JP3189456B2 - SOI semiconductor device - Google Patents

SOI semiconductor device

Info

Publication number
JP3189456B2
JP3189456B2 JP01313093A JP1313093A JP3189456B2 JP 3189456 B2 JP3189456 B2 JP 3189456B2 JP 01313093 A JP01313093 A JP 01313093A JP 1313093 A JP1313093 A JP 1313093A JP 3189456 B2 JP3189456 B2 JP 3189456B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
potential
semiconductor
layer
semiconductor device
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP01313093A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06151576A (en
Inventor
仁志 澄田
温夫 平林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP01313093A priority Critical patent/JP3189456B2/en
Publication of JPH06151576A publication Critical patent/JPH06151576A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3189456B2 publication Critical patent/JP3189456B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁層となる誘電体を
介して半導体層が分離されたSOI(シリコン・オン・
インシュレータ)構造の半導体装置に関し、特に、誘電
体分離基板を用いた際の素子形成領域間の素子分離構造
を含めたSOI半導体装置の構成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SOI (silicon on silicon) in which a semiconductor layer is separated via a dielectric serving as an insulating layer.
The present invention relates to a semiconductor device having an insulator (insulator) structure, and more particularly to a configuration of an SOI semiconductor device including an element isolation structure between element formation regions when a dielectric isolation substrate is used.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS・IC等において、接合部などの
静電容量を大幅に削減してスイッチング特性を向上さ
せ、また、3次元IC等を形成するうえにおいて、SO
S(シリコン・オン・サファイア)あるいはSOI(シ
リコン・オン・インシュレータ)といった分離法で構成
された半導体装置が開発されている。さらに、このよう
な構造の集積回路装置においては、集積度を高めなが
ら、構成する回路部分の相互間の動作の干渉を防止する
ことを目的に、半導体層内部を互いに電気的に独立した
半導体島領域に分離することが一般的である。すなわ
ち、それぞれの半導体島領域を素子形成領域として、こ
こにトランジスタやダイオードなどの回路要素、さらに
は回路部分を振り分けた構造とし、これらの回路部分を
配線膜によって相互に電気的接続している。
2. Description of the Related Art In a MOS / IC or the like, the capacitance at a junction or the like is greatly reduced to improve switching characteristics.
Semiconductor devices configured by a separation method such as S (silicon on sapphire) or SOI (silicon on insulator) have been developed. Further, in an integrated circuit device having such a structure, the inside of the semiconductor layer is electrically isolated from the semiconductor islands in order to prevent the interference of the operations of the constituent circuit portions while increasing the degree of integration. It is common to separate into regions. That is, each semiconductor island region is used as an element formation region, and circuit elements such as transistors and diodes, and further, circuit portions are divided into these structures, and these circuit portions are electrically connected to each other by a wiring film.

【0003】このような素子形成領域の素子分離にあた
っては、従来、接合分離法が多用されていたが、この接
合分離法はpn接合の逆バイアス特性を利用したもので
あるため、素子形成領域間の絶縁分離が確実でない。ま
た、半導体領域相互間に不必要なトランジスタやダイオ
ードが寄生する構造であるため、集積回路の動作中にラ
ッチアップ現象などの予測されないトラブルや誤動作が
発生することがある。
Conventionally, a junction isolation method has been frequently used for element isolation in such an element formation region. However, since this junction isolation method utilizes the reverse bias characteristic of a pn junction, the junction isolation method is not used. Is not reliable. In addition, since unnecessary transistors and diodes are parasitic between semiconductor regions, unexpected troubles such as a latch-up phenomenon and malfunctions may occur during operation of the integrated circuit.

【0004】そこで、半導体基板内部を誘電体によって
分離する誘電体分離法が広く採用されつつある。SOI
構造の半導体装置において、この誘電体分離法を採用す
る場合は、基板となる半導体層に、絶縁物となる誘電体
を設置し、分離された誘電体分離基板を用いる。この誘
電体分離基板は半導体層を多結晶シリコン層で構成する
場合もあるが、ここでは、2枚の半導体基板を張り合わ
せた張り合わせ基板を用いて誘電体分離基板を製造する
場合について説明する。
[0004] Therefore, a dielectric isolation method for separating the inside of a semiconductor substrate by a dielectric has been widely adopted. SOI
In the case of employing the dielectric isolation method in a semiconductor device having a structure, a dielectric which is an insulator is provided in a semiconductor layer which is a substrate, and the separated dielectric isolation substrate is used. In some cases, the semiconductor layer of the dielectric isolation substrate is formed of a polycrystalline silicon layer. Here, a case in which a dielectric isolation substrate is manufactured using a bonded substrate obtained by bonding two semiconductor substrates will be described.

