JP2011243654A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1、第2素子形成領域を有し、第1、第2素子形成領域が絶縁分離トレンチにより絶縁分離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 having first and second element formation regions, in which the first and second element formation regions are insulated and isolated by insulating isolation trenches.
従来より、半導体基板に形成された絶縁分離トレンチにより、第1、第2素子形成領域が互いに絶縁分離された半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor device in which first and second element formation regions are insulated and isolated from each other by an insulating isolation trench formed in a semiconductor substrate is known (see, for example, Patent Document 1).
このような半導体装置は、例えば、支持基板と、支持基板の表面に配置された絶縁膜と、当該絶縁膜を挟んで支持基板と反対側に配置された半導体層とを有するSOI(Silicon on Insulator)基板を用いて構成される。そして、半導体層には、第1、第2素子形成領域を取り囲むトレンチが形成されると共にトレンチ内が絶縁体で埋め込まれることにより、第1、第2素子形成領域が互いに絶縁分離される絶縁分離トレンチが構成されている。また、第1、第2素子形成領域には、ダイオードやトランジスタ等の半導体素子が形成されている。 Such a semiconductor device includes, for example, an SOI (Silicon on Insulator) having a support substrate, an insulating film disposed on the surface of the support substrate, and a semiconductor layer disposed on the opposite side of the support substrate with the insulating film interposed therebetween. ) It is configured using a substrate. In the semiconductor layer, a trench surrounding the first and second element formation regions is formed, and the trench is filled with an insulator so that the first and second element formation regions are insulated and separated from each other. A trench is formed. Also, semiconductor elements such as diodes and transistors are formed in the first and second element formation regions.
このような半導体装置は、例えば、第1、第2素子形成領域に形成された半導体素子のうち、第1素子形成領域に形成された半導体素子が外部機器と接続されることにより、外部機器との信号の送受信が可能になっている。 For example, such a semiconductor device is configured such that, among the semiconductor elements formed in the first and second element formation regions, the semiconductor element formed in the first element formation region is connected to the external device, thereby The signal can be transmitted and received.
しかしながら、このような半導体装置では、第1素子形成領域に形成された半導体素子から所定の信号を外部機器に出力する場合であったり、外部機器に電位変動が発生したりした場合等に、第1素子形成領域に形成された半導体素子に対して、ノイズが印加されることがある。そして、当該ノイズは、第1、第2素子形成領域間が絶縁分離トレンチを介して容量結合してしまうため、第2素子形成領域に形成された半導体素子に伝播してしまうという問題がある。 However, in such a semiconductor device, when a predetermined signal is output to the external device from the semiconductor element formed in the first element formation region, or when a potential fluctuation occurs in the external device, the first Noise may be applied to a semiconductor element formed in one element formation region. Then, the noise is capacitively coupled between the first and second element formation regions via the insulating isolation trench, and thus there is a problem that the noise propagates to the semiconductor element formed in the second element formation region.
このため、例えば、絶縁分離トレンチの幅を大きくする、言い換えるとトレンチに埋め込まれる絶縁体の厚さを厚くした半導体装置とすることにより、第1、第2素子形成領域間の容量を低減してノイズの伝播を抑制することが考えられる。しかしながら、このような半導体装置では、絶縁体の厚さを厚くすることにより、絶縁体から第1素子形成領域や第2素子形成領域に印加される応力が大きくなり、第1、第2素子形成領域に形成された半導体素子の特性が悪化してしまうという問題がある。 For this reason, for example, by increasing the width of the insulating isolation trench, in other words, by increasing the thickness of the insulator embedded in the trench, the capacitance between the first and second element formation regions is reduced. It is conceivable to suppress noise propagation. However, in such a semiconductor device, by increasing the thickness of the insulator, the stress applied from the insulator to the first element formation region and the second element formation region increases, and the first and second element formations are increased. There is a problem that the characteristics of the semiconductor element formed in the region are deteriorated.
本発明は上記点に鑑みて、トレンチに埋め込まれる絶縁体の厚さを厚くすることなく、第1、第2素子形成領域間でノイズが伝播することを抑制することができる半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a semiconductor device capable of suppressing the propagation of noise between first and second element formation regions without increasing the thickness of an insulator embedded in a trench. For the purpose.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、第1、第2素子形成領域(20、30)に形成された半導体素子のうち、第1素子形成領域(20)に形成された半導体素子は外部機器と接続されており、第1素子形成領域(20)と第2素子形成領域(30)との間には、第1導電型層(60)と、第1導電型層(60)に挟まれる第2導電型層(61)とが配置されており、第1、第2導電型層(60、61)の間に、オフ時に半導体層(12)の表面から埋込絶縁膜(11)に達し、第1、第2素子形成領域(20、30)との間を仕切る空乏層(63、64)が構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, of the semiconductor elements formed in the first and second element formation regions (20, 30), the first element formation region (20) is formed. The semiconductor element is connected to an external device. Between the first element formation region (20) and the second element formation region (30), the first conductivity type layer (60) and the first conductivity type layer ( 60) and a second conductivity type layer (61) sandwiched between the first and second conductivity type layers (60, 61) from the surface of the semiconductor layer (12) when turned off. Depletion layers (63, 64) that reach the film (11) and partition the first and second element formation regions (20, 30) are formed.
