JP2760401B2 - Dielectric separation substrate and semiconductor device - Google Patents

Dielectric separation substrate and semiconductor device

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JP2760401B2 JP63288955A JP28895588A JP2760401B2 JP 2760401 B2 JP2760401 B2 JP 2760401B2 JP 63288955 A JP63288955 A JP 63288955A JP 28895588 A JP28895588 A JP 28895588A JP 2760401 B2 JP2760401 B2 JP 2760401B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体集積回路装置の基板及び半導体装置
に係り、特に、半導体集積回路装置の高耐圧、大電流、
高集積化のために用いて好適な誘電体分離基板及び半導
体装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate of a semiconductor integrated circuit device and a semiconductor device.
The present invention relates to a dielectric isolation substrate and a semiconductor device suitable for high integration.

[従来の技術] 近年、家電、自動車等の技術分野において、パワー用
の半導体集積回路装置に対する要求が高まつている。こ
の種半導体集積回路装置は、高耐圧(100V以上)、大電
流(1A以上)の出力素子と、トランジスタ・トランジス
タ・ロジツク(TTL)回路とコンパチブルな低電圧、低
電流素子から成る信号処理回路とを、モノリシックに集
積化したものである。
[Related Art] In recent years, demands for power semiconductor integrated circuit devices are increasing in technical fields such as home appliances and automobiles. This type of semiconductor integrated circuit device has a high breakdown voltage (100 V or more), large current (1 A or more) output element, and a signal processing circuit composed of a low voltage and low current element compatible with a transistor-transistor logic (TTL) circuit. Are monolithically integrated.

このようなパワー用の半導体集積回路装置に関する従
来技術として、例えば、特開昭60−80243号公報等に記
載された技術が知られている。
As a conventional technique related to such a power semiconductor integrated circuit device, for example, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-80243 is known.

以下、この種半導体集積回路装置の従来技術を図面に
より説明する。
The prior art of this type of semiconductor integrated circuit device will be described below with reference to the drawings.

第7図は従来技術による半導体集積回路装置のための
誘電体分離基板の構造を示す断面図、第8図はその製造
方法を説明する図、第9図(a)は分離溝の断面図、第
9図(b)は島コーナ付近の平面図である。第7図〜第
9図において、1は大電流素子用単結晶Si領域、2は小
電流素子用単結晶Si領域、3は酸化膜、4は高濃度不純
物埋込み層、5は支持基板材、9は大電流素子形成用単
結晶部、15は基板、18は分離溝、25は溝エツチ窓、27は
単結晶層、29は大電流素子、32は単結晶島である。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure of a dielectric isolation substrate for a semiconductor integrated circuit device according to the prior art, FIG. 8 is a view for explaining the manufacturing method, FIG. 9 (a) is a sectional view of an isolation groove, FIG. 9 (b) is a plan view near the island corner. 7 to 9, 1 is a single crystal Si region for a large current element, 2 is a single crystal Si region for a small current element, 3 is an oxide film, 4 is a high concentration impurity buried layer, 5 is a support substrate material, 9 is a single crystal part for forming a large current element, 15 is a substrate, 18 is a separation groove, 25 is a groove etching window, 27 is a single crystal layer, 29 is a large current element, and 32 is a single crystal island.

従来技術による誘電体分離基板は、第7図に示すよう
に、支持基板材5内に、Si酸化膜3等による誘電体分離
膜により絶縁されて設けられた複数の単結晶島32と、支
持基板材5と電気的に分離されていない大電流素子形成
用単結晶部9による単結晶島とが形成されて構成されて
いる。大電流素子形成用単結晶部9は、大電流素子用単
結晶Si領域1を形成しており、図示例では、高耐圧、大
電流のnpnトランジスタが、基板の第1の主面23に形成
されたベース28と、基板の第2の主面24によるコレクタ
30とにより、大電流素子29として形成されている。ま
た、単結晶島32は、基板の第1の主面23にのみ露出して
他の部分が酸化膜で覆われ、低耐圧、低電流素子用単結
晶領域2を形成しており、図示例では、それぞれ、抵
抗、npnトランジスタ、ダイオードが形成されている。
酸化膜3は、単結晶領域1,2相互間を絶縁分離するもの
であり、これにより素子間の高電圧分離を可能にしてい
る。大電流素子形成用単結晶部9の底面は、熱伝導率の
低い絶縁膜3で覆われておらず、また、基板の第2主面
24が実装パツケージに接着される熱伝導率の大きい金属
と接触している。このため、大電流素子29は、良好な放
熱を行うことが可能となり、大電力化することが可能で
ある。
As shown in FIG. 7, a dielectric isolation substrate according to the prior art includes a plurality of single crystal islands 32 provided in a support substrate material 5 and insulated by a dielectric isolation film such as a Si oxide film 3 or the like. A single crystal island is formed by the large current element forming single crystal portion 9 which is not electrically separated from the substrate material 5. The single-crystal portion 9 for forming a large-current element forms the single-crystal Si region 1 for a large-current element. In the illustrated example, a high-breakdown-voltage, large-current npn transistor is formed on the first main surface 23 of the substrate. With the base 28 and the second main surface 24 of the substrate
With 30, a large current element 29 is formed. The single crystal island 32 is exposed only on the first main surface 23 of the substrate and the other portion is covered with an oxide film to form the single crystal region 2 for a low breakdown voltage and low current element. In, a resistor, an npn transistor, and a diode are respectively formed.
The oxide film 3 insulates and separates the single crystal regions 1 and 2 from each other, thereby enabling high voltage separation between elements. The bottom surface of the single crystal portion 9 for forming a large current element is not covered with the insulating film 3 having low thermal conductivity, and the second main surface of the substrate is formed.
24 are in contact with a metal having high thermal conductivity bonded to the mounting package. For this reason, the large current element 29 can satisfactorily dissipate heat and can increase power.

このような構成を有する誘電体分離基板の製造方法
を、第8図により以下に説明する。
A method for manufacturing a dielectric isolation substrate having such a configuration will be described below with reference to FIG.