【0005】まず、図23(a)に示すように、半導体
支持基板51の上に絶縁膜52を介して形成された半導
体層53(半導体基板)の表面にエッチングマスク層5
4を形成し、それにフッ素系混合ガスを用いてドライエ
ッチングを施し、分離溝形成予定領域を窓開けする。
First, as shown in FIG. 23A, an etching mask layer 5 is formed on the surface of a semiconductor layer 53 (semiconductor substrate) formed on a semiconductor support substrate 51 via an insulating film 52.
Then, dry etching is performed using a fluorine-based mixed gas to open a region where a separation groove is to be formed.

【0006】つぎに、図23(b)に示すように、エッ
チングマスク層54の窓開け部から、フッ素系混合ガス
を用いて異方性のプラズマエッチングを施して、絶縁膜
52にまで達する分離溝55を形成する。ここで、分離
溝55の幅は2〜8μm、その深さは10〜40μmで
ある。
Next, as shown in FIG. 23B, anisotropic plasma etching is performed from the window opening of the etching mask layer 54 using a fluorine-based mixed gas to reach the insulating film 52. A groove 55 is formed. Here, the width of the separation groove 55 is 2 to 8 μm, and the depth thereof is 10 to 40 μm.

【0007】つぎに、エッチングマスク層54を除去し
た後、図23(c)に示すように、半導体層53の表面
側を、約1150℃の水蒸気雰囲気中で約100分間、
熱酸化して、分離溝55の側壁に厚さが約1μmの側壁
絶縁膜56を形成する。このとき、分離溝55の外部の
半導体層53の表面側にも絶縁膜56aが形成される。
Next, after removing the etching mask layer 54, as shown in FIG. 23C, the surface side of the semiconductor layer 53 is placed in a steam atmosphere at about 1150 ° C. for about 100 minutes.
By thermal oxidation, a side wall insulating film 56 having a thickness of about 1 μm is formed on the side wall of the isolation groove 55. At this time, the insulating film 56a is also formed on the surface side of the semiconductor layer 53 outside the isolation groove 55.

【0008】つぎに、図23(d)に示すように、熱C
VD法により、半導体層53の表面側に多結晶半導体層
57(充填層)を堆積して分離溝55の内部を埋め込
む。このとき、分離溝55の外部の半導体層53の表面
側にも多結晶半導体層5aが堆積する。
Next, as shown in FIG.
By the VD method, a polycrystalline semiconductor layer 57 (filling layer) is deposited on the surface side of the semiconductor layer 53 to bury the inside of the separation groove 55. At this time, a polycrystalline semiconductor layer 5 7 a are deposited on the surface side of the outside of the semiconductor layer 53 of the isolation groove 55.

【0009】つぎに、図24(a)に示すように、半導
体層53の表面側にエッチバックまたは研磨を施して、
分離溝55の外部の多結晶半導体層5aを除去する。
Next, as shown in FIG. 24A, the surface side of the semiconductor layer 53 is etched back or polished,
Removing an external polycrystalline semiconductor layer 5 7 a separation groove 55.

【0010】しかる後に、図24(b)に示すように、
希フッ酸を用いて分離溝55の外部の絶縁膜56aを除
去すると、半導体層53に、側壁絶縁膜56および多結
晶半導体層57を備える分離溝55と、絶縁膜52とに
よって素子分離された半導体島領域を備える誘電体分離
基板50が形成される。
Thereafter, as shown in FIG.
When the insulating film 56a outside the isolation groove 55 was removed using dilute hydrofluoric acid, the semiconductor layer 53 was separated into elements by the isolation groove 55 including the sidewall insulating film 56 and the polycrystalline semiconductor layer 57 and the insulating film 52. A dielectric isolation substrate 50 having a semiconductor island region is formed.