このような半導体装置では、例えば、第1導電型層(60)をP型層とすると共に第2導電型層(61)をN型層とした場合には、第1、第2素子形成領域(20、30)の間にPNP接合が構成されることになる。 In such a semiconductor device, for example, when the first conductivity type layer (60) is a P-type layer and the second conductivity type layer (61) is an N-type layer, the first and second element formation regions are formed. A PNP junction is formed between (20, 30).
このため、第1素子形成領域(20)に正電圧のノイズが印加された場合には、第2素子形成領域(30)側の第1導電型層(60)と第2導電型層(61)との間に逆バイアス電圧が印加されることになり、当該第1、第2導電型層(60、61)の間に構成される空乏層(63)が広がることになる。このため、第1、第2素子形成領域(20、30)の間の容量が低減され、当該ノイズが第2素子形成領域(30)に伝播することが抑制される。 Therefore, when a positive voltage noise is applied to the first element formation region (20), the first conductivity type layer (60) and the second conductivity type layer (61) on the second element formation region (30) side. ), A depletion layer (63) formed between the first and second conductivity type layers (60, 61) spreads. For this reason, the capacity | capacitance between 1st, 2nd element formation area (20, 30) is reduced, and it is suppressed that the said noise propagates to 2nd element formation area (30).
また、第1素子形成領域(20)に負電圧のノイズが印加された場合には、第1素子形成領域(20)側の第1導電型層(60)と第2導電型層(61)との間に逆バイアス電圧が印加されることになり、当該第1、第2導電型層(60、61)の間に構成される空乏層(64)が広がることになる。このため、第1、第2素子形成領域(20、30)の間の容量が低減され、当該ノイズが第2素子形成領域(30)に伝播することが抑制される。 When negative voltage noise is applied to the first element formation region (20), the first conductivity type layer (60) and the second conductivity type layer (61) on the first element formation region (20) side. A reverse bias voltage is applied between the first and second conductivity type layers (60, 61), and the depletion layer (64) is expanded. For this reason, the capacity | capacitance between 1st, 2nd element formation area (20, 30) is reduced, and it is suppressed that the said noise propagates to 2nd element formation area (30).
例えば、請求項2に記載の発明のように、半導体層(12)に、絶縁分離トレンチ(40)をそれぞれ取り囲むと共に、半導体層(12)の表面から埋込絶縁膜(11)に達し、互いに離間した状態とされている第1導電型層(60)を形成し、これら第1導電型層(60)の間に第2導電型層(61)を配置することができる。
For example, as in the invention described in
また、請求項3に記載の発明のように、 第1、第2素子形成領域(20、30)の間に、第1導電型層(60)を配置すると共に、第1導電型層(60)にトレンチ(70)を形成し、トレンチ(70)内に第2導電型層(61)を埋め込むことができる。 Further, as in the third aspect of the invention, the first conductivity type layer (60) is disposed between the first and second element formation regions (20, 30), and the first conductivity type layer (60 ) To form a trench (70), and the second conductivity type layer (61) can be embedded in the trench (70).
さらに、請求項4に記載の発明のように、請求項3に記載の発明において、トレンチ(70)の側壁に絶縁膜を配置すると共に、当該絶縁膜を介して第2導電型層(61)を埋め込むことができる。
Further, as in the invention described in claim 4, in the invention described in
また、請求項5に記載の発明のように、請求項3および4に記載の発明において、第1、2素子形成領域(20、30)のうち少なくともいずれか一方に、トレンチゲート構造を有する半導体素子を形成することができる。
Further, as in the invention described in
このような半導体装置では、トレンチゲート構造を構成するトレンチを形成する際に、第1、第2素子形成領域(20、30)の間に形成されるトレンチ(70)を同時に形成することができ、第1、第2素子形成領域(20、30)に形成されるトレンチ(70)のみを形成する工程を無くすことができる。 In such a semiconductor device, when forming the trench constituting the trench gate structure, the trench (70) formed between the first and second element formation regions (20, 30) can be formed simultaneously. The step of forming only the trench (70) formed in the first and second element formation regions (20, 30) can be eliminated.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1(a)は、本実施形態における半導体装置の断面構成を示す図、図1(b)は、図1(a)に示す半導体装置の概略平面図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1A is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 1B is a schematic plan view of the semiconductor device illustrated in FIG.