(1)結晶面(100)の基板15に高濃度不純物埋込層4
を熱拡散法により形成した後、フオトリソグラフイー技
術により、分離のための溝成形用の溝エツジ窓25を形成
する[第8図(a)]。
(1) High concentration impurity buried layer 4
Is formed by a thermal diffusion method, and a groove edge window 25 for forming a groove for separation is formed by photolithography (FIG. 8A).

(2)次に、KOH水溶液及びアルコールの混合液による
アルカリエツチング液等を用い、いわゆる異方性エツチ
ングを施すことにより、分離溝18を形成する[第8図
(b)]。
(2) Next, a separation groove 18 is formed by performing a so-called anisotropic etching using an alkaline etching solution of a mixed solution of a KOH aqueous solution and an alcohol [FIG. 8 (b)].

(3)次に、基板15の溝18を形成した面に、絶縁分離用
の酸化膜3を形成し、大電流素子用単結晶Si領域1とな
る部分の酸化膜3を除去する。次に、その上に、Si層を
約500μmの厚さに気相成長させて支持基板材5を形成
する。この場合、絶縁膜3が形成された面上には、多結
晶層による支持基板材5が、絶縁膜3が除去されている
部分の高濃度不純物埋込層4の面上には単結晶層27によ
る支持基板材5が形成される。この単結晶層27は、大電
流素子29の電流通路となるため、高濃度の不純物が添加
されて低抵抗化される[第8図(c)]。
(3) Next, an oxide film 3 for insulating isolation is formed on the surface of the substrate 15 where the groove 18 is formed, and the oxide film 3 in a portion to be the single crystal Si region 1 for a large current element is removed. Next, a support substrate material 5 is formed thereon by vapor-phase growing a Si layer to a thickness of about 500 μm. In this case, a support substrate material 5 made of a polycrystalline layer is provided on the surface on which the insulating film 3 is formed, and a single crystal layer is provided on the surface of the high-concentration impurity buried layer 4 where the insulating film 3 is removed. 27, the supporting substrate material 5 is formed. Since the single crystal layer 27 becomes a current path of the large current element 29, the resistance is reduced by adding a high concentration impurity [FIG. 8 (c)].

(4)次に、基板15の分離溝18を設けない背面を研磨、
あるいは、エツチング等により除去し、絶縁膜3を露出
させる。これにより、基板15の一部であつた領域が、絶
縁膜3で覆われた単結晶島32と、絶縁膜3でその周囲が
囲まれた単結晶部9による島とに分離され、誘電体分離
基板が完成する[第8図(d)]。
(4) Next, the back surface of the substrate 15 without the separation groove 18 is polished,
Alternatively, the insulating film 3 is exposed by etching or the like to expose the insulating film 3. As a result, the region that is a part of the substrate 15 is separated into a single crystal island 32 covered with the insulating film 3 and an island formed by the single crystal part 9 surrounded by the insulating film 3, and The separation substrate is completed [FIG. 8 (d)].

(5)完成した誘電体物理基板内に、通常のホトリソグ
ラフイー工程、酸化、拡散、膜形成工程等を経て素子を
形成する[第8図(e)]。
(5) An element is formed in the completed dielectric physical substrate through a usual photolithography step, oxidation, diffusion, film forming step, etc. [FIG. 8 (e)].

前述のように形成される誘電体分離基板内の半導体素
子において、大電流素子29としてのnpnトランジスタの
ベース28とコレクタ30との間の耐圧は、基板内の素子が
形成される部分(以下島という)における不純物濃度の
最も低い単結晶部(以下i層ともいう)の厚さによつて
制限される。すなわち、i層の厚さ31が大きいほど、高
い耐圧の素子を得ることができることになり、高耐圧が
要求される大電流素子形成用の島は、そのi層が素子の
耐圧要求を満たすだけの厚さが必要である。
In the semiconductor element in the dielectric isolation substrate formed as described above, the breakdown voltage between the base 28 and the collector 30 of the npn transistor as the large current element 29 depends on the portion of the substrate where the element is formed (hereinafter referred to as island). Is limited by the thickness of the single crystal portion (hereinafter also referred to as i-layer) having the lowest impurity concentration. That is, as the thickness 31 of the i-layer is larger, an element having a higher withstand voltage can be obtained, and the island for forming a large current element which requires a higher withstand voltage only has the i-layer satisfying the withstand voltage requirement of the element. Is required.

一方、低電流素子が形成される単結晶用島32における
i層の厚さは、高耐圧素子用の島ほど必要でなく、半導
体装置の集積度の面からはむしろ極力薄い方が望まし
い。
On the other hand, the thickness of the i-layer in the single crystal island 32 on which the low current element is formed is not as required as the island for the high breakdown voltage element, and it is preferable that the thickness be as thin as possible from the viewpoint of the degree of integration of the semiconductor device.

以下、これについて第9図により説明する。 Hereinafter, this will be described with reference to FIG.

一般に、単結晶島の厚さ、すなわち、i層の厚さを厚
くするには、分離溝18の形成時に、分離溝18を深くエツ
チングすればよい。第9図(a)にその断面を示すよう
に、分離溝18は、略3角形をしているので、分離溝18を
深くエツチングすると、その溝幅が大きくなる。また、
分離溝18を深くエツチングするには、そのエツチング時
間が長くなり、この結果、分離溝18が交叉する部分で、
分離溝の溝幅はさらに大きくなる。このため、第9図
(b)に単結晶島32の底部平面を示すように、パラメー
タxで示す島に対する侵触量が大きくなり、島32のコー
ナー付近が侵触されることになる。
Generally, in order to increase the thickness of the single crystal island, that is, the thickness of the i-layer, the isolation groove 18 may be etched deeply when the isolation groove 18 is formed. As shown in FIG. 9 (a), the separation groove 18 has a substantially triangular shape. Therefore, when the separation groove 18 is deeply etched, its groove width becomes large. Also,
In order to etch the separation groove 18 deeply, the etching time becomes longer, and as a result, at the portion where the separation groove 18 intersects,
The width of the separation groove is further increased. For this reason, as shown in the bottom plane of the single crystal island 32 in FIG. 9B, the amount of invasion of the island indicated by the parameter x becomes large, and the vicinity of the corner of the island 32 is invaded.

