JP2011199191A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁分離トレンチによって半導体基板が複数の素子形成領域に区画され、各素子形成領域に少なくとも1つの電子素子が形成された半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor substrate is partitioned into a plurality of element formation regions by insulating isolation trenches, and at least one electronic element is formed in each element formation region.
従来、例えば特許文献1には、絶縁層を介して支持基板上に半導体層が形成され、この半導体層が、絶縁分離トレンチによって複数の素子形成領域に分割された半導体装置が提案されている。この半導体装置では、半導体層に、絶縁分離トレンチの側壁絶縁膜を誘電体薄膜としたコンデンサが形成されている。
Conventionally, for example,
ところで、特許文献1に示される半導体装置では、特許文献1の図5に示されるように、半導体層に、複数の絶縁分離トレンチそれぞれが独立して形成され、1つの絶縁分離トレンチによって、1つの素子形成領域が形成されている。そのため、半導体層に、複数の絶縁分離トレンチそれぞれを独立して形成するための領域を予め設けておかなくてはならず、これによって、半導体層の体格が増大し、半導体装置の体格が増大する、という問題があった。
Incidentally, in the semiconductor device disclosed in
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、体格の増大が抑制された半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which an increase in physique is suppressed.
上記した目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、絶縁分離トレンチによって半導体基板が複数の素子形成領域に区画され、各素子形成領域に少なくとも1つの電子素子が形成された半導体装置であって、半導体基板の厚さ方向に垂直な平面方向において、1本の絶縁分離トレンチを介して、2つの素子形成領域が互いに隣接するように、絶縁分離トレンチの平面方向に沿う形状が、格子状となっていることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the invention according to
このように本発明によれば、1本の絶縁分離トレンチを介して、2つの素子形成領域が互いに隣接するように、絶縁分離トレンチの形状が格子状となっている。これによれば、複数の絶縁分離トレンチそれぞれが独立した構成とは異なり、半導体基板に、複数の絶縁分離トレンチそれぞれを独立して形成するための領域を設けなくとも良いので、半導体基板の体格の増大が抑制される。この結果、半導体装置の体格の増大が抑制される。 Thus, according to the present invention, the shape of the insulating isolation trench is a lattice shape so that the two element formation regions are adjacent to each other via one insulating isolation trench. According to this, unlike the configuration in which each of the plurality of isolation trenches is independent, it is not necessary to provide a region for independently forming each of the plurality of isolation trenches in the semiconductor substrate. Increase is suppressed. As a result, an increase in the size of the semiconductor device is suppressed.
請求項2に記載のように、絶縁分離トレンチは、側壁酸化膜を有し、絶縁分離トレンチは、絶縁材料によって充填された構成が良い。これによれば、絶縁分離トレンチを介して隣接する素子形成領域間の電気絶縁性が向上される。なお、絶縁材料としては、請求項3に記載のように、酸化シリコンを採用することができる。 According to a second aspect of the present invention, the insulating isolation trench has a sidewall oxide film, and the insulating isolation trench is preferably filled with an insulating material. According to this, the electrical insulation between the element formation regions adjacent via the insulating isolation trench is improved. As the insulating material, silicon oxide can be used as described in claim 3.
請求項4に記載のように、絶縁分離トレンチは、側壁酸化膜を有し、絶縁分離トレンチは、導電性材料によって充填されており、側壁酸化膜を誘電体とし、側壁酸化膜を介して互いに隣接する導電性材料の領域と素子形成領域の領域とを対向電極とするコンデンサが、半導体基板に形成された構成が良い。 According to a fourth aspect of the present invention, the insulating isolation trench has a side wall oxide film, the insulating isolation trench is filled with a conductive material, and the side wall oxide film is used as a dielectric, and the side wall oxide film is interposed therebetween. It is preferable that a capacitor having an adjacent conductive material region and an element formation region as a counter electrode is formed on a semiconductor substrate.