図1に示されるように、本実施形態の半導体装置は、一面を有するP型の支持基板10と、支持基板10の一面に配置される埋込絶縁膜11と、埋込絶縁膜11を挟んで支持基板10と反対側に配置されるN−型の半導体層12と、を有するSOI基板13を用いて構成されている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device of the present embodiment sandwiches a P-
そして、半導体層12には、半導体層12における第1、第2素子形成領域20、30をそれぞれ取り囲むと共に、第1、第2素子形成領域20、30を互いに絶縁分離する絶縁分離トレンチ40が形成されている。本実施形態では、絶縁分離トレンチ40は、半導体層12の表面から埋込絶縁膜11に達するトレンチ41内に酸化物や窒化物等の絶縁体42が埋め込まれることにより構成されている。
The
また、半導体層12における第1、第2素子形成領域20、30には、それぞれ所定の半導体素子が形成されている。本実施形態では、第1素子形成領域20には、ダイオードが形成されている。具体的には、このダイオードは、半導体層12の表層部に選択的に形成されたP型層21およびN+型層22と、半導体層12の表面に配置されている絶縁膜50のコンタクトホール51を介して、P型層21と電気的に接続されるアノード電極23と、N+型層22と電気的に接続されるカソード電極24とを備えた構成とされており、外部機器と電気的に接続されている。
Further, predetermined semiconductor elements are respectively formed in the first and second
第2素子形成領域30には、NPNトランジスタが形成されている。具体的には、このNPNトランジスタは、半導体層12の表層部に形成されたP型ベース領域31と、当該ベース領域31の表層部に形成されたN+型のエミッタ領域32と、ベース領域31と離間した位置に形成されたN+型のコレクタ領域33と、半導体層12の表面に配置されている絶縁膜50のコンタクトホール51を介して、ベース領域31と電気的に接続されるベース電極34と、エミッタ領域32と電気的に接続されるエミッタ電極35と、コレクタ領域33と電気的に接続されるコレクタ電極36とを備えた構成とされている。
An NPN transistor is formed in the second
また、半導体層12のうち第1素子形成領域20と第2素子形成領域30との間には、P型層60と、P型層60に挟まれるN−型層61とが配置されており、PNP接合が構成されている。そして、P型層60とN−型層61との間には、それぞれオフ時に半導体層12の表面から埋込絶縁膜11に達し、第1、第2素子形成領域20、30を仕切る空乏層が構成されている。なお、本実施形態では、P型層60が本発明の第1導電型層に相当し、N−型層61が本発明の第2導電型層に相当している。
A P-
本実施形態では、P型層60は、第1、第2素子形成領域20、30、言い換えると絶縁分離トレンチ40をそれぞれ取り囲むと共に、半導体層12の表面から埋込絶縁膜11に達する状態で形成されている。そして、各P型層60は、それぞれ離間した状態とされており、各P型層60の間にN−型層61を構成する半導体層12が位置する構成とされることにより、PNP接合が構成されている。
In the present embodiment, the P-
さらに、本実施形態では、第1、第2素子形成領域20、30の間には、半導体層12の表面に配置されている絶縁膜50のコンタクトホール51を介して、N−型層61と電気的に接続される電極62が備えられている。この電極62は、第1素子形成領域20にノイズが印加された際に、当該ノイズを外部に放出するためのものである。
Further, in the present embodiment, the N − type layer 61 is interposed between the first and second
次に、このような半導体装置にノイズが印加されたときの作動について説明する。上記半導体装置では、第1素子形成領域20に形成されているダイオードが外部機器に接続されており、当該ダイオードには、ダイオードから外部機器に所定の信号を出力したり、接続されている外部機器に電位変動が発生したりした場合等に、ノイズが印加されることになる。この場合、当該ノイズは以下のようにして第2素子形成領域30に伝播することが抑制される。図2(a)は、NPNトランジスタに対して、ダイオードに正電圧のノイズが印加されたときの半導体装置の状態を示す図であり、図2(b)は、NPNトランジスタに対して、ダイオードに負電圧のノイズが印加されたときの半導体装置の状態を示す図である。なお、図2中では、NPNトランジスタ側のP型層60とN−型層61との間に構成される空乏層を空乏層63として破線で示しており、ダイオード側のP型層60とN−型層61との間に構成される空乏層を空乏層64として破線で示している。
Next, the operation when noise is applied to such a semiconductor device will be described. In the semiconductor device, a diode formed in the first
また、NPNトランジスタに対して、ダイオードに正電圧のノイズが印加されるとは、第2素子形成領域30を取り囲む絶縁分離トレンチ40の電位に対して、第1素子形成領域20を取り囲む絶縁分離トレンチ40の電位が高くなるノイズが印加されることである。同様に、NPNトランジスタに対して、ダイオードに負電圧のノイズが印加されるとは、第2素子形成領域30を取り囲む絶縁分離トレンチ40の電位に対して、第1素子形成領域20を取り囲む絶縁分離トレンチ40の電位が低くなるノイズが印加されることである。
Further, the fact that a positive voltage noise is applied to the diode with respect to the NPN transistor means that the isolation trench surrounding the first