すなわち、高耐圧素子のためにi層の厚さを増すため
に、分離溝を深くすると、分離溝の幅が広がり、さら
に、単結晶島のコーナーが侵触を受けて、島の平面寸法
が小さくなるとともに、島内のi層の厚さが均一にでき
なくなる場合が生じ、島形状の再現性が悪化し、形成し
た素子の歩留りも悪化する。従つて、前述した従来技術
は、このような問題を回避するため、島の最小寸法が制
限されていた。
That is, when the depth of the separation groove is increased to increase the thickness of the i-layer for the high withstand voltage element, the width of the separation groove is widened, and the corner of the single crystal island is invaded, so that the planar dimension of the island is reduced. At the same time, the thickness of the i-layer in the island may not be uniform, and the reproducibility of the island shape is deteriorated, and the yield of the formed element is also deteriorated. Therefore, in the above-described prior art, the minimum size of the island is limited in order to avoid such a problem.

[発明が解決しようとする課題] 前述したように、前記従来技術は、短結晶島の厚さを
増そうとするほど、島の最小寸法が大きく制限されるこ
とになり、不必要に大きな島を作製しなければならない
場合があり、また島の厚さを極力小さくして集積度を向
上させようとすると高耐圧、大電流素子の耐圧が低下し
てしまうという問題点を有している。すなわち、第8図
により説明した製造方法から明らかなように、島の厚さ
は全素子で同一となる。従つて、高耐圧大電流素子用の
単結晶島9のi層を、この素子の耐圧を確保できる厚さ
とすると、他の低圧低電流素子のための単結晶島32の厚
さも、それにつれて厚くなり、このため、最小島寸法が
大きくなるとともに、集積度を上げることができなくな
るという問題点を有している。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the prior art, as the thickness of the short crystal island is increased, the minimum dimension of the island is greatly limited, and an unnecessary large island is required. In some cases, there is a problem that the withstand voltage of a high-voltage element and a large-current element is reduced when the thickness of the island is reduced as much as possible to improve the degree of integration. That is, as is apparent from the manufacturing method described with reference to FIG. 8, the thickness of the island is the same for all the elements. Accordingly, if the i-layer of the single crystal island 9 for the high-voltage high-current element is made thick enough to ensure the withstand voltage of this element, the thickness of the single-crystal island 32 for the other low-voltage low-current element also increases accordingly. Therefore, there is a problem that the minimum island size becomes large and the degree of integration cannot be increased.

さらに、前述の従来技術は、次のような問題点を有し
ている。すなわち、第8図により説明した製造方法にお
いて、第8図(c)のSiの気相成長及び第8図(e)の
素子形成工程における高温長時間の熱処理により、高濃
度に不純物が添加された単結晶層27及び高濃度埋込み層
4から、不純物が、i層である素子が形成される島9内
に、第8図(c),(e)に矢印で示すように拡散す
る。このとき、単結晶層27内の不純物は、高濃度埋込み
層4内の不純物と異なる材料が用いられており、この単
結晶層27内の不純物の方が多く高濃度埋込み層4を通過
して島9内に拡散する。このため、前記従来技術は、i
層の厚さが、薄くなつてしまうことになり、この影響を
受けることなく、この島内に形成される素子の高耐圧を
確保するには、前述の不純物拡散を考慮して島の厚さを
大きくしなければならず、低圧低電流素子の集積度を小
さくしてしまうという問題点を生じる。
Further, the above-described conventional technology has the following problems. That is, in the manufacturing method described with reference to FIG. 8, high-concentration impurities are added by the high-temperature and long-time heat treatment in the Si vapor phase growth in FIG. 8C and the device forming step in FIG. 8E. Impurities diffuse from the single crystal layer 27 and the high-concentration buried layer 4 into the island 9 where the element, which is the i-layer, is formed, as shown by arrows in FIGS. 8 (c) and 8 (e). At this time, a material different from the impurity in the high concentration buried layer 4 is used as the impurity in the single crystal layer 27, and the impurity in the single crystal layer 27 passes through the high concentration buried layer 4 in a larger amount. Spread in island 9. For this reason, the prior art is based on i
The thickness of the layer is reduced, and in order to ensure the high withstand voltage of the element formed in this island without being affected by this, the thickness of the island must be adjusted in consideration of the impurity diffusion described above. It must be increased, which causes a problem that the degree of integration of the low-voltage low-current element is reduced.

また、前述した第8図(c)におけるSi層の成長工程
において、不純物を高濃度にドープするために、その堆
積速度を小さくしている。従つて、高温の気相成長時
に、酸化膜3が成長用のキヤリアガスであるH2ガスの雰
囲気に長時間さらされることになる。このため、前記従
来技術は、H2ガスによる酸化膜3のエツチング作用が顕
著になり、酸化膜3が薄くなつたり、ピンホールの発生
が増加し、半導体集積回路装置の完成後、素子間耐圧の
歩留りが悪化するという問題点を有している。
In the above-described step of growing the Si layer in FIG. 8 (c), the deposition rate is reduced in order to dope impurities at a high concentration. Therefore, during high-temperature vapor phase growth, oxide film 3 is exposed to an atmosphere of H 2 gas, which is a carrier gas for growth, for a long time. For this reason, in the prior art, the etching effect of the oxide film 3 by the H 2 gas becomes remarkable, the thickness of the oxide film 3 becomes thinner, and the occurrence of pinholes increases. Has a problem that the yield is deteriorated.

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決
し、高耐圧素子の耐圧を維持しつつ島厚を薄くして回路
の集積度を向上させた半導体装置用の誘電体分離基板及
び半導体装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to reduce the island thickness while maintaining the breakdown voltage of a high breakdown voltage element, thereby improving the degree of circuit integration and a semiconductor device. It is to provide a device.

