the region where the gate electrode 55a is to be formed in the element formation region 50A (the base portion of the second region 50b and the second region 50b in the first region 50a) is exposed, and the side surface and the tip of the second region 50b are continuously formed. The trench 502c is formed. For etching the silicon oxide film 506, the element isolation insulating film 52a, and the isolation insulating film 52b, for example, dry etching using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 as an etching gas can be applied. In this case, the gas flow rate ratio can be, for example, CF 4 : CHF 3 = 1: 10.

次に、レジストパターンR9を除去し、さらに半導体基板11表面に残存するシリコン酸化膜506を除去した後、再度、半導体基板11表面を熱酸化することで、図40(a)に示すように、膜厚が例えば20nm程度のゲート絶縁膜54A及び54Bを、素子形成領域50A上面と、トレンチ502c表面すなわち素子形成領域50Aにおける露出された側面に形成する。なお、このゲート絶縁膜54A及び54Bは、シリコン酸化膜である。   Next, after removing the resist pattern R9 and further removing the silicon oxide film 506 remaining on the surface of the semiconductor substrate 11, the surface of the semiconductor substrate 11 is thermally oxidized again, as shown in FIG. Gate insulating films 54A and 54B having a film thickness of, for example, about 20 nm are formed on the upper surface of the element formation region 50A and the exposed side surfaces of the surface of the trench 502c, that is, the element formation region 50A. The gate insulating films 54A and 54B are silicon oxide films.

次に、ゲート絶縁膜54A上及び54B上を含む半導体基板11上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理を施すことで、第1領域50a上の一部及び第2領域50b上と、トレンチ502c上の一部とにレジストパターンR10を形成する。すなわち、ゲート絶縁膜54a及び54bを形成する領域上を覆うレジストパターンR10を形成する。続いて、既存のエッチング技術にて、レジストパターンR10をマスクとして、ゲート絶縁膜54A及び54Bをパターニングすることで、ゲート絶縁膜54A及び54Bをパターニングする。これにより、図40(b)に示すように、素子形成領域50Aにおける第1領域50a上の一部と第2領域50b上とにゲート絶縁膜54aが形成されると共に、トレンチ502c内における素子形成領域50A側の側面、すなわち第2領域50b側面にゲート絶縁膜54bが形成される。   Next, a predetermined resist solution is spin-coated on the semiconductor substrate 11 including the gate insulating films 54A and 54B, and this is subjected to an existing exposure process and a development process, whereby a part of the first region 50a and A resist pattern R10 is formed on the second region 50b and a part on the trench 502c. That is, a resist pattern R10 is formed to cover the regions where the gate insulating films 54a and 54b are to be formed. Subsequently, the gate insulating films 54A and 54B are patterned by the existing etching technique by patterning the gate insulating films 54A and 54B using the resist pattern R10 as a mask. Thereby, as shown in FIG. 40B, the gate insulating film 54a is formed on a part of the first region 50a and the second region 50b in the element formation region 50A, and the element formation in the trench 502c is performed. A gate insulating film 54b is formed on the side surface on the region 50A side, that is, on the side surface of the second region 50b.

次に、半導体基板11上面全体に、例えば既存のCVD法にて、リンなどのn型の導電性を有する不純物を含んだポリシリコンを例えば3μm程度堆積させることで、ゲート絶縁膜54a上面からの膜厚が例えば3μm程度のポリシリコン膜を形成する。この際、トレンチ502c内部にもポリシリコンが充填されることで、これにゲート電極55bが形成される。続いて、ポリシリコン膜上に所定のレジスト液をスピン塗布し、これを既存の露光処理及び現像処理することで、ゲート絶縁膜54a及び54b上にレジストパターンR11を形成する。続いて、既存のエッチング技術にて、レジストパターンR11をマスクとして、半導体基板11上のポリシリコン膜をパターニングする。これにより、図40(c)に示すように、素子形成領域50Aにおける第1領域50a上の一部及び第2領域50b上にゲート電極55aを形成すると共に、トレンチ502c内にゲート電極55bを形成する。なお、ポリシリコン膜の形成では、例えばSiH4とPH3との混合ガスを使用する。この際のガス流量比は、例えばSiH4:PH3=10:1とすることができる。また、成膜条件は、チャンバ内圧力を0.6Torrとし、ステージ温度を620℃とすることができる。また、ポリシリコン膜のエッチングは、シリコン酸化膜との選択比が十分に取れる条件を適用することが好ましい。この条件を満足するエッチングには、例えばCl2とHBr3とO2との混合ガスがエッチングガスとして用いられたドライエッチングなどが存在する。なおこの際のガス流量比は、例えばCl2:HBr3:O2=100:100:2〜4とすることができる。 Next, by depositing, for example, about 3 μm of polysilicon containing an n-type conductivity impurity such as phosphorus on the entire upper surface of the semiconductor substrate 11 by, for example, the existing CVD method, the gate insulating film 54a is exposed from the upper surface. A polysilicon film having a thickness of, for example, about 3 μm is formed. At this time, the trench 502c is also filled with polysilicon, thereby forming the gate electrode 55b. Subsequently, a predetermined resist solution is spin-coated on the polysilicon film, and this is subjected to existing exposure processing and development processing, thereby forming a resist pattern R11 on the gate insulating films 54a and 54b. Subsequently, the polysilicon film on the semiconductor substrate 11 is patterned by the existing etching technique using the resist pattern R11 as a mask. As a result, as shown in FIG. 40C, the gate electrode 55a is formed on a part of the first region 50a and the second region 50b in the element formation region 50A, and the gate electrode 55b is formed in the trench 502c. To do. In forming the polysilicon film, for example, a mixed gas of SiH 4 and PH 3 is used. The gas flow ratio at this time can be set to SiH 4 : PH 3 = 10: 1, for example. The film forming conditions can be set such that the pressure in the chamber is 0.6 Torr and the stage temperature is 620 ° C. In addition, it is preferable to apply conditions for etching the polysilicon film that allow a sufficient selection ratio with the silicon oxide film. Etching that satisfies this condition includes, for example, dry etching using a mixed gas of Cl 2 , HBr 3, and O 2 as an etching gas. Incidentally gas flow ratio at this time, for example, Cl 2: HBr 3: O 2 = 100: 100: it can be 2-4.

その後、実施例1と同様の工程(図12(c)から図13(b)参照)を経ることで、図33から図36に示すような、本実施例による半導体装置500が製造される。   Thereafter, through the same steps as in the first embodiment (see FIGS. 12C to 13B), the semiconductor device 500 according to the present embodiment as shown in FIGS. 33 to 36 is manufactured.