図2(a)に示されるように、ダイオードに正電圧のノイズが印加されたとすると、ダイオードに印加されたノイズは、絶縁分離トレンチ40を介してNPNトランジスタに伝播しようとする。このとき、NPNトランジスタ側のP型層60とN−型層61との間には逆バイアス電圧が印加されることになり、当該P型層60とN−型層61との間に構成される空乏層64が広がることになる。このため、第1、第2素子形成領域20、30の間の容量が低減され、ノイズがダイオードからNPNトランジスタに伝播することが抑制される。すなわち、第1、第2素子形成領域20、30の間でノイズが伝播することが抑制される。そして、N−型層61に残留するノイズが電極62を介して放出される。
As shown in FIG. 2A, when a positive voltage noise is applied to the diode, the noise applied to the diode tends to propagate to the NPN transistor through the
同様に、図2(b)に示されるように、ダイオードに負電圧のノイズが印加されたとすると、ダイオード側のP型層60とN−型層61との間には逆バイアス電圧が印加されることになり、当該P型層60とN−型層61との間に構成される空乏層64が広がることになる。このため、第1、第2素子形成領域20、30の間の容量が低減され、ノイズがダイオードからNPNトランジスタに伝播することが抑制される。すなわち、第1、第2素子形成領域20、30の間でノイズが伝播することが抑制される。そして、N−型層61に残留するノイズが電極62を介して放出される。
Similarly, as shown in FIG. 2B, if negative voltage noise is applied to the diode, a reverse bias voltage is applied between the P-
このような半導体装置は、例えば、次のように製造される。すなわち、まず、SOI基板13を用意し、第1、第2素子形成領域20、30に上記のようなダイオードやNPNトランジスタを形成する。その後、第1、第2素子形成領域20、30を取り囲むトレンチ41をそれぞれエッチング等により形成する。続いて、気相拡散法やイオン注入等により、トレンチ41を取り囲むP型層60を形成する。その後、トレンチ41内に絶縁体42を埋め込むことにより絶縁分離トレンチ40を構成し、絶縁膜50や電極23、24、34〜36、62を所定の半導体製造プロセスにて形成することにより、上記半導体装置が製造される。なお、もちろん、絶縁分離トレンチ40を形成した後、第1、第2素子形成領域20、30にダイオードやNPNトランジスタを形成することもできる。
Such a semiconductor device is manufactured as follows, for example. That is, first, the
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、半導体層12に、第1、第2素子形成領域20、30をそれぞれ取り囲むと共に、半導体層12の表面から埋込絶縁膜11に達するP型層60が形成されている。そして、各P型層60の間にN−型層61が位置する構成とされ、第1、第2素子形成領域20、30の間にPNP接合が構成されている。
As described above, in the semiconductor device of this embodiment, the
このため、ダイオードに正電圧のノイズが印加された場合には、NPNトランジスタ側のP型層60とN−型層61との間に逆バイアス電圧が印加されることになり、P型層60とN−型層61との間に構成される空乏層63が広がることになる。したがって、第1、第2素子形成領域20、30の間の容量が低減され、ノイズがNPNトランジスタに伝播することが抑制される。また、ダイオードに負電圧のノイズが印加された場合には、ダイオード側のP型層60とN−型層61との間に逆バイアス電圧が印加されることになり、P型層60とN−型層61との間に構成される空乏層64が広がることになる。したがって、第1、第2素子形成領域20、30の間の容量が低減され、ノイズがNPNトランジスタに伝播することが抑制される。以上より、本実施形態の半導体装置では、第1、第2素子形成領域20、30の間でノイズが伝播することを抑制することができる。
For this reason, when a positive voltage noise is applied to the diode, a reverse bias voltage is applied between the P-
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対して、第1、第2素子形成領域20、30の間にトレンチを形成し、当該トレンチに側壁絶縁膜を配置すると共にトレンチ内にP型層を埋め込んだものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図3(a)は、本実施形態における半導体装置の断面構成を示す図、図3(b)は図3(a)に示す半導体装置の概略平面図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of this embodiment is different from the first embodiment in that a trench is formed between the first and second
図3に示されるように、本実施形態の半導体装置は、第1、第2素子形成領域20、30の間に、N−型層60が配置されていると共に、N−型層60にトレンチ70が形成されている。本実施形態では、このトレンチ70は、第1素子形成領域20を取り囲むように形成されており、埋込絶縁膜11に達しない、つまり、N−型層60内にトレンチ70の底面が位置する構成とされている。そして、トレンチ70には、側壁に図示しない側壁絶縁膜が配置されていると共に、内部に側壁絶縁膜を介してP型層61が埋め込まれている。
As shown in FIG. 3, in the semiconductor device of the present embodiment, an N − type layer 60 is disposed between the first and second
すなわち、第1、第2素子形成領域20、30の間では、トレンチ70が形成されている部分において、NIPIN接合が構成されている。そして、半導体装置のオフ時において、PIN接合の間に構成される空乏層が埋込絶縁膜11に達する構成とされている。また、半導体層12の表面には、絶縁膜50のコンタクトホール51を介して、P型層61と電気的に接続される電極62が備えられている。