[課題を解決するための手段] 本発明によれば前記目的は、絶縁膜で覆われた第1の
単結晶領域と、部分的に絶縁膜で覆われた第2の単結晶
領域と、絶縁膜で覆われていない第3の単結晶領域とを
備え、これら第1〜第3の単結晶領域が同一不純物濃度
であり、前記第3の単結晶領域が第4の単結晶領域に覆
われて構成される誘電体分離基板において、前記第4の
単結晶領域が、低濃度不純物層と高濃度不純物層とによ
り構成され、かつ、前記低濃度不純物層を、前記第2、
第3の単結晶領域に接して設けたことにより、また、前
記第2の単結晶領域内に設けられる埋込み層と、前記第
4の単結晶領域内に高濃度不純物層とを接続する埋込み
層をさらに備えたことにより達成される。
Means for Solving the Problems According to the present invention, the object is to provide a first single crystal region covered with an insulating film, a second single crystal region partially covered with an insulating film, A third single crystal region not covered with a film, wherein the first to third single crystal regions have the same impurity concentration, and the third single crystal region is covered by a fourth single crystal region. In the dielectric isolation substrate configured as described above, the fourth single crystal region is formed of a low concentration impurity layer and a high concentration impurity layer, and the low concentration impurity layer is formed of the second,
A buried layer provided in contact with the third single-crystal region and connecting a buried layer provided in the second single-crystal region to a high-concentration impurity layer in the fourth single-crystal region; This is achieved by further providing

[作用] 支持基板材を成長させる最初の段階で、低濃度不純物
領域を所定の厚さに形成し、その後、高濃度不純物層を
成長させる。熱処理工程において、前記高濃度不純物領
域から低濃度不純物領域へ不純物が拡散され、低濃度不
純物領域内に濃度の遷移領域が形成される。このため、
島のi層内への不純物の拡散は、前記遷移領域で防げら
れ小さくなり、不純物のi層の拡散量及び拡散深さが小
さくなり、あるいは全く生じないことになり、島の厚さ
を薄くしても、耐圧に必要なi層の厚さを確保すること
ができる。
[Operation] In the first stage of growing the support substrate material, a low-concentration impurity region is formed to a predetermined thickness, and then a high-concentration impurity layer is grown. In the heat treatment step, the impurity is diffused from the high-concentration impurity region to the low-concentration impurity region, and a transition region having a high concentration is formed in the low-concentration impurity region. For this reason,
The diffusion of the impurity into the i-layer of the island is prevented and reduced in the transition region, and the diffusion amount and the diffusion depth of the i-layer of the impurity are reduced or are not generated at all, and the thickness of the island is reduced. Even so, the thickness of the i-layer required for the withstand voltage can be ensured.

また、素子の耐圧に必要な、最小濃度層であるi層あ
るいは低濃度層の一部分を支持基板材中に成長させるこ
とができ、島内における耐圧に必要な厚さを小さくでき
る。すなわち、小さい島厚で高耐圧化を実現することが
できる。
In addition, a part of the i-layer or the low-concentration layer, which is the minimum concentration layer necessary for the breakdown voltage of the element, can be grown in the support substrate material, and the thickness required for the breakdown voltage in the island can be reduced. That is, a high withstand voltage can be realized with a small island thickness.

さらに、絶縁膜である酸化膜に接して支持基板材の低
濃度不純物領域を成長させているので、この成長初期段
階における成長速度を大きくでき、酸化膜がキヤリアガ
スであるH2ガス雰囲気にさらされる時間が小さくなり、
酸化膜のエツチング量を小さくすることができる。これ
により、素子間絶縁耐圧の歩留りを向上させることが可
能となる。
Furthermore, since the low-concentration impurity region of the supporting substrate material is grown in contact with the oxide film as the insulating film, the growth rate in the initial stage of the growth can be increased, and the oxide film is exposed to the H 2 gas atmosphere as the carrier gas. The time becomes smaller,
The etching amount of the oxide film can be reduced. As a result, it is possible to improve the yield of the withstand voltage between elements.

[実施例] 以下、本発明による誘電体分離基板及び半導体装置の
一実施例を図面により詳細に説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the dielectric isolation substrate and the semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例の構成を示す平面図、
第2図は第1図におけるA−A′の断面図、第3図は本
発明の第2の実施例の構成を示す断面図、第4図は本発
明の第3の実施例の構成を示す断面図、第5図は第1及
び第2の実施例の製造方法を説明する図、第6図は第3
の実施例の製造方法を説明する図である。第1図〜第6
図において、6はn型低濃度成長層、7はp型高濃度成
長層、8は単結晶領域の主面、10はn型中濃度成長層、
11は第1の酸化膜、12は第2の酸化膜、13,14はn型高
濃度成長層、17は溝であり、他の符号は第7図〜第9図
と同一である。
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a first embodiment of the present invention,
2 is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view for explaining the manufacturing method of the first and second embodiments, and FIG.
FIG. 6 is a view for explaining a manufacturing method according to the example. Figures 1 to 6
In the figure, 6 is an n-type low concentration growth layer, 7 is a p-type high concentration growth layer, 8 is a main surface of a single crystal region, 10 is an n-type medium concentration growth layer,
Numeral 11 denotes a first oxide film, numeral 12 denotes a second oxide film, numerals 13 and 14 denote n-type high-concentration growth layers, numeral 17 denotes a groove, and other symbols are the same as those in FIGS.