請求項1に記載したように、絶縁分離トレンチの形状は格子状となっており、その絶縁分離トレンチが導電性材料によって充填されている。これによれば、コンデンサの対向電極の内、導電性材料によって構成される電極(以下、第1電極と示す)が、素子形成領域によって構成される電極(以下、第2電極と示す)とは異なり、各コンデンサで同電位となる。したがって、第1電極それぞれに外部配線を接続しなくとも良くなる。すなわち、第1電極を構成する導電性材料に、少なくとも1つの外部配線を接続すれば良い。これにより、独立して形成された絶縁分離トレンチそれぞれにコンデンサが形成された構成と比べて、外部配線の数を少なくすることができる。なお、導電性材料としては、請求項5に記載のように、ポリシリコンを採用することができる。 According to the first aspect of the present invention, the insulating isolation trench has a lattice shape, and the insulating isolation trench is filled with a conductive material. According to this, among the counter electrodes of the capacitor, an electrode (hereinafter referred to as a first electrode) formed of a conductive material is an electrode formed of an element formation region (hereinafter referred to as a second electrode). Unlikely, each capacitor has the same potential. Therefore, it is not necessary to connect an external wiring to each first electrode. That is, at least one external wiring may be connected to the conductive material constituting the first electrode. As a result, the number of external wirings can be reduced as compared with a configuration in which a capacitor is formed in each of the insulating isolation trenches formed independently. As the conductive material, polysilicon can be used as described in claim 5.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。なお、以下においては、半導体基板10の厚さに沿う方向を、厚さ方向、厚さ方向に垂直な方向を、平面方向と示す。したがって、以下、単に厚さ、と記述した場合には、上記した厚さ方向に沿う長さを示し、単に平面形状、と記述した場合には、上記した平面方向に沿う形状を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. In the following, the direction along the thickness of the
図1及び図2に示すように、半導体装置100は、要部として、半導体基板10を有する。この半導体基板10の第1半導体層11が、絶縁分離トレンチ20によって、複数の素子形成領域21に区画され、各素子形成領域21それぞれに、バイポーラトランジスタなどの電子素子(図示略)が形成されている。図1に示すように、絶縁分離トレンチ20の平面形状は、格子状となっている。この絶縁分離トレンチ20の平面形状が、本実施形態に係る半導体装置100の特徴点である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
半導体基板10は、図2に示すように、電子素子が形成される第1半導体層11と、絶縁層13を介して、第1半導体層11を支持する第2半導体層12と、を有する。第1半導体層11はN型単結晶シリコンから成り、第2半導体層12はP型単結晶シリコンから成り、絶縁層13は酸化シリコンから成る。第1半導体層11と、第2半導体層12とは、周知の直接接合技術によって機械的に接合され、絶縁層13は、その接合過程で形成される。なお、図示しないが、第1半導体層11の所定部位に、N型不純物やP型不純物が選択的に導入されることで、第1半導体層11に電子素子が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
絶縁分離トレンチ20は、第1半導体層11を、複数の素子形成領域21に区画するものである。絶縁分離トレンチ20は、周知のトレンチ形成技術によって第1半導体層11の所定部位を厚さ方向に除去し、除去されて外部に露出された第1半導体層11の面の表層を熱酸化することで形成される。絶縁分離トレンチ20は、熱酸化された第1半導体層11の表装を側壁とし、該側壁によって囲まれた絶縁層13を底部とする溝形状となっている。以下においては、絶縁分離トレンチ20の側壁を、側壁酸化膜22と示す。なお、本実施形態では、絶縁分離トレンチ20が、酸化シリコンから成る絶縁材料23によって充填されている。
The insulation isolation trench 20 partitions the
次に、本実施形態に係る半導体装置100の特徴点である絶縁分離トレンチ20の平面形状と、その作用効果を説明する。図1に示すように、絶縁分離トレンチ20の平面形状は格子状となっており、その格子を構成する1本の絶縁分離トレンチ20を介して、2つの素子形成領域21が互いに隣接している。これによれば、複数の絶縁分離トレンチそれぞれが独立した構成とは異なり、第1半導体層11(半導体基板10)に、複数の絶縁分離トレンチ20それぞれを独立して形成するための領域を設けなくとも良くなる。
Next, the planar shape of the
すなわち、複数の絶縁分離トレンチそれぞれが独立した構成では、隣接する2つの素子形成領域の間に、一方の素子形成領域を区画する絶縁分離トレンチを形成するための領域と、他方の素子形成領域を区画する絶縁分離トレンチを形成するための領域と、2つの絶縁分離トレンチを所定距離離反するための領域と、を設ける必要がある。しかしながら、本実施形態の構成では、隣接する2つの素子形成領域21の間に、1本の絶縁分離トレンチ20を形成するための領域を設ければ良い。これにより、半導体基板10の体格の増大が抑制され、半導体装置100の体格の増大が抑制される。