That is, a NIPIN junction is formed between the first and second
なお、P型層61の深さ、つまりトレンチ70の深さは、PIN接合の間に構成される空乏層が埋込絶縁膜11に達するものであればよく、P型層61およびN−型層61の不純物濃度等との関係において適宜変更可能である。また、本実施形態では、N−型層60が本発明の第1導電型層に相当し、P型層61が本発明の第2導電型層に相当している。
The depth of the P-
このような半導体装置としても、ダイオードにノイズが印加されたときに、当該ノイズがNPNトランジスタに伝播することを抑制することができる。図4(a)は、NPNトランジスタに対して、ダイオードに正電圧のノイズが印加されたときの半導体装置の状態を示す図であり、図4(b)は、NPNトランジスタに対して、ダイオードに負電圧のノイズが印加されたときの半導体装置の状態を示す図である。 Even in such a semiconductor device, when noise is applied to the diode, the noise can be prevented from propagating to the NPN transistor. FIG. 4A is a diagram illustrating a state of the semiconductor device when a positive voltage noise is applied to the diode with respect to the NPN transistor. FIG. 4B is a diagram illustrating the state of the diode with respect to the NPN transistor. It is a figure which shows the state of a semiconductor device when the noise of a negative voltage is applied.
図4(a)に示されるように、ダイオードに正電圧のノイズが印加されたとすると、ダイオードに印加されたノイズは、NPNトランジスタ側のN−型層61とP型層60との間に逆バイアス電圧が印加されることになり、空乏層63が広がることになる。このため、ダイオードからNPNトランジスタにノイズが伝播することが抑制される。すなわち、第1、第2素子形成領域20、30の間でノイズが伝播することが抑制される。そして、P型層61に残留するノイズは、電極62を介して放出される。
As shown in FIG. 4A, when a positive voltage noise is applied to the diode, the noise applied to the diode is reversed between the N − type layer 61 and the
同様に、図4(b)に示されるように、ダイオードに負電圧のノイズが印加されたとすると、ダイオード側のN−型層61とP型層60との間に逆バイアス電圧が印加されることになり、空乏層64が広がることになる。このため、ダイオードからNPNトランジスタにノイズが伝播することが抑制される。すなわち、第1、第2素子形成領域20、30の間でノイズが伝播することが抑制される。そして、P型層61に残留するノイズが電極62を介して放出される。
Similarly, as shown in FIG. 4B, if negative voltage noise is applied to the diode, a reverse bias voltage is applied between the N - type layer 61 and the P-
このような半導体装置としても、第1、第2素子形成領域20、30の間にNIPIN接合が構成されるので、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Even in such a semiconductor device, since the NIPIN junction is formed between the first and second
さらに、本実施形態では、トレンチ70を埋込絶縁膜11に達しない半導体装置とすることにより、トレンチを埋込絶縁膜まで達するものとした半導体装置と比較して、次の効果がある。すなわち、埋込絶縁膜まで達するトレンチを形成した場合には、トレンチにより埋込絶縁膜に応力が印加されることになるため埋込絶縁膜の寿命が低下することになる。しかしながら、本実施形態では、トレンチ70を埋込絶縁膜11に達しない構造とし、PIN接合の間に構成される空乏層のみを埋込絶縁膜11に達するようにしているので、埋込絶縁膜11の寿命が低下することを抑制しつつ、第1、第2素子形成領域20、30の間でノイズが伝播することを抑制することができる。
Furthermore, in the present embodiment, by making the trench 70 a semiconductor device that does not reach the buried insulating
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第2実施形態に対して、第2素子形成領域30にトレンチゲート構造を有する半導体素子を形成したものであり、その他に関しては第2実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図5(a)は、本実施形態における半導体装置の断面構成を示す図、図5(b)は図5(a)に示す半導体装置の概略平面図である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of this embodiment is obtained by forming a semiconductor element having a trench gate structure in the second
図5に示されるように、本実施形態の半導体装置は、第1素子形成領域20を挟んでダイオードが形成されている第2素子形成領域30と反対側の第2素子形成領域30にトレンチゲート構造を有する半導体素子を形成したものである。本実施形態では、この半導体素子は、次のように構成されている。
As shown in FIG. 5, the semiconductor device of this embodiment includes a trench gate in the second