本発明の第1の実施例は、第1図及び第2図に示すよ
うに、基板を貫通する、高耐圧、大電流の素子を形成す
るための第2のn型単結晶領域1と、酸化膜3で覆われ
た第1のn型単結晶領域2とを備えて構成される。前記
各単結晶領域1,2により構成される全ての島には、n型
高濃度埋込み層4が形成されている。支持基板材5は、
n型低濃度成長層6及びP型高濃度成長層7により構成
され、n型低濃度成長層6は、絶縁膜である酸化膜3及
びこの酸化膜3が除去されている前記第1のn型単結晶
領域1の底部n型高濃度埋込み層4に接するように設け
られている。支持基板材5を構成するn型低濃度成長層
6及びp型高濃度成長層7は、前記n型高濃度埋込み層
4に連続する部分が単結晶Si構造であり、他の部分が多
結晶Si構造である。この単結晶Si構造を有するp型高濃
度成長層7の部分は、前記第2のn型単結晶領域1と連
結され、かつ、基板の第2主面に露出した第3の単結晶
Si領域となる。
In the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a second n-type single crystal region 1 for forming a high-breakdown-voltage, large-current element penetrating a substrate is provided. And a first n-type single crystal region 2 covered with oxide film 3. An n-type high-concentration buried layer 4 is formed on all the islands constituted by the single crystal regions 1 and 2. The supporting substrate material 5
The n-type low-concentration growth layer 6 is composed of an n-type low-concentration growth layer 6 and a P-type high-concentration growth layer 7. The n-type low-concentration growth layer 6 is an oxide film 3 that is an insulating film and the first n from which the oxide film 3 is removed. It is provided so as to be in contact with bottom n-type high concentration buried layer 4 of type single crystal region 1. The n-type low-concentration growth layer 6 and the p-type high-concentration growth layer 7 constituting the supporting substrate material 5 have a single-crystal Si structure at a portion continuous with the n-type high-concentration buried layer 4 and a polycrystalline structure at other portions. It has a Si structure. The portion of the p-type high-concentration growth layer 7 having the single-crystal Si structure is connected to the second n-type single-crystal region 1 and is exposed to the third single-crystal region on the second main surface of the substrate.
It becomes a Si region.

前述したように構成された、誘電体分離基板の第1の
主面8側の第2のn型単結晶領域1内に、IGBTを作製し
た。この場合、n型低濃度成長層6は、熱処理工程中
に、p型高濃度成長層7からの不純物が拡散され、p型
の遷移領域となる。また、埋込み層4は、作製された素
子のラツチアツプ耐量向上のための層として作用する。
An IGBT was manufactured in the second n-type single crystal region 1 on the first main surface 8 side of the dielectric isolation substrate configured as described above. In this case, the impurity from the p-type high-concentration growth layer 7 is diffused into the n-type low-concentration growth layer 6 during the heat treatment process, and becomes a p-type transition region. Further, the buried layer 4 functions as a layer for improving the lapping resistance of the manufactured device.

前述した本発明の第1の実施例によれば、素子形成時
の長時間の高温熱処理時に、p型高濃度成長層7からの
不純物、例えば、B(ボロン)等が、高濃度不純物埋込
み層4を通して島内に拡散することを、前述のp型の遷
移領域となるn型低濃度成長層6により防止することが
でき、耐圧に必要な島内のi層の厚さを、従来技術によ
る場合のおよそ80%に低減することができ、かつ、最小
島寸法を80%に、半導体集積回路の全体のチツプ面積を
90%に低減することができた。
According to the above-described first embodiment of the present invention, during the long-term high-temperature heat treatment at the time of element formation, the impurity, for example, B (boron) from the p-type high-concentration growth layer 7 is removed from the high-concentration impurity buried layer. 4 can be prevented from being diffused into the island by the n-type low-concentration growth layer 6 serving as the p-type transition region. It can be reduced to about 80%, and the minimum island size is reduced to 80%, and the entire chip area of the semiconductor integrated circuit is reduced.
It could be reduced to 90%.

本発明の第2の実施例は、第3図に示すように、前述
した、本発明の第1の実施例における第1のn型単結晶
Si領域1の酸化膜3が除去された部分のn型高濃度埋込
み層4が除去され、支持基板材5が、第2のn型単結晶
Si領域1のi層9と同一不純物濃度のn型低濃度成長層
6と、p型高濃度成長層7と、これらの成長層6,7の中
間に設けられ、かつ、これらの成長層6,7の中間の不純
物濃度を有するn型中濃度成長層10とにより構成されて
いる。これらの成長層の厚さとドープ条件とは、熱処理
工程における不純物のi層への拡散を考慮して、高速化
しておく。また、第1の実施例の場合と同様に、第2の
n型単結晶Si領域1に続く成長層の部分は、単結晶Si構
造であり、他の部分は、多結晶Si構造である。
As shown in FIG. 3, the second embodiment of the present invention is the first n-type single crystal in the first embodiment of the present invention.
The n-type high-concentration buried layer 4 in the portion of the Si region 1 where the oxide film 3 has been removed is removed, and the supporting substrate material 5 is made of a second n-type single crystal.
An n-type low-concentration growth layer 6 and a p-type high-concentration growth layer 7 having the same impurity concentration as the i-layer 9 in the Si region 1 are provided in the middle of these growth layers 6 and 7. , 7 having an intermediate impurity concentration of n-type. The speed of the thickness of these growth layers and the doping conditions are increased in consideration of diffusion of impurities into the i-layer in the heat treatment step. As in the first embodiment, the portion of the growth layer following the second n-type single-crystal Si region 1 has a single-crystal Si structure, and the other portions have a polycrystalline Si structure.

前述したように構成された、誘電体分離基板の第1の
主面8側の第1のn型単結晶領域1内に、第1の実施例
の場合と同様にIGBTを作成した。この場合、n型中濃度
成長層10が、p型高濃度成長層7からの不純物の第1の
n型単結晶領域1内のi層への拡散を防止するバツフア
層として作用する。
An IGBT was formed in the first n-type single crystal region 1 on the first main surface 8 side of the dielectric isolation substrate configured as described above, as in the case of the first embodiment. In this case, n-type medium-concentration growth layer 10 functions as a buffer layer for preventing diffusion of impurities from p-type high-concentration growth layer 7 into i-layer in first n-type single crystal region 1.

前述の本発明の第2の実施例によれば、素子の耐圧を
得るための低濃度層、すなわちi層の1部分を、支持基
板材5の中に形成することが可能となり、島内のi層9
の厚さを小さくすることが可能となり、島内のi層の厚
さ、すなわち島厚を従来技術の場合のおよそ60%に低減
することができ、最小島寸法を約70%に、半導体集積回
路の全体のチツプ面積を約80%に低減することができ
た。
According to the above-described second embodiment of the present invention, it is possible to form a low-concentration layer for obtaining a withstand voltage of an element, that is, a part of the i-layer, in the support substrate material 5, and to form the i-layer in the island. Layer 9
And the thickness of the i-layer in the island, that is, the island thickness can be reduced to approximately 60% of that of the prior art, and the minimum island size can be reduced to approximately 70%. The overall chip area was reduced to about 80%.