・作用効果
以上で説明したように、本実施例による半導体装置500は、第1領域50aと、上方から見て第1領域50aから櫛歯状に突出した複数の第2領域50bとを含む第1導電型(例えばp型)の素子形成領域50Aを備えた半導体基板11と、素子形成領域50Aの側面全体に形成され、素子形成領域50A側面と半導体基板11との間を絶縁することで素子形成領域50A側面を半導体基板11から電気的に分離する素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52bと、素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52bとで囲まれた素子形成領域50Aの下面全体に形成され、素子形成領域50A下面と半導体基板11との間を接合分離することで素子形成領域50A下面を半導体基板11から電気的に分離する第2導電型(例えばn型)のドレイン領域58d(不純物埋込み層52c)と、複数の第2領域50bそれぞれを第1領域50aと連続しない3方の側面及び上面から包むように、第1領域50a上の一部と、第2領域50b上と、隣り合う第2領域50bの間及び先端とに一連に形成されたゲート電極55a及び55bと、第1領域50a上部の一部から第2領域50b上部にかけて形成された第2導電型(例えばn型)のソース領域18sと、第1領域50a上部におけるソース領域58sと隣接する領域であって、ゲート電極55a下以外の領域に形成された第1導電型(例えばp型)のボディ引上げ領域59(高濃度領域とも言う)と、素子形成領域50Aにおけるソース領域58sとドレイン領域58dとの間に形成された第1導電型(例えばp型)のp型ボディ領域57(ウエル領域とも言う)とを有して構成される。
As described above, the semiconductor device 500 according to the present embodiment includes the first region 50a and the second region 50b including the plurality of second regions 50b protruding from the first region 50a in a comb shape when viewed from above. The semiconductor substrate 11 having the element formation region 50A of one conductivity type (for example, p-type) and the entire side surface of the element formation region 50A are formed, and the side surface of the element formation region 50A and the semiconductor substrate 11 are insulated from each other. Formed on the entire lower surface of the element formation region 50A surrounded by the element isolation insulating film 52a and the isolation insulating film 52b that electrically isolate the side surface of the formation region 50A from the semiconductor substrate 11, and the element isolation insulating film 52a and the isolation insulating film 52b. The second conductivity type (for example, n-type) that electrically separates the lower surface of the element formation region 50A from the semiconductor substrate 11 by bonding and separating the lower surface of the element formation region 50A and the semiconductor substrate 11 ) Of the drain region 58d (impurity buried layer 52c), a part on the first region 50a so as to wrap each of the plurality of second regions 50b from the three side surfaces and the upper surface not continuous with the first region 50a, Gate electrodes 55a and 55b formed in series on the region 50b, between adjacent second regions 50b and at the tip, and a second conductivity formed from a part of the upper portion of the first region 50a to the upper portion of the second region 50b. Type (for example, n-type) source region 18s and the first conductivity type (for example, p-type) formed in a region adjacent to the source region 58s in the upper portion of the first region 50a and other than under the gate electrode 55a. A first conductivity type (for example, p-type) p formed between the body pulling region 59 (also referred to as a high concentration region) and the source region 58s and the drain region 58d in the element formation region 50A. Constructed and a body region 57 (also referred to as the well region).

また、本実施例による半導体装置500の製造方法は、第1領域50aと、上方から見て第1領域50aから櫛歯状に突出した複数の第2領域50bとを含む第1導電型(例えばp型)の素子形成領域50Aを備えた半導体基板11を準備し、素子形成領域50Aの側面全体にトレンチ502a及び502b(これらを第1トレンチとする)を形成し、素子形成領域50Aよりも高い不純物濃度となるように第1トレンチ502a及び502b底面に第2導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、素子形成領域50Aの下面と半導体基板11との間を接合分離するドレイン領域58d(不純物埋込み層52c)を素子形成領域50A下全体に形成し、第1トレンチ502aを素子分離絶縁膜52aで埋めると共に第1トレンチ502bを分離絶縁膜52bで埋め、第1領域50a上部の一部と第2領域50b上部とに第2導電型(例えばn型)の不純物を注入して拡散することで、ソース領域58sを形成し、第1領域50a上部であってソース領域58sと隣接する領域に第1導電型(例えばp型)の不純物を注入して拡散することでボディ引上げ領域59(高濃度領域とも言う)を形成し、隣り合う第2領域50bの間及び先端に一連のトレンチ502c(これを第2トレンチとする)を形成し、複数の第2領域50bそれぞれを第1領域50aと連続しない3方の側面及び上面から包むように、第1領域50a上の一部と第2領域50b上と第2トレンチ502c内とに一連のゲート電極55a及び55bを形成する。   In addition, the method of manufacturing the semiconductor device 500 according to the present embodiment includes a first conductivity type (for example, a first region 50a and a plurality of second regions 50b protruding in a comb shape from the first region 50a as viewed from above). A semiconductor substrate 11 having a p-type device formation region 50A is prepared, and trenches 502a and 502b (which are referred to as first trenches) are formed on the entire side surface of the device formation region 50A, which is higher than the device formation region 50A. By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type (for example, n-type) into the bottom surfaces of the first trenches 502a and 502b so as to achieve an impurity concentration, the lower surface of the element formation region 50A and the semiconductor substrate 11 are separated by junction. A drain region 58d (impurity buried layer 52c) to be formed is formed under the element formation region 50A, the first trench 502a is filled with the element isolation insulating film 52a, and the first trench is formed. The source region 58s is formed by filling 502b with the isolation insulating film 52b and injecting and diffusing a second conductivity type (for example, n-type) impurity into a part of the upper portion of the first region 50a and the upper portion of the second region 50b. Then, a body pulling region 59 (also referred to as a high concentration region) is formed by injecting and diffusing a first conductivity type (for example, p-type) impurity in a region adjacent to the source region 58s above the first region 50a. Then, a series of trenches 502c (this is referred to as a second trench) is formed between the adjacent second regions 50b and at the tip, and each of the plurality of second regions 50b is not connected to the first region 50a on the three side surfaces and A series of gate electrodes 55a and 55b are formed in a part on the first region 50a, on the second region 50b, and in the second trench 502c so as to wrap from the upper surface.