【0011】そして、図24(c)に示すように、半導
体層53に形成された半導体島領域としての素子形成領
域50a,50b,50c,50dに第1のダイオード
59a,npnトランジスタ59b,MOSFET59
cおよび第2のダイオード59dをそれぞれ形成して集
積回路を構成する。
Then, as shown in FIG. 24C, first diodes 59a, npn transistors 59b, and MOSFETs 59 are formed in element forming regions 50a, 50b, 50c, and 50d as semiconductor island regions formed in the semiconductor layer 53.
The integrated circuit is formed by forming c and the second diode 59d.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このような誘電体分離
基板を用いたSOI半導体装置において、素子形成領域
に構成される回路の信頼性を向上するため、また、耐圧
を向上するためには、半導体支持基板、および充填層の
電位をいかに設定するかが問題となる。
In an SOI semiconductor device using such a dielectric isolation substrate, in order to improve the reliability of a circuit formed in an element formation region and to improve the breakdown voltage, The problem is how to set the potentials of the semiconductor supporting substrate and the filling layer.

【0013】例えば、従来の誘電体分離基板50を用い
て集積回路を構成した場合には、素子形成領域50a〜
50dを囲む分離溝55において、その内部の多結晶半
導体層57の電位の変動が、側壁絶縁膜56を介して素
子形成領域50a〜50dの電位分布に影響を与える。
このため、素子形成領域50a〜50dに形成された
pnトランジスタ59bやMOSFET59cなどの半
導体素子の素子特性が変動するという問題が生ずる。
For example, when an integrated circuit is formed using the conventional dielectric isolation substrate 50, the element formation regions 50a to 50a
In the isolation trench 55 surrounding 50 d, the fluctuation of the potential of the polycrystalline semiconductor layer 57 inside it affects the potential distribution of the element formation regions 50 a to 50 d via the sidewall insulating film 56.
For this reason, n formed in the element formation regions 50a to 50d
There is a problem that device characteristics of semiconductor devices such as the pn transistor 59b and the MOSFET 59c fluctuate.

【0014】また、分離溝55の電位は、近接する素子
形成領域50a〜50dに形成された半導体素子の電位
の影響を受けて変動し、分離溝55を介して、隣接する
素子形成領域側の半導体素子に電位の影響を及ぼす。こ
れによって、半導体素子同士が互いに素子特性を変化さ
せてしまうという問題が生ずることもある。
The potential of the isolation groove 55 fluctuates under the influence of the potential of the semiconductor element formed in the adjacent element formation regions 50a to 50d. Influence of potential on semiconductor elements. This may cause a problem that the semiconductor elements mutually change element characteristics.

【0015】そこで、従来、図25および図26に示す
ように、半導体支持基板の裏面に支持基板電位規定用電
極を設置して接地電位に固定し、半導体支持基板の電位
変動を抑制するようにしている。図25は、上述した張
り合わせ基板を用いた集積回路装置の例であり、半導体
支持基板51の裏面には裏面電極(支持基板電位規定用
電極)66が設置され、接地電位67が印加されてい
る。また、図26は、多結晶シリコン層で本体を構成し
た構造の集積回路装置を示す例であり、多結晶シリコン
からなる支持基板71の裏面には裏面電極76が設置さ
れ、接地電位67が印加されている。なお、72は絶縁
膜,73は半導体層,75は分離溝である。
Therefore, conventionally, as shown in FIGS. 25 and 26, an electrode for defining the potential of the supporting substrate is provided on the back surface of the semiconductor supporting substrate and is fixed to the ground potential so as to suppress the potential fluctuation of the semiconductor supporting substrate. ing. FIG. 25 shows an example of an integrated circuit device using the above-described bonded substrate. A back surface electrode (support substrate potential defining electrode) 66 is provided on the back surface of the semiconductor support substrate 51, and a ground potential 67 is applied. . FIG. 26 shows an example of an integrated circuit device having a structure in which a main body is constituted by a polycrystalline silicon layer. A back electrode 76 is provided on the back surface of a supporting substrate 71 made of polycrystalline silicon, and a ground potential 67 is applied. Have been. Incidentally, reference numeral 72 denotes an insulating film, 73 denotes a semiconductor layer, and 75 denotes an isolation groove.