本発明の第3の実施例は、高耐圧大電流素子を形成す
るためのn型単結晶領域1を複数個同一基板内に備える
ことを可能としたものである。それらのn型単結晶領域
1は、第1の酸化膜11及び第2の酸化膜12で覆われてお
り、その中央部に低濃度領域であるi層が第3の領域と
して形成され、その両側に、同様な構成の第2の領域が
配置されて構成されている。図示しない低圧低電流素子
を形成する第1の領域は、前述のi層と同一の厚さ、同
一の不純物濃度の単結晶領域で酸化膜に覆われて、前記
n型単結晶領域の周辺部に配置されて形成されている。
前記第2、第3の島を形成するi層には、高濃度不純物
埋込み層4が形成され、この埋込み4に接してn型低濃
度成長層6による遷移領域が形成され、前記第2、第3
の領域の間を埋めるように第3の領域を覆うn型高濃度
成長層13による第4の領域が設けられている。また、前
記n型単結晶領域1の周囲の第1の酸化膜1に接し、前
記n型高濃度成長層13を覆うように第2の酸化膜12が備
えられ、この第2の酸化膜に接して支持基板材5となる
n型高濃度成長層14が設けられている。なお、第4図に
示す実施例では、n型単結晶領域1の中央部にある第3
の島の底部の高濃度不純物埋込み層4は除去されてい
る。
The third embodiment of the present invention makes it possible to provide a plurality of n-type single crystal regions 1 for forming a high withstand voltage and large current element in the same substrate. The n-type single crystal region 1 is covered with a first oxide film 11 and a second oxide film 12, and an i-layer, which is a low-concentration region, is formed in the center as a third region. Second regions having the same configuration are arranged on both sides. A first region for forming a low-voltage low-current element (not shown) is covered with an oxide film with a single crystal region having the same thickness and the same impurity concentration as the above-mentioned i-layer, and a peripheral portion of the n-type single crystal region. And is formed.
A high-concentration impurity buried layer 4 is formed in the i-layer forming the second and third islands, and a transition region formed by an n-type low-concentration growth layer 6 is formed in contact with the buried layer 4. Third
A fourth region of the n-type high-concentration growth layer 13 covering the third region is provided so as to fill the space between the regions. Further, a second oxide film 12 is provided so as to be in contact with the first oxide film 1 around the n-type single crystal region 1 and to cover the n-type high-concentration growth layer 13. An n-type high-concentration growth layer 14 which is in contact with the support substrate material 5 is provided. In the embodiment shown in FIG. 4, the third
The high concentration impurity buried layer 4 at the bottom of the island is removed.

前述のように構成された誘電体分離基板のn型単結晶
領域1の中央の第3の島内に高耐圧の縦形MOS素子を形
成した。この場合、素子に流れるオン電流は、第4図に
矢印で示すように、表面に設けた電極から埋込み層4、
n型高濃度成長層13を経て島内のMOS素子に流れること
となる。
A vertical MOS device having a high withstand voltage was formed in the third island at the center of the n-type single crystal region 1 of the dielectric isolation substrate configured as described above. In this case, the on-current flowing through the element changes from the electrode provided on the surface to the buried layer 4 as shown by the arrow in FIG.
It flows through the n-type high concentration growth layer 13 to the MOS element in the island.

前述した本発明の第3の実施例によれば、低濃度成長
層6による遷移領域により、高濃度成長層13からの不純
物がi層内に進入することを防止できるので、所定の耐
圧を得るために必要な島厚は、従来技術による場合の60
%程度に低減することができ、最小島寸法を約70%に、
半導体集積回路の全体のチツプ面積を約80%に低減する
ことができた。
According to the above-described third embodiment of the present invention, the transition region formed by the low-concentration growth layer 6 can prevent impurities from the high-concentration growth layer 13 from entering the i-layer, thereby obtaining a predetermined breakdown voltage. The required island thickness is 60
%, And the minimum island size to about 70%,
The overall chip area of the semiconductor integrated circuit was reduced to about 80%.

なお、前述の本発明の第3の実施例において、低濃度
成長層6の厚さが大きく、高濃度成長層13と高濃度埋込
み層4との間の抵抗が高くなるような場合には、前記高
濃度成長層13と高濃度埋込み層4とを接続する高濃度埋
込み層4′を、第2の酸化膜12の溝17に沿つた位置に付
加することが可能である。
In the above-described third embodiment of the present invention, when the thickness of the low-concentration growth layer 6 is large and the resistance between the high-concentration growth layer 13 and the high-concentration buried layer 4 increases, A high-concentration buried layer 4 ′ connecting the high-concentration growth layer 13 and the high-concentration buried layer 4 can be added at a position along the groove 17 of the second oxide film 12.

また、前述した本発明の第3の実施例による誘電体分
離基板は、高耐圧大電流素子を形成する単結晶領域1間
が酸化膜により絶縁分離されているので、高耐圧大電流
素子を複数個、同一基板内に形成することができる。
In the above-described dielectric isolation substrate according to the third embodiment of the present invention, since the single crystal region 1 forming the high withstand voltage and large current element is insulated and separated by the oxide film, a plurality of high withstand voltage and large current elements are provided. Can be formed in the same substrate.

さらに、前述した本発明の第1、第2及び第3の実施
例は、支持基板材としてのSi層成長層の形成の初期に低
濃度層を成長させることにより製造することができるの
で、絶縁膜である酸化膜を前述のSi層成長時にエツチン
グする量を低減することができ、素子間絶縁耐圧歩留り
を向上させることができる。
Further, the first, second, and third embodiments of the present invention described above can be manufactured by growing a low-concentration layer at the beginning of the formation of the Si layer growth layer as a supporting substrate material, so The amount of etching of the oxide film, which is a film, during the growth of the above-described Si layer can be reduced, and the inter-element breakdown voltage yield can be improved.

次に、本発明の第1及び第2の実施例の誘電体分離基
板を得るための製造方法を第5図により説明する。
Next, a manufacturing method for obtaining the dielectric isolation substrate of the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to FIG.