このように、半導体基板11における一部の領域である素子形成領域50Aの側面と半導体基板11との間に絶縁性の素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52bを形成することで、素子形成領域50A側面を半導体基板11から絶縁分離することができる。また、素子形成領域50A底面全体に素子形成領域50Aの導電型(例えばp型)と反対の導電型(例えばn型)を有するドレイン領域58d(不純物埋込み層52c)を形成することで、素子形成領域50A底面全体を半導体基板11から接合分離することができる。したがって、本実施例によれば、素子形成領域50Aを素子分離絶縁膜52a及び分離絶縁膜52b並びにドレイン領域58d(不純物埋込み層52c)により半導体基板11から電気的に分離することができる。このように、素子形成領域50Aをドレイン領域58dを含む不純物埋込み層52cを用いて半導体基板11から電気的に分離した構成とすることで、SOI基板を用いて作成した半導体装置と同様に、素子形成領域50Aに形成した半導体素子を電気的な干渉を考慮する必要がない構造とすることができる。これにより、リーク電流の低減や半導体素子間の電気的な干渉などを低減することが可能となる。また、この素子形成領域50Aにおける櫛歯状に突出した第2領域50bの上面だけでなく、櫛歯状に突出した第2領域50bの間及び先に形成したトレンチ502c内、すなわち櫛歯状に突出した第2領域50bの側面にもゲート電極55bを形成することで、ゲート電極55a及び55bに所定のバイアス電圧が印加された際に、素子形成領域50Aの上部に加えて側部も駆動されるように構成することが可能となる。これにより、駆動領域をチップ搭載面積に関係なく大きくすることが可能となり、結果、素子形成領域50Aの縮小及び駆動能力の向上を実現することが可能となる。さらに、本実施例では、半導体基板11に例えばバルク基板などを用いることが可能であるため、例えばSOI基板におけるシリコン薄膜の厚さなどに制限されることなく、素子形成領域50Aのゲート長方向と平行な側面に形成するゲート電極55bの縦方向(深さ方向)の幅を設定することが可能である。さらにまた、本実施例では、素子形成領域50A下面を半導体基板から電気的に分離するための不純物埋込み層52cをドレイン領域58dとして使用し、素子形成領域50Aの上部にソース領域58sを形成しているため、チャネルが縦方向に形成される半導体装置500を実現することができる。   Thus, by forming the insulating element isolation insulating film 52a and the isolation insulating film 52b between the side surface of the element forming area 50A, which is a partial area in the semiconductor substrate 11, and the semiconductor substrate 11, the element forming area The 50A side surface can be insulated and separated from the semiconductor substrate 11. Further, by forming a drain region 58d (impurity buried layer 52c) having a conductivity type (eg, n-type) opposite to the conductivity type (eg, p-type) of the element formation region 50A on the entire bottom surface of the element formation region 50A, element formation is performed. The entire bottom surface of the region 50 </ b> A can be bonded and separated from the semiconductor substrate 11. Therefore, according to the present embodiment, the element formation region 50A can be electrically isolated from the semiconductor substrate 11 by the element isolation insulating film 52a, the isolation insulating film 52b, and the drain region 58d (impurity buried layer 52c). As described above, the element formation region 50A is electrically separated from the semiconductor substrate 11 by using the impurity buried layer 52c including the drain region 58d, so that the element formation region 50A is similar to the semiconductor device manufactured using the SOI substrate. The semiconductor element formed in the formation region 50A can have a structure that does not require electrical interference. Thereby, it is possible to reduce leakage current and electrical interference between semiconductor elements. Further, not only in the upper surface of the second region 50b protruding like a comb tooth in the element formation region 50A, but also between the second regions 50b protruding like a comb tooth and in the trench 502c formed earlier, that is, in a comb tooth shape. By forming the gate electrode 55b also on the side surface of the protruding second region 50b, when a predetermined bias voltage is applied to the gate electrodes 55a and 55b, the side portion is driven in addition to the upper portion of the element formation region 50A. It becomes possible to comprise. As a result, the drive region can be enlarged regardless of the chip mounting area, and as a result, the element formation region 50A can be reduced and the drive capability can be improved. Furthermore, in the present embodiment, for example, a bulk substrate or the like can be used as the semiconductor substrate 11, so that the gate length direction of the element formation region 50A is not limited to the thickness of the silicon thin film in the SOI substrate, for example. It is possible to set the width in the vertical direction (depth direction) of the gate electrode 55b formed on the parallel side surfaces. Furthermore, in this embodiment, the impurity buried layer 52c for electrically isolating the lower surface of the element formation region 50A from the semiconductor substrate is used as the drain region 58d, and the source region 58s is formed above the element formation region 50A. Therefore, the semiconductor device 500 in which the channel is formed in the vertical direction can be realized.

また、本実施例では、トレンチ502a及び502bに不純物埋込み層52c(ドレイン領域58dを含む)を形成しているため、半導体素子のゲート長をトレンチ502a及び502bの深さで決定することができる。また、本実施例では、素子形成領域50Aのトレンチ502a及び502bの底面からの高さを低くすることにより、これに形成した半導体素子の電流量を増やすことができる。この結果、単位面積あたりの駆動力を向上することが可能となる。   In this embodiment, since the impurity buried layer 52c (including the drain region 58d) is formed in the trenches 502a and 502b, the gate length of the semiconductor element can be determined by the depth of the trenches 502a and 502b. Further, in this embodiment, by reducing the height of the element formation region 50A from the bottom surfaces of the trenches 502a and 502b, the amount of current of the semiconductor element formed thereon can be increased. As a result, the driving force per unit area can be improved.

なお、上記実施例1から実施例5は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。   In addition, the said Example 1- Example 5 is only an example for implementing this invention, this invention is not limited to these, Various deformation | transformation of these Examples is in the range of this invention. It is obvious from the above description that various other embodiments are possible within the scope of the present invention.