すなわち、半導体層12には、表層部にP型のチャネル形成領域81が形成されており、チャネル形成領域81内の表層部にN+型ソース領域82と、当該N+型ソース領域82と隣接して形成されるP+型コンタクト領域83が形成されている。また、半導体層12の表層部には、チャネル形成領域81とは離間した位置にN+型ドレイン領域84が形成されている。さらに、半導体層12には、N+型ソース領域82と、N+型ドレイン領域84との間に位置するチャネル形成領域81を貫通するトレンチ85が形成されており、トレンチの側壁に図示しないゲート絶縁膜が配置されていると共に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極86が形成されている。
That is, in the
半導体層12の表面には、絶縁膜50に形成されたコンタクトホール51を介して、N+型ソース領域82と電気的に接続される図示しないソース電極、P+型コンタクト領域83と電気的に接続される電極87、N+型ドレイン領域84と電気的に接続されるドレイン電極88が備えられている。また、半導体層12の表面には、図示しないゲート絶縁膜を介して、ゲート電極86と接続されているプレーナゲート電極89が備えられている。そして、チャネル形成領域81とN+型ドレイン領域84との間にはLOCOS酸化膜90が形成されている。
On the surface of the
このような半導体素子は、ゲート電極86、89に正電圧を印加したとき、P型のチャネル形成領域81におけるゲート電極86に対向する部位およびプレーナゲート電極89に対向する部位に反転層が形成され、当該反転層を介してN+型ドレイン領域84とN+型ソース領域82との間に電流が流れる。
In such a semiconductor element, when a positive voltage is applied to the
このような半導体装置では、トレンチゲート構造を構成するトレンチ86を形成する際に、第1、第2素子形成領域20、30の間に形成されるトレンチ70を同時に形成することができ、トレンチ70のみを形成する工程を無くすことができつつ、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
In such a semiconductor device, when forming the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対して、支持基板10にPNP接合を形成したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図6(a)は、本実施形態における半導体装置の断面構成を示す図、図6(b)は図6(a)に示す支持基板10のうち埋込絶縁膜11側と反対側の裏面模式図である。なお、図6(b)は断面ではないが、理解をし易くするために、P型層10aにハッチングを施してある。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of the present embodiment is obtained by forming a PNP junction on the
図6に示されるように、本実施形態の半導体装置は、支持基板10にPNP接合が構成されている。具体的には、支持基板10には、裏面から埋込絶縁膜11に達するP型層10aと、裏面から埋込絶縁膜11に達するN型層10bとが交互に配置されている。そして、P型層10aおよびN型層10bの平面パターンはそれぞれ正方形状とされており、P型層10aおよびN型層10bにより市松模様が構成されている。また、P型層10aおよびN型層10bの一辺は、第1、第2素子形成領域20、30をそれぞれ取り囲む絶縁分離トレンチ40の間の間隔以下とされている。すなわち、支持基板10のうち第1、第2素子形成領域20、30の間の部分と対向する位置にPNP接合が構成されるようになっている。
As shown in FIG. 6, in the semiconductor device of this embodiment, a PNP junction is formed on the
このような半導体装置では、例えば、ダイオードに正電圧のノイズが印加されると、当該ノイズが埋込絶縁膜11を介して支持基板10に伝播することがあるが、支持基板10に伝播したノイズは、N型層10bとP型層10aとの間に構成される空乏層によりN型層10bからP型層10aに伝播することが抑制される。同様に、ダイオードに負電圧のノイズが印加されると、支持基板10に伝播したノイズは、P型層10aとN型層10bとの間に構成される空乏層によりP型層10aからN型層10bに伝播することが抑制される。したがって、このような半導体装置では、ダイオードにノイズが印加されたとき、当該ノイズが支持基板10を介してNPNトランジスタに伝播すること、言い換えると、ノイズが第1素子形成領域20から支持基板10を介して第2素子形成領域30に伝播することを抑制しつつ、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
In such a semiconductor device, for example, when a positive voltage noise is applied to the diode, the noise may propagate to the
なお、このような半導体装置の支持基板10は、例えば、支持基板10にイオン注入によりN型層10bを形成したり、支持基板10にトレンチを形成すると共に当該トレンチ内にN型層10bを埋め込むこと等により製造される。
Note that the
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対して、パッドを第1素子形成領域20に隣接する位置に備えたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図7(a)は、本実施形態における半導体装置の断面構成を示す図、図7(b)は図7(a)に示す半導体装置の概略平面図である。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the pad is provided at a position adjacent to the first