(1)結晶面(100)のn型単結晶基板15を用意し、従
来技術の場合と同様な方法で、分離溝18を形成し、高濃
度不純物埋込み層4を形成後、絶縁酸化膜3を形成す
る。その後、高耐圧大電流素子形成用領域の部分16の絶
縁酸化膜3をエツチング除去する[第5図(a)]。
(1) An n-type single crystal substrate 15 having a crystal face (100) is prepared, an isolation groove 18 is formed in the same manner as in the prior art, and a high-concentration impurity buried layer 4 is formed. To form After that, the insulating oxide film 3 in the portion 16 of the high withstand voltage and large current element forming region is etched and removed (FIG. 5A).

(2)次に、Si成長層6,7あるいは6,10,7を気相成長さ
せる。各成長層は、所定の不純物濃度となるようにドー
ピングを行いながら成長させられる。この場合のドーパ
ント及びドープ量は、原料ガス流及びドープガス流を調
整することにより制御される。支持基板となる前記Si成
長層の成長完了後、従来技術と同様に基板15に研磨工程
を施すことにより誘電体分離基板を完成させる[第5図
(b)]。
(2) Next, the Si growth layers 6, 7 or 6, 10, 7 are grown by vapor phase. Each growth layer is grown while being doped so as to have a predetermined impurity concentration. In this case, the dopant and the doping amount are controlled by adjusting the source gas flow and the doping gas flow. After the completion of the growth of the Si growth layer serving as a support substrate, the substrate 15 is subjected to a polishing process in the same manner as in the prior art to complete a dielectric isolation substrate [FIG. 5 (b)].

なを、本発明の第2の実施例の基板の場合、前述の高
濃度不純物埋込み層4の形式を、マスキング等の手段に
より、埋込み層4の不用な部分をマスクして、不純物を
ドープすることにより行うようにする。これにより、第
3図により説明した本発明の第2の実施例による誘電体
分離基板を製造することができる。
In the case of the substrate according to the second embodiment of the present invention, the above-described high-concentration impurity buried layer 4 is doped with impurities by masking unnecessary portions of the buried layer 4 by means such as masking. By doing so. Thus, the dielectric isolation substrate according to the second embodiment of the present invention described with reference to FIG. 3 can be manufactured.

次に、本発明の第3の実施例の誘電体分離基板の製造
方法を第6図により説明する。
Next, a method of manufacturing a dielectric isolation substrate according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

(1)第1及び第2の実施例の場合と同様に、第1の分
離溝18を形成後、所定の必要な部分のみに高濃度不純物
埋込み層4を形成し、さらに、第1の絶縁酸化膜11を形
成し、その所定部分の酸化膜11を除去して窓を形成する
[第6図(a)]。
(1) As in the first and second embodiments, after forming the first isolation groove 18, the high-concentration impurity buried layer 4 is formed only in a predetermined necessary part, and the first insulating An oxide film 11 is formed, and a predetermined portion of the oxide film 11 is removed to form a window [FIG. 6 (a)].

(2)低濃度のSi成長層6と高濃度のSi成長層13とを、
前述の第1、第2の実施例の場合と同様に、不純物をド
ーピングしながら気相成長させる[第6図(b)]。
(2) The low concentration Si growth layer 6 and the high concentration Si growth layer 13
As in the first and second embodiments, vapor-phase growth is performed while doping impurities [FIG. 6 (b)].

(3)次に、高耐圧大電流素子形成用領域の周囲に、第
1の酸化膜11に接するまで第2の分離溝17を形成し、そ
の上に第2の酸化膜12を形成する[第6図(c)]。
(3) Next, a second isolation groove 17 is formed around the high-breakdown-voltage, large-current element formation region until it contacts the first oxide film 11, and a second oxide film 12 is formed thereon [ FIG. 6 (c)].

(4)次に、高濃度のSi成長層14を気相成長させ、単結
晶基板15の所定部分を研磨し、素子形成用Si領域を分離
された状態とすることにより、誘電体分離基板を完成さ
せる[第6図(d)]。
(4) Next, a high-concentration Si growth layer 14 is vapor-phase grown, a predetermined portion of the single crystal substrate 15 is polished, and the Si region for element formation is separated, so that the dielectric isolation substrate is separated. It is completed [Fig. 6 (d)].

前述において、低濃度領域6が厚く、高濃度成長層13
と高濃度埋込み層4との間の抵抗が大きくなる場合、第
2の分離溝17の形成後、不純物のデポジシヨン等によ
り、溝表面に低抵抗埋込み層を形成する工程を付加し
て、前記抵抗を小さくすることができる。
In the above, the low concentration region 6 is thick and the high concentration
In the case where the resistance between the semiconductor layer and the high-concentration buried layer 4 becomes large, a step of forming a low-resistance buried layer on the surface of the groove by the deposition of impurities after the formation of the second isolation groove 17 is added. Can be reduced.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、高耐圧大電流
素子に必要な耐圧を得るための単結晶島厚を小さくする
ことができ、これにより、最小島の寸法を小さくするこ
とができるので、半導体集積回路装置の集積度を向上で
き、全体のチツプ面積を低減することができる。さら
に、本発明によれば、素子相互間の絶縁耐力の歩留りを
向上できる。これらにより、1枚のウエハから作製され
るチツプ数を多くすることができるので、半導体集積回
路を低コストで製造することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the thickness of a single crystal island for obtaining a withstand voltage required for a high withstand voltage and large current element, thereby reducing the size of the minimum island. Therefore, the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device can be improved, and the overall chip area can be reduced. Further, according to the present invention, the yield of the dielectric strength between the elements can be improved. As a result, the number of chips manufactured from one wafer can be increased, so that a semiconductor integrated circuit can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例の構成を示す平面図、第
2図は第1図におけるA−A′断面図、第3図、第4図
は本発明の第2、第3の実施例の構成を示す断面図、第
5図は第1及び第2の実施例の製造方法を説明する図、
第6図は第3の実施例の製造方法を説明する図、第7図
は従来技術の一例の構成を示す断面図、第8図はその製
造方法を説明する図、第9図(a)は分離溝の断面図、
第9図(b)は島コーナ付近の平面図である。 1……大電流素子用単結晶Si領域、2……小電流素子用
単結晶Si領域、3,11,12……絶縁膜、4……高濃度不純
物埋込み層、5……支持基板材、6……n型低濃度成長
層、7……p型高濃度成長層、8……単結晶領域の主
面、9……単結晶部、10……n型中濃度成長層、13,14
……n型高濃度成長層、15……n型単結晶基板、17,18
……分離溝、25……溝エツジ窓、32……単結晶島。
FIG. 1 is a plan view showing the structure of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA 'in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are second and third embodiments of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the first embodiment, FIG. 5 is a diagram for explaining the manufacturing method of the first and second embodiments,
FIG. 6 is a view for explaining the manufacturing method of the third embodiment, FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the prior art, FIG. 8 is a view for explaining the manufacturing method, and FIG. Is a sectional view of the separation groove,
FIG. 9 (b) is a plan view near the island corner. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Single-crystal Si area | region for large-current elements, 2 ... Single-crystal Si area | region for small-current elements, 3,11,12 ... Insulating film, 4 ... High-concentration impurity buried layer, 5 ... Support substrate material, 6 n-type low-concentration growth layer, 7 p-type high-concentration growth layer, 8 main surface of single-crystal region, 9 single-crystal part, 10 n-type medium-concentration growth layer, 13, 14
... N-type high concentration growth layer, 15 n-type single crystal substrate, 17, 18
…… Separation groove, 25… Groove edge window, 32 …… Single crystal island.