本発明の実施例1による半導体装置100の概略構成を示す上視図である。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention. 図1におけるA−A’断面図である。It is A-A 'sectional drawing in FIG. 図1におけるB−B’断面図である。It is B-B 'sectional drawing in FIG. 図1におけるC−C’断面図である。It is C-C 'sectional drawing in FIG. 本発明の実施例1による半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である(1)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention (1). 本発明の実施例1による半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である(2)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention (2). 本発明の実施例1による半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である(3)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention (3). 本発明の実施例1による半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である(4)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention (4). 本発明の実施例1による半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である(5)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention (5). 本発明の実施例1による半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である(6)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention (6). 本発明の実施例1による半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である(7)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention (7). 本発明の実施例1による半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である(8)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention (8). 本発明の実施例1による半導体装置100の製造方法を示すプロセス図である(9)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 100 by Example 1 of this invention (9). 本発明の実施例2による半導体装置200の概略構成を示す上視図である。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device 200 by Example 2 of this invention. 図13におけるD−D’断面図である。It is D-D 'sectional drawing in FIG. 本発明の実施例2による半導体装置200の製造方法を示すプロセス図である(1)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 200 by Example 2 of this invention (1). 本発明の実施例2による半導体装置200の製造方法を示すプロセス図である(2)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 200 by Example 2 of this invention (2). 本発明の実施例3による半導体装置300の概略構成を示す上視図である。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device 300 by Example 3 of this invention. 本発明の実施例3による半導体装置300の製造方法を示すプロセス図である(1)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 300 by Example 3 of this invention (1). 本発明の実施例3による半導体装置300の製造方法を示すプロセス図である(2)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 300 by Example 3 of this invention (2). 本発明の実施例3による半導体装置300の製造方法を示すプロセス図である(3)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 300 by Example 3 of this invention (3). 本発明の実施例3による半導体装置300の製造方法を示すプロセス図である(4)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 300 by Example 3 of this invention (4). 本発明の実施例3による半導体装置300の製造方法を示すプロセス図である(5)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 300 by Example 3 of this invention (5). 本発明の実施例3による半導体装置300の製造方法を示すプロセス図である(6)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 300 by Example 3 of this invention (6). 本発明の実施例4による半導体装置400の概略構成を示す上視図である。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device 400 by Example 4 of this invention. 図24におけるE−E’断面図である。It is E-E 'sectional drawing in FIG. 図24におけるF−F’断面図である。It is F-F 'sectional drawing in FIG. 図24におけるG−G’断面図である。It is G-G 'sectional drawing in FIG. 本発明の実施例4による半導体装置400の製造方法を示すプロセス図である(1)。It is a process figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device 400 by Example 4 of this invention (1). 本発明の実施例4による半導体装置400の製造方法を示すプロセス図である(2)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 400 by Example 4 of this invention (2). 本発明の実施例4による半導体装置400の製造方法を示すプロセス図である(3)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 400 by Example 4 of this invention (3). 本発明の実施例4による半導体装置400の製造方法を示すプロセス図である(4)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 400 by Example 4 of this invention (4). 本発明の実施例5による半導体装置500の概略構成を示す上視図である。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device 500 by Example 5 of this invention. 図32におけるH−H’断面図である。It is H-H 'sectional drawing in FIG. 図32におけるJ−J’断面図である。It is J-J 'sectional drawing in FIG. 図32におけるK−K’断面図である。It is K-K 'sectional drawing in FIG. 本発明の実施例5による半導体装置500の製造方法を示すプロセス図である(1)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 500 by Example 5 of this invention (1). 本発明の実施例5による半導体装置500の製造方法を示すプロセス図である(2)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 500 by Example 5 of this invention (2). 本発明の実施例5による半導体装置500の製造方法を示すプロセス図である(3)。It is process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device 500 by Example 5 of this invention (3). 本発明の実施例5による半導体装置500の製造方法を示すプロセス図である(4)。It is a process diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor device 500 by Example 5 of this invention (4).

符号の説明Explanation of symbols

100、200、300、400、500 半導体装置
10A 素子形成領域
10a 島状領域
10B、20B、30B 部分SOI構造
10−1、50a 第1領域
10−2、50b 第2領域
10−3 第3領域
11 半導体基板
12a、32a、32b、52a 素子分離絶縁膜
12b、52b 分離絶縁膜
12c、22c、32c 埋込み絶縁膜
12B、12C、22C、32A、32B シリコン酸化膜
14A、14a、14b、54A、54B、54a、54b ゲート絶縁膜
15A ポリシリコン膜
15a、15b、55a、55b ゲート電極
15c、18a シリサイド膜
17 p型ボディ領域
17w、57 nウエル領域
18d、58d ドレイン領域
18s、58s ソース領域
19、59 ボディ引上げ領域
21 層間絶縁膜
22、62 コンタクト内配線
23、24 メタル配線
40B、50B 接合分離構造
42A、42B 拡散領域
42c 不純物埋込み層
101a、103、103a、104a、106、401a、401b、404a、404B、405、501a、501b、506 シリコン酸化膜
101b、104B シリコン窒化膜
102a、102b、102c、302a、302b、502a、502b、502c トレンチ
103b ガラス酸化膜
104b、404b サイドウォール
105、205、305 キャビティ
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11 レジストパターン
100, 200, 300, 400, 500 Semiconductor device 10A Element formation region 10a Island-like region 10B, 20B, 30B Partial SOI structure 10-1, 50a First region 10-2, 50b Second region 10-3 Third region 11 Semiconductor substrate 12a, 32a, 32b, 52a Element isolation insulating film 12b, 52b Isolation insulating film 12c, 22c, 32c Embedded insulating film 12B, 12C, 22C, 32A, 32B Silicon oxide film 14A, 14a, 14b, 54A, 54B, 54a , 54b Gate insulating film 15A Polysilicon film 15a, 15b, 55a, 55b Gate electrode 15c, 18a Silicide film 17 P-type body region 17w, 57 n well region 18d, 58d Drain region 18s, 58s Source region 19, 59 Body pulling region 21 Interlayer insulation film 22 62 In-contact wiring 23, 24 Metal wiring 40B, 50B Junction isolation structure 42A, 42B Diffusion region 42c Impedance buried layer 101a, 103, 103a, 104a, 106, 401a, 401b, 404a, 404B, 405, 501a, 501b, 506 Silicon Oxide film 101b, 104B Silicon nitride film 102a, 102b, 102c, 302a, 302b, 502a, 502b, 502c Trench 103b Glass oxide film 104b, 404b Side wall 105, 205, 305 Cavity R1, R2, R3, R4, R5, R6 , R7, R8, R9, R10, R11 resist pattern

Claims (12)

第1方向に配列し且つそれぞれが前記第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域を含む第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板と、
前記第1ウエル領域の側面及び下面全体に形成され、当該第1ウエル領域と前記半導体基板との間を絶縁することで当該第1ウエル領域を前記半導体基板から電気的に分離する第1絶縁膜と、
前記隣り合う島状領域間に形成され、当該隣り合う島状領域間を絶縁することで前記第1ウエル領域を前記第1方向に配列する前記複数の島状領域に電気的に分断する第2絶縁膜と、