【0016】しかしながら、図25および図26に示す
構成の集積回路装置においては、半導体層53,73を
素子形成領域に分離する絶縁膜52,72、および側壁
絶縁膜56の絶縁耐圧が膜厚1μmで600Vしか得ら
れないので、さらに絶縁耐圧を向上させるためには絶縁
膜の膜厚を1μm以上としなければならず、絶縁膜の成
長に要する時間を考えると現実的でない。また、絶縁膜
52,72と半導体層53,73との間に埋め込み拡散
層を形成することによっても素子間の分離耐圧は向上で
きるが、埋め込み拡散層の形成は高温,長時間の熱処理
を必要とするため、埋め込み拡散層が半導体層53,7
3に広がり、素子形成領域が狭くなってしまう。このよ
うに、従来の誘電体分離基板を用いた集積回路装置にお
いて、素子間の分離耐圧を向上させるには限界があっ
た。
However, in the integrated circuit device having the structure shown in FIGS. 25 and 26, the insulating films 52 and 72 for separating the semiconductor layers 53 and 73 into the element forming regions and the side wall insulating film 56 have a withstand voltage of 1 μm. In order to further improve the withstand voltage, the thickness of the insulating film must be 1 μm or more, which is not realistic considering the time required for growing the insulating film. Although the isolation breakdown voltage between elements can be improved by forming a buried diffusion layer between the insulating films 52 and 72 and the semiconductor layers 53 and 73, the formation of the buried diffusion layer requires high-temperature and long-time heat treatment. , The buried diffusion layer is
3 and the element formation region becomes narrower. As described above, in the integrated circuit device using the conventional dielectric isolation substrate, there is a limit in improving the isolation breakdown voltage between elements.

【0017】一方、耐圧という面においては、SOI半
導体装置は、その長所である半導体層の厚みが薄いこと
により、高耐圧とすることが困難であるという問題があ
る。例えば、図27に示すように、素子形成領域50に
ダイオードが形成された装置について検討する。図27
に示す装置は、素子形成領域50のn型の半導体層53
に、絶縁膜56aの窓から高濃度の不純物を導入してn
型のカソード層62およびp型のアノード層6
3を形成し、それぞれの層にアルミニウム電極によりカ
ソード電極64並びにアノード電極65を接続してい
る。また、シリコン製の支持基板51のシリコン酸化膜
で形成された絶縁膜52と反対側の裏面には、裏面電極
66が設置され、接地電位67が印加されている。な
お、支持基板51の厚みは500μm、絶縁膜52の厚
みは1μmであり、半導体層53の厚みは30μmであ
る。
On the other hand, in terms of withstand voltage, the SOI semiconductor device has a problem that it is difficult to achieve a high withstand voltage due to its small thickness of the semiconductor layer. For example, consider a device in which a diode is formed in the element formation region 50 as shown in FIG. FIG.
Is an n-type semiconductor layer 53 in the element formation region 50.
Then, a high concentration impurity is introduced through a window of the insulating film 56a to
+ Type cathode layer 62 and p + type anode layer 6
3 are formed, and a cathode electrode 64 and an anode electrode 65 are connected to the respective layers by aluminum electrodes. A back electrode 66 is provided on the back surface of the silicon support substrate 51 opposite to the insulating film 52 formed of the silicon oxide film , and a ground potential 67 is applied. The thickness of the supporting substrate 51 is 500 μm, the thickness of the insulating film 52 is 1 μm, and the thickness of the semiconductor layer 53 is 30 μm.