フロントページの続き (72)発明者 石川 透 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−11581(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/76 - 21/765 H01L 21/336 H01L 29/78Continued on the front page (72) Inventor Toru Ishikawa 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-51-11581 (JP, A) (58) Fields investigated .Cl. 6 , DB name) H01L 21/76-21/765 H01L 21/336 H01L 29/78

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁膜で覆われた第1の単結晶領域と、部
分的に絶縁膜で覆われた第2の単結晶領域と、絶縁膜で
覆われていない第3の単結晶領域とを備え、これら第1
〜第3の単結晶領域が同一不純物濃度であり、前記第3
の単結晶領域が第4の単結晶領域に覆われて構成される
誘電体分離基板において、前記第4の単結晶領域が、低
濃度不純物層と高濃度不純物層とにより構成され、か
つ、前記低濃度不純物層が、前記第2、第3の単結晶領
域に接して設けられていることを特徴とする誘電体分離
基板。
1. A first single crystal region covered with an insulating film, a second single crystal region partially covered with an insulating film, and a third single crystal region not covered with an insulating film. And the first
To the third single crystal region have the same impurity concentration,
A single-crystal region covered by a fourth single-crystal region, wherein the fourth single-crystal region includes a low-concentration impurity layer and a high-concentration impurity layer; A dielectric isolation substrate, wherein a low concentration impurity layer is provided in contact with the second and third single crystal regions.
【請求項2】前記第2の単結晶領域内に設けられる埋込
み層と、前記第4の単結晶領域内に高濃度不純物層とを
接続する埋込み層をさらに備えたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の誘電体分離基板。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a buried layer provided in said second single crystal region and a buried layer connecting a high concentration impurity layer in said fourth single crystal region. 2. The dielectric isolation substrate according to claim 1, wherein
【請求項3】誘電体分離基板内に半導体素子を形成して
構成される半導体装置において、前記誘電体分離基板
は、基板の第1の主表面に露出し、該露出面以外が絶縁
膜で覆われた第1の単結晶領域と、基板の第1の主表面
に露出し、該露出面以外が部分的に絶縁膜で覆われた第
2の単結晶領域と、その一部が基板の第2の主表面に露
出し、前記第2の単結晶領域に連結された第3の単結晶
領域であり、その他の部分が多結晶領域から成る支持基
板材とを備え、該支持基板材が、低濃度不純物層と高濃
度不純物層とにより構成され、かつ、前記低濃度不純物
層が前記絶縁膜に接して設けられて構成され、前記半導
体素子の少なくとも1つが、前記第2の単結晶領域から
第3の単結晶領域にわたる領域に縦型の半導体素子とし
て形成されていることを特徴とする半導体装置。
3. A semiconductor device formed by forming a semiconductor element in a dielectric isolation substrate, wherein the dielectric isolation substrate is exposed on a first main surface of the substrate, and an area other than the exposed surface is an insulating film. A covered first single-crystal region, a second single-crystal region exposed on the first main surface of the substrate and partially covered with an insulating film except for the exposed surface, and a part of the second single-crystal region on the substrate. A third single-crystal region exposed to the second main surface and connected to the second single-crystal region, and a support substrate material whose other portion is made of a polycrystalline region; , A low-concentration impurity layer and a high-concentration impurity layer, and the low-concentration impurity layer is provided in contact with the insulating film, and at least one of the semiconductor elements is connected to the second single-crystal region. Is formed as a vertical semiconductor element in a region extending from Wherein a.
【請求項4】誘電体分離基板内に半導体素子を形成して
構成される半導体装置において、前記誘電体基板は、基
板の第1の主表面に露出し、該露出面以外が絶縁膜で覆
われた第1の単結晶領域と、基板を貫通する第2の単結
晶領域と、多結晶領域とを備え、前記第2の単結晶領域
における最低濃度領域の厚さが、前記第1の単結晶領域
における最低濃度領域の厚さよりも大きく構成されてお
り、前記半導体素子の少なくとも1つが、前記第2の単
結晶領域に縦型の半導体素子として形成されていること
を特徴とする半導体装置。
4. A semiconductor device comprising a semiconductor element formed in a dielectric isolation substrate, wherein the dielectric substrate is exposed on a first main surface of the substrate, and a portion other than the exposed surface is covered with an insulating film. A first single-crystal region, a second single-crystal region penetrating the substrate, and a polycrystalline region, wherein the thickness of the lowest concentration region in the second single-crystal region is the first single-crystal region. A semiconductor device, wherein the thickness is larger than the thickness of the lowest concentration region in the crystal region, and at least one of the semiconductor elements is formed as a vertical semiconductor element in the second single crystal region.
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