前記島状領域の前記第2領域上に形成された第1導電体膜と、隣り合う前記島状領域において対向する前記第2領域間に位置する前記第2絶縁膜に形成されたトレンチ内に形成され、前記第1導電体膜と電気的に連続する第2導電体膜とを含むことで、前記複数の島状領域を前記第1方向に沿って跨るように形成された一連のゲート電極と、
一部が前記ゲート電極下の一部に延在するように、前記島状領域における前記第1領域上部から前記第2領域上部に形成された第2導電型の第2ウエル領域と、
前記ゲート電極下に前記第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が前記ゲート電極下に延在するように、前記第2ウエル領域上部に形成された第1導電型のソース領域と、
前記第2ウエル領域上部の一部であって前記ソース領域と隣接する領域に形成された第2導電型の第1高濃度領域と、
前記島状領域における前記第3領域上部の一部であって前記ゲート電極下の領域と隣接しない領域に形成された第1導電型のドレイン領域と、
前記複数の島状領域それぞれに形成された複数の前記ドレイン領域と電気的に接続された第1配線と、
前記複数の島状領域それぞれに形成された複数の前記ソース領域及び前記第1高濃度領域と電気的に接続された第2配線と
を有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor comprising a first well region of a first conductivity type including a plurality of island-like regions having first to third regions arranged in a first direction and arranged in order in a second direction perpendicular to the first direction. A substrate,
A first insulating film formed on the entire side surface and lower surface of the first well region, and electrically isolates the first well region from the semiconductor substrate by insulating between the first well region and the semiconductor substrate. When,
A second layer is formed between the adjacent island regions, and electrically separates the first well region into the plurality of island regions arranged in the first direction by insulating between the adjacent island regions. An insulating film;
In a trench formed in the second insulating film located between the first conductor film formed on the second region of the island-shaped region and the second region facing each other in the adjacent island-shaped region. A series of gate electrodes formed so as to straddle the plurality of island-like regions along the first direction by including a second conductor film that is electrically continuous with the first conductor film. When,
A second well region of a second conductivity type formed from the upper part of the first region in the island-like region to the upper part of the second region so that a part thereof extends to a part under the gate electrode;
A source region of a first conductivity type formed above the second well region so that a part of the upper surface of the second well region remains below the gate electrode and a part extends below the gate electrode; ,
A first high concentration region of a second conductivity type formed in a part of the upper portion of the second well region and adjacent to the source region;
A drain region of a first conductivity type formed in a region that is a part of the upper portion of the third region in the island region and is not adjacent to the region under the gate electrode;
A first wiring electrically connected to the plurality of drain regions formed in each of the plurality of island-shaped regions;
A semiconductor device comprising: a plurality of the source regions formed in each of the plurality of island-like regions; and a second wiring electrically connected to the first high concentration region.
第1方向に配列し且つそれぞれが前記第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域を含む第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板と、
前記第1ウエル領域の側面全体に形成され、当該第1ウエル領域側面と前記半導体基板との間を絶縁することで当該第1ウエル領域側面を前記半導体基板から電気的に分離する第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜で囲まれた前記第1ウエル領域の下面全体に形成され、当該第1ウエル領域下面と前記半導体基板との間を接合分離することで当該第1ウエル領域下面を前記半導体基板から電気的に分離する第2導電型の第1高濃度領域と、
前記隣り合う島状領域間に形成され、当該隣り合う島状領域間を絶縁することで前記第1ウエル領域を前記第1方向に配列する前記複数の島状領域に電気的に分断する第2絶縁膜と、
前記島状領域の前記第2領域上に形成された第1導電体膜と、隣り合う前記島状領域において対向する前記第2領域間に位置する前記第2絶縁膜に形成されたトレンチ内に形成され、前記第1導電体膜と電気的に連続する第2導電体膜とを含むことで、前記複数の島状領域を前記第1方向に沿って跨るように形成された一連のゲート電極と、
一部が前記ゲート電極下の一部に延在するように、前記島状領域における前記第1領域上部から前記第2領域上部に形成された第2導電型の第2ウエル領域と、
前記ゲート電極下に前記第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が前記ゲート電極下に延在するように、前記第2ウエル領域上部に形成された第1導電型のソース領域と、
前記第2ウエル領域上部の一部であって前記ソース領域と隣接する領域に形成された第2導電型の第2高濃度領域と、
前記島状領域における前記第3領域上部の一部であって前記ゲート電極下の領域と隣接しない領域に形成された第1導電型のドレイン領域と、
前記複数の島状領域それぞれに形成された複数の前記ドレイン領域と電気的に接続された第1配線と、
前記複数の島状領域それぞれに形成された複数の前記ソース領域及び前記第2高濃度領域と電気的に接続された第2配線と
を有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor comprising a first well region of a first conductivity type including a plurality of island-like regions having first to third regions arranged in a first direction and arranged in order in a second direction perpendicular to the first direction. A substrate,
A first insulating film formed on the entire side surface of the first well region and electrically isolating the side surface of the first well region from the semiconductor substrate by insulating between the side surface of the first well region and the semiconductor substrate. When,
The lower surface of the first well region is formed over the entire lower surface of the first well region surrounded by the first insulating film, and the lower surface of the first well region is bonded to and separated from the semiconductor substrate. A first high concentration region of a second conductivity type that is electrically separated from the first conductivity region;
A second layer is formed between the adjacent island regions, and electrically separates the first well region into the plurality of island regions arranged in the first direction by insulating between the adjacent island regions. An insulating film;
In a trench formed in the second insulating film located between the first conductor film formed on the second region of the island-shaped region and the second region facing each other in the adjacent island-shaped region. A series of gate electrodes formed so as to straddle the plurality of island-like regions along the first direction by including a second conductor film that is electrically continuous with the first conductor film. When,
A second well region of a second conductivity type formed from the upper part of the first region in the island-like region to the upper part of the second region so that a part thereof extends to a part under the gate electrode;
A source region of a first conductivity type formed above the second well region so that a part of the upper surface of the second well region remains below the gate electrode and a part extends below the gate electrode; ,
A second conductivity type second high-concentration region formed in a part of the upper portion of the second well region and adjacent to the source region;
A drain region of a first conductivity type formed in a region that is a part of the upper portion of the third region in the island region and is not adjacent to the region under the gate electrode;
A first wiring electrically connected to the plurality of drain regions formed in each of the plurality of island-shaped regions;
A semiconductor device comprising: a plurality of source regions formed in each of the plurality of island-like regions; and a second wiring electrically connected to the second high concentration region.