図7に示されるように、本実施形態の半導体装置は、第1素子形成領域20に隣接する位置にパッド100が備えられている。そして、第1素子形成領域20とパッド100との間には、PNP接合が存在しない構成とされている。具体的には、P型層60は、絶縁分離トレンチ40のうちパッド100側に位置する部分の外側に形成されていない構成とされている。本実施形態の半導体装置のように、第1素子形成領域20に隣接する位置にパッド100が配置される場合には、第1素子形成領域20とパッド100との間にPNP接合を構成しないこともできる。
As shown in FIG. 7, the semiconductor device of this embodiment includes a
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対して、複数の第1素子形成領域20が隣接して備えられていると共に複数の第2素子形成領域30が隣接して備えられているものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図8は、本実施形態における半導体装置の概略平面図である。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of this embodiment is provided with a plurality of first
図8に示されるように、本実施形態の半導体装置は、複数の第1素子形成領域20が隣接して備えられていると共に、複数の第2素子形成領域30が隣接して備えられている。そして、半導体層12には、複数の第1素子形成領域20の全体を囲むP型層60が形成されていると共に、複数の第2素子形成領域30の全体を囲むP型層60が形成されており、これらP型層60の間にN−型層61が配置されている。
As shown in FIG. 8, the semiconductor device of this embodiment includes a plurality of first
このような半導体装置としても、第1素子形成領域20と第2素子形成領域30との間にPNP接合が構成されるため、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Even in such a semiconductor device, since a PNP junction is formed between the first
(他の実施形態)
上記各実施形態では、第1素子形成領域20にダイオードが形成されていると共に第2素子形成領域30にNPNトランジスタが形成されている例について説明したが、もちろん第1、第2素子形成領域20、30に形成される素子はこれに限定されるものではなく、例えば、第1、第2素子形成領域20、30にLDMOSや抵抗、キャパシタ等の素子を形成することもできる。
(Other embodiments)
In each of the embodiments described above, the example in which the diode is formed in the first
また、上記第1、4〜6実施形態では、第1導電型層をP型層60とすると共に第2導電型層をN−型層61として説明したが、もちろん第1導電型をN型層(N−型層)とする共に第2導電型をP型層とすることもできる。同様に、上記第2、第3実施形態では、第1導電型層をN−型層60とすると共に第2導電型層をP型層61として説明したが、もちろん第1導電型層をP型層とする共に第2導電型層をN型層(N−型層)とすることもできる。
In the first and fourth to sixth embodiments, the first conductivity type layer is described as the P-
さらに、上記各実施形態では、第1、第2素子形成領域20、30の間に電極62が備えられている例について説明したが、もちろん電極62が備えられていない構成とすることもできる。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the example in which the
また、上記第2実施形態では、第1素子形成領域20を取り囲むトレンチ70が形成されている例について説明したが、例えば、第2素子形成領域20を取り囲むトレンチ70が形成されていてもよい。このような半導体装置としても、第1、第2素子形成領域20、30の間にNIPIN接合が構成されるため、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
Moreover, although the said 2nd Embodiment demonstrated the example in which the
さらに、上記第2実施形態において、トレンチ70の側壁に側壁絶縁膜を配置せず、直接トレンチ70の内部にP型層61を埋め込むこともできる。このような半導体装置としても、第1、第2素子形成領域20、30の間にNPN接合が構成されるため、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
Further, in the second embodiment, the P-
また、上記第3実施形態では、第2素子形成領域30にトレンチゲート構造を有する半導体素子を形成した例について説明したが、もちろん第1素子形成領域20にトレンチゲート構造を有する半導体素子を形成することもできる。
In the third embodiment, the example in which the semiconductor element having the trench gate structure is formed in the second
さらに、上記第5実施形態では、第1素子形成領域20に隣接して配置されるものとしてパッド100を例に挙げて説明したが、例えば、半導体層12の表面にポリキャパシタ等を備えた場合についても、第1素子形成領域20とポリキャパシタとの間の部分にPNP接合を構成しないこともできる。すなわち、半導体層12の表面にパッド100や素子等が配置される場合には、第1素子形成領域20のうちパッド100や素子等が配置される側の部分にPNP接合が構成されていないものとすることができる。
Furthermore, in the fifth embodiment, the