That is, in the configuration in which each of the plurality of isolation trenches is independent, a region for forming an isolation trench that partitions one element formation region between two adjacent element formation regions and the other element formation region are provided. It is necessary to provide a region for forming the insulating isolation trench to be partitioned and a region for separating the two insulating isolation trenches by a predetermined distance. However, in the configuration of the present embodiment, a region for forming one
本実施形態では、絶縁分離トレンチ20が、絶縁材料23によって充填されている。これによれば、絶縁分離トレンチ20を介して隣接する素子形成領域21間の電気絶縁性が向上される。
In the present embodiment, the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本実施形態では、絶縁分離トレンチ20が、絶縁材料23によって充填された例を示した。しかしながら、図3に示すように、絶縁分離トレンチ20が、ポリシリコンなどの導電性材料24によって充填された構成を採用することもできる。この場合、図3に破線で示すように、側壁酸化膜22を誘電体とし、側壁酸化膜22を介して互いに隣接する導電性材料24の領域25と素子形成領域21の領域26とを対向電極とするコンデンサ27が、1本の絶縁分離トレンチ20毎に2つ形成される。
In the present embodiment, the example in which the
図3に示すように、2つのコンデンサ27a,27bは、対向電極の一方を構成する導電性材料24が共通となる。したがって、図4に示すように、2つのコンデンサ27a,27bは、導電性材料24を介して電気的に接続されることとなる。この導電性材料24に外部配線28が接続される。これにより、導電性材料24が、外部配線28を介してグランドと電気的に接続される。図3は、半導体装置の変形例を説明するための断面図である。図4は、コンデンサの電気的な接続を示す概略図である。以下においては、領域25を第1電極25、領域26を第2電極26と示す。
As shown in FIG. 3, the two
ところで、本変形例では、格子状の絶縁分離トレンチ20が導電性材料24によって充填されている。これによれば、導電性材料24によって構成される第1電極25が、素子形成領域21によって構成される第2電極26とは異なり、各コンデンサ27で同電位となる。したがって、第1電極25を構成する導電性材料24に、少なくとも1つの外部配線28を接続すれば良いで、独立して形成された絶縁分離トレンチそれぞれにコンデンサが形成された構成と比べて、外部配線28の数を少なくすることができる。
By the way, in this modification, the grid-like
なお、図示しないが、絶縁分離トレンチ20に充填された導電性材料24を、周知のフォトリソグラフィやドライエッチングによって部分的に除去することで、コンデンサ27の容量を調整しても良い。若しくは、導電性材料24を複数の領域に分割するように除去することで、電気的に独立したコンデンサ27を複数形成しても良い。
Although not shown, the capacitance of the
10・・・半導体基板
20・・・絶縁分離トレンチ
21・・・素子分離形成領域
22・・・側壁酸化膜
23・・・絶縁材料
24・・・導電性材料
27・・・コンデンサ
100・・・半導体装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板の厚さ方向に垂直な平面方向において、1本の前記絶縁分離トレンチを介して、2つの前記素子形成領域が互いに隣接するように、前記絶縁分離トレンチの平面方向に沿う形状が、格子状となっていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device in which a semiconductor substrate is partitioned into a plurality of element formation regions by insulating isolation trenches, and at least one electronic element is formed in each element formation region,
In the plane direction perpendicular to the thickness direction of the semiconductor substrate, the shape along the plane direction of the insulating isolation trench is such that the two element formation regions are adjacent to each other via one insulating isolation trench, A semiconductor device having a lattice shape.
前記絶縁分離トレンチは、絶縁材料によって充填されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The isolation trench has a sidewall oxide film;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating isolation trench is filled with an insulating material.
前記絶縁分離トレンチは、導電性材料によって充填されており、
前記側壁酸化膜を誘電体とし、前記側壁酸化膜を介して互いに隣接する前記導電性材料の領域と前記素子形成領域の領域とを対向電極とするコンデンサが、前記半導体基板に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The isolation trench has a sidewall oxide film;
The isolation trench is filled with a conductive material;
A capacitor is formed on the semiconductor substrate, wherein the sidewall oxide film is a dielectric, and the conductive material region and the element formation region adjacent to each other through the sidewall oxide film are opposed electrodes. The semiconductor device according to claim 1.
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