前記ゲート電極は、前記島状領域における前記第2領域の側面に位置する前記第1絶縁膜に形成されたトレンチ内に形成され、前記第1導電体膜と電気的に連続する第3導電体膜をさらに含むことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。   The gate electrode is formed in a trench formed in the first insulating film located on a side surface of the second region in the island region, and is a third conductor that is electrically continuous with the first conductor film. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a film. 第1領域と、上方から見て前記第1領域から櫛歯状に突出した複数の第2領域とを含む第1導電型の素子形成領域を備えた半導体基板と、
前記素子形成領域の側面全体に形成され、当該素子形成領域側面と前記半導体基板との間を絶縁することで当該素子形成領域側面を前記半導体基板から電気的に分離する絶縁膜と、
前記絶縁膜で囲まれた前記素子形成領域の下面全体に形成され、当該素子形成領域下面と前記半導体基板との間を接合分離することで当該素子形成領域下面を前記半導体基板から電気的に分離する第2導電型のドレイン領域と、
前記複数の第2領域それぞれを前記第1領域と連続しない3方の側面及び上面から包むように、前記第1領域上の一部と、前記第2領域上と、隣り合う前記第2領域の間及び先端とに一連に形成されたゲート電極と、
前記第1領域上部の一部から前記第2領域上部にかけて形成された第2導電型のソース領域と、
前記第1領域上部における前記ソース領域と隣接する領域であって、前記ゲート電極下以外の領域に形成された第1導電型の高濃度領域と、
前記素子形成領域における前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に形成された第1導電型のウエル領域と
を有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate including a first conductivity type element formation region including a first region and a plurality of second regions protruding in a comb-like shape from the first region when viewed from above;
An insulating film that is formed on the entire side surface of the element formation region and electrically isolates the element formation region side surface from the semiconductor substrate by insulating between the element formation region side surface and the semiconductor substrate;
It is formed on the entire lower surface of the element formation region surrounded by the insulating film, and the lower surface of the element formation region is electrically separated from the semiconductor substrate by bonding and separating the lower surface of the element formation region and the semiconductor substrate. A drain region of a second conductivity type that
A portion on the first region, on the second region, and between the adjacent second regions so as to wrap each of the plurality of second regions from three side surfaces and an upper surface that are not continuous with the first region. And a gate electrode formed in series at the tip, and
A source region of a second conductivity type formed from a part of the upper portion of the first region to the upper portion of the second region;
A high-concentration region of a first conductivity type formed in a region adjacent to the source region in the upper portion of the first region and other than under the gate electrode;
A semiconductor device comprising: a well region of a first conductivity type formed between the source region and the drain region in the element formation region.
第1導電型の第1ウエル領域を含む半導体基板を準備する工程と、
前記第1ウエル領域の側面全体に第1トレンチを形成する工程と、
前記第1ウエル領域を、第1方向に配列し且つそれぞれが前記第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域に分断する第2トレンチを形成する工程と、
前記第1及び第2トレンチの底部を熱酸化することで、前記複数の島状領域それぞれの下面全体と前記半導体基板との間を絶縁する第1絶縁膜を前記複数の島状領域それぞれの下面全体に形成する工程と、
前記第1トレンチを第2絶縁膜で埋めると共に第2トレンチを第3絶縁膜で埋める工程と、
隣り合う前記島状領域において対向する前記第2領域間に位置する前記第3絶縁膜に第3トレンチを形成する工程と、
前記複数の島状領域における前記第2領域上及び前記第3トレンチ内に一連の導電体膜を形成することで、前記複数の島状領域に前記第1方向に沿って跨る一連の第1ゲート電極を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第1領域上部から前記第1ゲート電極下の一部まで延在する第2ウエル領域を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第1ゲート電極下の前記第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が前記第1ゲート電極下まで延在するソース領域を前記第2ウエル領域上部に形成する工程と、
前記島状領域における前記第3領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、前記島状領域における前記第3領域上部の一部であって前記第1ゲート電極下の領域と隣接しない領域にドレイン領域を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第2ウエル領域上部における前記ソース領域と隣接する領域であって前記第1ゲート電極下以外の領域に第1高濃度領域を形成する工程と、
前記複数の島状領域それぞれに形成した複数の前記ドレイン領域と電気的に接続された第1配線を形成する工程と、
前記複数の島状領域それぞれに形成した複数の前記ソース領域及び前記第1高濃度領域と電気的に接続された第2配線を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate including a first well region of a first conductivity type;
Forming a first trench on the entire side surface of the first well region;
Forming a second trench that divides the first well region into a plurality of island regions having first to third regions arranged in a first direction and arranged in order in a second direction perpendicular to the first direction. And a process of
By thermally oxidizing the bottoms of the first and second trenches, a first insulating film that insulates between the entire bottom surface of each of the plurality of island-shaped regions and the semiconductor substrate is formed on the bottom surface of each of the plurality of island-shaped regions. Forming the entire process,
Filling the first trench with a second insulating film and filling the second trench with a third insulating film;
Forming a third trench in the third insulating film located between the second regions facing each other in the adjacent island-shaped regions;
A series of first gates straddling the plurality of island regions along the first direction by forming a series of conductor films on the second region and in the third trench in the plurality of island regions. Forming an electrode;
By injecting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island region, a second well region extending from the upper portion of the first region to a portion under the first gate electrode is formed. Forming, and
By implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the first region in the island-shaped region, a part of the upper surface of the second well region under the first gate electrode is left, and a part thereof Forming a source region extending under the first gate electrode on the second well region;
By implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the third region in the island-shaped region, a part of the island-shaped region above the third region and under the first gate electrode Forming a drain region in a region not adjacent to
By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island region, the region adjacent to the source region above the second well region and other than under the first gate electrode Forming a first high concentration region in the region;
Forming a first wiring electrically connected to the plurality of drain regions formed in each of the plurality of island-shaped regions;
Forming a plurality of the source regions formed in each of the plurality of island-like regions and a second wiring electrically connected to the first high concentration region.