そして、上記各実施形態を組み合わせた半導体装置とすることもできる。例えば、第2実施形態を第4〜第6実施形態に組み合わせて、第1、第2素子形成領域20、30の間にトレンチ70を形成すると共に、トレンチ70の側壁に側壁絶縁膜を配置し、当該側壁絶縁膜を介してP型層60を埋め込むことができる。また、第3実施形態を第4〜6実施形態に組み合わせて、半導体層12にトレンチゲート構造を有する半導体素子を形成することができる。さらに、第4実施形態を第2、3、5、6実施形態に組み合わせて支持基板10にPNP接合を形成することができる。そして、第5実施形態を第2〜4、6実施形態に組み合わせて、パッド100が第1素子形成領域20と隣接して配置されている場合には、第1素子形成領域20とパッド100との間にPNP接合を構成しないこともできる。また、第6実施形態を第2、3実施形態に組み合わせて、複数の第1素子形成領域20が隣接して配置されていると共に、複数の第2素子形成領域30が隣接して配置されている場合には、複数の第1素子形成領域20を取り囲むトレンチ70を形成すると共に、当該トレンチ70の側壁に側壁絶縁膜を配置し、当該側壁絶縁膜を介してP型層60を埋め込むことができる。同様に、第6実施形態を第4、5実施形態に組み合わせて、複数の第1素子形成領域20が隣接して配置されていると共に、複数の第2素子形成領域30が隣接して配置されている場合には、複数の第1素子形成領域20を取り囲むP型層60を形成すると共に、複数の第2素子形成領域30を取り囲むP型層60を形成することもできる。
And it can also be set as the semiconductor device which combined said each embodiment. For example, the second embodiment is combined with the fourth to sixth embodiments to form the
また、上記各実施形態では、第1、第2素子形成領域20、30の間にPNP接合を構成するものを説明したが、例えば、第1素子形成領域20同士の間にPNP接合を構成してもよいし、第2素子形成領域30同士の間にPNP接合を構成してもよい。すなわち、隣接する二つの素子形成領域の間にPNP接合を構成することもできる。
In each of the embodiments described above, the PNP junction is configured between the first and second
13 SOI基板
20 第1素子形成領域
30 第2素子形成領域
40 絶縁分離トレンチ
60 P型層
61 N−型層
63、64 空乏層
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1、第2素子形成領域(20、30)に形成された半導体素子のうち、前記第1素子形成領域(20)に形成された半導体素子は外部機器と接続されており、
前記第1素子形成領域(20)と第2素子形成領域(30)との間には、第1導電型層(60)と、前記第1導電型層(60)に挟まれる第2導電型層(61)とが配置されており、前記第1、第2導電型層(60、61)の間に、オフ時に前記半導体層(12)の表面から前記埋込絶縁膜(11)に達し、前記第1、第2素子形成領域(20、30)との間を仕切る空乏層(63、64)が構成されていることを特徴とする半導体装置。 A support substrate (10) having one surface, a buried insulating film (11) disposed on the one surface of the support substrate (10), and the support substrate (10) sandwiching the buried insulating film (11). Of the semiconductor substrate (13) having the semiconductor layer (12) disposed on the opposite side, the semiconductor layer (12) includes the first and second element formation regions (20, 20) in the semiconductor layer (12). 30) and insulating isolation trenches (40) for insulatingly isolating the first and second element formation regions (20, 30) from each other, and forming the first and second element formation regions (20, 30). In a semiconductor device in which a semiconductor element is formed in
Of the semiconductor elements formed in the first and second element formation regions (20, 30), the semiconductor element formed in the first element formation region (20) is connected to an external device,
Between the first element formation region (20) and the second element formation region (30), a first conductivity type layer (60) and a second conductivity type sandwiched between the first conductivity type layers (60). A layer (61) is disposed between the first and second conductivity type layers (60, 61) and reaches the buried insulating film (11) from the surface of the semiconductor layer (12) when turned off. The semiconductor device is characterized in that a depletion layer (63, 64) for partitioning the first and second element formation regions (20, 30) is formed.
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