第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板を準備する工程と、
前記第1ウエル領域の側面全体に第1トレンチを形成する工程と、
前記第1ウエル領域を、第1方向に配列し且つそれぞれが前記第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域に分断する第2トレンチを形成する工程と、
前記第1及び2トレンチ下部をエッチングすることで、当該第1及び第2トレンチ下部を拡底する工程と、
前記拡底された第1及び第2トレンチ下部を熱酸化することで、前記複数の島状領域それぞれの下面全体と前記半導体基板との間を絶縁する第1絶縁膜を前記複数の島状領域それぞれの下面全体に形成する工程と、
前記第1トレンチを第2絶縁膜で埋めると共に第2トレンチを第3絶縁膜で埋める工程と、
隣り合う前記島状領域において対向する前記第2領域間に位置する前記第3絶縁膜に第3トレンチを形成する工程と、
前記複数の島状領域における前記第2領域上及び前記第3トレンチ内に一連の導電体膜を形成することで、前記複数の島状領域に前記第1方向に沿って跨る一連の第1ゲート電極を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第1領域上部から前記第1ゲート電極下の一部まで延在する第2ウエル領域を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第1ゲート電極下の前記第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が前記第1ゲート電極下まで延在するソース領域を前記第2ウエル領域上部に形成する工程と、
前記島状領域における前記第3領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、前記島状領域における前記第3領域上部の一部であって前記第1ゲート電極下の領域と隣接しない領域にドレイン領域を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第2ウエル領域上部における前記ソース領域と隣接する領域であって前記第1ゲート電極下以外の領域に第1高濃度領域を形成する工程と、
前記複数の島状領域それぞれに形成した複数の前記ドレイン領域と電気的に接続された第1配線を形成する工程と、
前記複数の島状領域それぞれに形成した複数の前記ソース領域及び前記第1高濃度領域と電気的に接続された第2配線を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a first well region of a first conductivity type;
Forming a first trench on the entire side surface of the first well region;
Forming a second trench that divides the first well region into a plurality of island regions having first to third regions arranged in a first direction and arranged in order in a second direction perpendicular to the first direction. And a process of
Etching the bottom of the first and second trenches to widen the bottom of the first and second trenches;
A first insulating film that insulates between the entire bottom surface of each of the plurality of island-shaped regions and the semiconductor substrate by thermally oxidizing the bottom of the expanded first and second trenches is provided for each of the plurality of island-shaped regions. Forming on the entire lower surface of
Filling the first trench with a second insulating film and filling the second trench with a third insulating film;
Forming a third trench in the third insulating film located between the second regions facing each other in the adjacent island-shaped regions;
A series of first gates straddling the plurality of island regions along the first direction by forming a series of conductor films on the second region and in the third trench in the plurality of island regions. Forming an electrode;
By injecting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island region, a second well region extending from the upper portion of the first region to a portion under the first gate electrode is formed. Forming, and
By implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the first region in the island-shaped region, a part of the upper surface of the second well region under the first gate electrode is left, and a part thereof Forming a source region extending under the first gate electrode on the second well region;
By implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the third region in the island-shaped region, a part of the island-shaped region above the third region and under the first gate electrode Forming a drain region in a region not adjacent to
By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island region, the region adjacent to the source region above the second well region and other than under the first gate electrode Forming a first high concentration region in the region;
Forming a first wiring electrically connected to the plurality of drain regions formed in each of the plurality of island-shaped regions;
Forming a plurality of the source regions formed in each of the plurality of island-like regions and a second wiring electrically connected to the first high concentration region.
前記島状領域における前記第2領域の側面に位置する前記第2絶縁膜に第4トレンチを形成する工程と、
前記第4トレンチ内に前記第1ゲート電極と連続する第2ゲート電極を形成する工程と
をさらに有することを特徴とする請求項5または6記載の半導体装置の製造方法。
Forming a fourth trench in the second insulating film located on a side surface of the second region in the island region;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising: forming a second gate electrode continuous with the first gate electrode in the fourth trench.
第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板を準備する工程と、
前記第1ウエル領域における第1方向と垂直な側面に第1トレンチを形成する工程と、
前記第1ウエル領域を、前記第1方向に配列し且つそれぞれが前記第1方向と垂直な第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域に分断する第2トレンチを形成する工程と、
前記第1及び第2トレンチ下部をエッチングすることで、前記複数の島状領域それぞれの下に空隙を形成する工程と、
前記空隙の少なくとも一部を第1絶縁膜で埋め、前記第1トレンチを第2絶縁膜で埋めると共に第2トレンチを第3絶縁膜で埋める工程と、
前記第1ウエル領域における第1方向と平行な側面に第3トレンチを形成する工程と、
前記第3トレンチを第4絶縁膜で埋める工程と、
隣り合う前記島状領域において対向する前記第2領域間に位置する前記第3絶縁膜に第4トレンチを形成する工程と、
前記複数の島状領域における前記第2領域上及び前記第4トレンチ内に一連の導電体膜を形成することで、前記複数の島状領域に前記第1方向に沿って跨る一連の第1ゲート電極を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第1領域上部から前記第1ゲート電極下の一部まで延在する第2ウエル領域を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第1ゲート電極下の前記第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が前記第1ゲート電極下まで延在するソース領域を前記第2ウエル領域上部に形成する工程と、
前記島状領域における前記第3領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、前記島状領域における前記第3領域上部の一部であって前記第1ゲート電極下の領域と隣接しない領域にドレイン領域を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第2ウエル領域上部における前記ソース領域と隣接する領域であって前記第1ゲート電極下以外の領域に第1高濃度領域を形成する工程と、
前記複数の島状領域それぞれに形成した複数の前記ドレイン領域と電気的に接続された第1配線を形成する工程と、
前記複数の島状領域それぞれに形成した複数の前記ソース領域及び前記第1高濃度領域と電気的に接続された第2配線を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a first well region of a first conductivity type;
Forming a first trench on a side surface perpendicular to the first direction in the first well region;
A second trench that divides the first well region into a plurality of island-shaped regions having first to third regions arranged in the first direction and sequentially arranged in a second direction perpendicular to the first direction; Forming, and
Etching the lower portions of the first and second trenches to form voids under each of the plurality of island regions;
Filling at least part of the gap with a first insulating film, filling the first trench with a second insulating film and filling the second trench with a third insulating film;
Forming a third trench on a side surface parallel to the first direction in the first well region;
Filling the third trench with a fourth insulating film;
Forming a fourth trench in the third insulating film located between the second regions facing each other in the adjacent island-shaped regions;
A series of first gates straddling the plurality of island-like regions along the first direction by forming a series of conductor films on the second region and in the fourth trench in the plurality of island-like regions. Forming an electrode;
By injecting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island region, a second well region extending from the upper portion of the first region to a portion under the first gate electrode is formed. Forming, and
By implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the first region in the island-shaped region, a part of the upper surface of the second well region under the first gate electrode is left, and a part thereof Forming a source region extending under the first gate electrode on the second well region;
By implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the third region in the island-shaped region, a part of the island-shaped region above the third region and under the first gate electrode Forming a drain region in a region not adjacent to
By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island region, the region adjacent to the source region above the second well region and other than under the first gate electrode Forming a first high concentration region in the region;
Forming a first wiring electrically connected to the plurality of drain regions formed in each of the plurality of island-shaped regions;
Forming a plurality of the source regions formed in each of the plurality of island-like regions and a second wiring electrically connected to the first high concentration region.
前記島状領域における前記第2領域の側面に位置する前記第2絶縁膜に第5トレンチを形成する工程と、
前記第5トレンチ内に前記第1ゲート電極と連続する第2ゲート電極を形成する工程と
をさらに有することを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
Forming a fifth trench in the second insulating film located on a side surface of the second region in the island region;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, further comprising: forming a second gate electrode continuous with the first gate electrode in the fifth trench.
第1導電型の第1ウエル領域を備えた半導体基板を準備する工程と、
前記第1ウエル領域の側面全体に第1トレンチを形成する工程と、
前記第1ウエル領域を、第1方向に配列し且つそれぞれが第2方向に順に並ぶ第1から第3領域を有する複数の島状領域に分断する第2トレンチを形成する工程と、
前記第1ウエル領域よりも高い不純物濃度となるように前記第1及び第2トレンチ底面に第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記複数の島状領域それぞれの下面全体と前記半導体基板との間を接合分離する第1高濃度領域を前記複数の島状領域それぞれの下面全体に形成する工程と、
前記第1トレンチを第1絶縁膜で埋めると共に第2トレンチを第2絶縁膜で埋める工程と、
隣り合う前記島状領域において対向する前記第2領域間に位置する前記第2絶縁膜に第3トレンチを形成する工程と、
前記複数の島状領域における前記第2領域上及び前記第3トレンチ内に一連の導電体膜を形成することで、前記複数の島状領域に前記第1方向に沿って跨る一連の第1ゲート電極を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第1領域上部から前記第1ゲート電極下の一部まで延在する第2ウエル領域を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第1ゲート電極下の前記第2ウエル領域上面の一部を残しつつ、一部が前記第1ゲート電極下まで延在するソース領域を前記第2ウエル領域上部に形成する工程と、
前記島状領域における前記第3領域上面から第1導電型の不純物を注入して拡散することで、前記島状領域における前記第3領域上部の一部であって前記第1ゲート電極下の領域と隣接しない領域にドレイン領域を形成する工程と、
前記島状領域における前記第1領域上面から第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記第2ウエル領域上部における前記ソース領域と隣接する領域であって前記第1ゲート電極下以外の領域に第2高濃度領域を形成する工程と、
前記複数の島状領域それぞれに形成した複数の前記ドレイン領域と電気的に接続された第1配線を形成する工程と、
前記複数の島状領域それぞれに形成した複数の前記ソース領域及び前記第2高濃度領域と電気的に接続された第2配線を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a first well region of a first conductivity type;
Forming a first trench on the entire side surface of the first well region;
Forming a second trench that divides the first well region into a plurality of island regions having first to third regions arranged in a first direction and arranged in order in a second direction;
By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type into the bottom surfaces of the first and second trenches so that the impurity concentration is higher than that of the first well region, the entire lower surface of each of the plurality of island-like regions and the Forming a first high-concentration region that separates the semiconductor substrate from the lower surface of each of the plurality of island-shaped regions;
Filling the first trench with a first insulating film and filling the second trench with a second insulating film;
Forming a third trench in the second insulating film located between the second regions facing each other in the adjacent island-shaped regions;
A series of first gates straddling the plurality of island regions along the first direction by forming a series of conductor films on the second region and in the third trench in the plurality of island regions. Forming an electrode;
By injecting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island region, a second well region extending from the upper portion of the first region to a portion under the first gate electrode is formed. Forming, and
By implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the first region in the island-shaped region, a part of the upper surface of the second well region under the first gate electrode is left, and a part thereof Forming a source region extending under the first gate electrode on the second well region;
By implanting and diffusing impurities of the first conductivity type from the upper surface of the third region in the island-shaped region, a part of the island-shaped region above the third region and under the first gate electrode Forming a drain region in a region not adjacent to
By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type from the upper surface of the first region in the island region, the region adjacent to the source region above the second well region and other than under the first gate electrode Forming a second high concentration region in the region;
Forming a first wiring electrically connected to the plurality of drain regions formed in each of the plurality of island-shaped regions;
Forming a plurality of the source regions formed in each of the plurality of island-like regions and the second wiring electrically connected to the second high-concentration region.
前記島状領域における前記第2領域の側面に位置する前記第1絶縁膜に第4トレンチを形成する工程と、
前記第4トレンチ内に前記第1ゲート電極と連続する第2ゲート電極を形成する工程と
をさらに有することを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。
Forming a fourth trench in the first insulating film located on a side surface of the second region in the island region;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising: forming a second gate electrode continuous with the first gate electrode in the fourth trench.
第1領域と、上方から見て前記第1領域から櫛歯状に突出した複数の第2領域とを含む第1導電型の素子形成領域を備えた半導体基板を準備する工程と、
前記素子形成領域の側面全体に第1トレンチを形成する工程と、
前記素子形成領域よりも高い不純物濃度となるように前記第1トレンチ底面に第2導電型の不純物を注入して拡散することで、前記素子形成領域の下面と前記半導体基板との間を接合分離するドレイン領域を当該素子形成領域下全体に形成する工程と、
前記第1トレンチを絶縁膜で埋める工程と、
前記第1領域上部の一部と前記第2領域上部とに第1導電型の不純物を注入して拡散することで、ソース領域を形成する工程と、
前記第1領域上部であって前記ソース領域と隣接する領域に第2導電型の不純物を注入して拡散することで高濃度領域を形成する工程と、
隣り合う前記第2領域の間及び先端に一連の第2トレンチを形成する工程と、
前記複数の第2領域それぞれを前記第1領域と連続しない3方の側面及び上面から包むように、前記第1領域上の一部と前記第2領域上と前記第2トレンチ内とに一連のゲート電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a first conductivity type element formation region including a first region and a plurality of second regions protruding in a comb-like shape from the first region when viewed from above;
Forming a first trench on the entire side surface of the element formation region;
By implanting and diffusing impurities of the second conductivity type into the bottom surface of the first trench so that the impurity concentration is higher than that of the element formation region, the lower surface of the element formation region and the semiconductor substrate are joined and separated. Forming a drain region to be entirely under the element formation region;
Filling the first trench with an insulating film;
Forming a source region by implanting and diffusing a first conductivity type impurity in a part of the upper portion of the first region and the upper portion of the second region;
Forming a high concentration region by injecting and diffusing impurities of a second conductivity type in a region adjacent to the source region above the first region;
Forming a series of second trenches between adjacent second regions and at the tip;
A series of gates on a part of the first region, on the second region, and in the second trench so as to wrap each of the plurality of second regions from three side surfaces and an upper surface that are not continuous with the first region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an electrode.
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