【0018】図28に、このようなダイオードにアノー
ド電極65を接地電位として、カソード電極64に正電
位を印加した際の、アノード層63とカソード層62に
挟まれた半導体層53(図27中、a−bで示す領域)
の等電位線の分布を示してある。電位は、201、20
2、203の順に高くなっており、カソード層62に正
電位を印加していくと、アノード層63、および絶縁膜
52と半導体層53との界面から半導体層53の内部に
それぞれ等電位線201a、201bがそれぞれ広が
る。さらに、カソード層62に高電位を印加すると、ア
ノード層63と絶縁膜52との間の領域で等電位線が接
続し、カソード層62と絶縁膜52との領域に等電位線
が密集する。さらに、カソード層62に高電位を印加す
ると、カソード層62と絶縁膜52との間の等電位線の
密度がさらに高くなり、アバランシェブレークダウンを
起こすこととなる。
FIG. 28 shows a semiconductor layer 53 sandwiched between the anode layer 63 and the cathode layer 62 when a positive potential is applied to the cathode electrode 64 with the anode electrode 65 set to the ground potential (see FIG. 27). , Ab)
Are shown. The potential is 201, 20
When the positive potential is applied to the cathode layer 62, the equipotential lines 201a extend from the interface between the anode layer 63 and the insulating film 52 and the semiconductor layer 53 to the inside of the semiconductor layer 53, respectively. , 201b spread. Further, when a high potential is applied to the cathode layer 62, equipotential lines are connected in a region between the anode layer 63 and the insulating film 52, and equipotential lines are concentrated in a region between the cathode layer 62 and the insulating film 52. Further, when a high potential is applied to the cathode layer 62, the density of equipotential lines between the cathode layer 62 and the insulating film 52 is further increased, causing avalanche breakdown.

【0019】このように、図27に示すSOI半導体装
置においては、カソード層62と絶縁膜52との間に挟
まれた半導体層53に殆どの等電位線が密集し、カソー
ド層62の近傍で電圧破壊が発生する。半導体層53を
厚くすれば耐圧を向上させることはできるが、SOIの
利点である接合容量を低く保持することができず、ま
た、製造時間、コストが増加してしまう。
As described above, in the SOI semiconductor device shown in FIG. 27, most of the equipotential lines are concentrated on the semiconductor layer 53 interposed between the cathode layer 62 and the insulating film 52, and the vicinity of the cathode layer 62 Voltage breakdown occurs. If the semiconductor layer 53 is made thicker, the breakdown voltage can be improved, but the junction capacitance, which is an advantage of SOI, cannot be kept low, and the manufacturing time and cost increase.

【0020】また、素子形成領域に形成される半導体素
子の高耐圧化はSOI半導体装置の高集積化および低オ
ン抵抗化(高電流出力化)にも少なからず影響を与え
る。これは、高耐圧素子の要求耐圧を確保する上から、
ドリフト長を要求耐圧に応じて広く設定する必要があ
り、素子面積が拡大することに起因している。例えば、
図29に示すSOI半導体装置において、n型の半導体
層93の表面の一端には、n型のバッファ層97が形成
されており、このバッファ層97内にはさらにp型の
コレクタ層98が形成されている。コレクタ層98には
コレクタ電極89が導電接続され、コレクタ領域Cを構
成している。また、半導体層93表面の他端には、p型
のエミッタ層94およびこのエミッタ層94内に形成さ
れたp型のコンタクト層95と、コンタクト層95の
端部からエミッタ層94にかけて形成されたn型の
ソース層96を有している。そして、コンタクト層95
からソース層96の一部表面にはエミッタ電極87が導
電接続しており、エミッタ領域Eを構成している。ま
た、Gは本装置の動作を制御するゲート領域であり、ソ
ース層96,エミッタ層94および半導体層93に亘
り、ゲート酸化膜90を介して設置されたゲート電極8
8から構成されている。このように、本装置の半導体層
93内には、コレクタ領域C,エミッタ領域Eおよびゲ
ート領域Gによって横型IGBT(横型絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ)が構築されている。かかる構成
の横型IGBTを高耐圧構造とするためには、コレクタ
領域Cとエミッタ領域Eとの離間距離であるドリフト長
Lを要求耐圧を満たす値以上に広く確保する必要があ
り、要求耐圧250Vを満足するために、ドリフト長L
は30μmに設定されている。また、高耐圧素子の耐圧
を確保するためには、半導体層93の厚さもドリフト長
L以上に厚くする必要があり、半導体層93の厚さも3
0μmに設定されている。また、支持基板91(厚さ5
00μm)の絶縁膜92(厚さ2μm)と反対側の裏面
には裏面電極99が設置され、接地電位67が印加され
ている。
The increase in the breakdown voltage of the semiconductor element formed in the element formation region has a considerable influence on the high integration and low on-resistance (high current output) of the SOI semiconductor device. This is to ensure the required breakdown voltage of the high breakdown voltage element.
It is necessary to set the drift length widely according to the required withstand voltage, which is caused by an increase in the element area. For example,
In the SOI semiconductor device shown in FIG. 29, an n-type buffer layer 97 is formed at one end of the surface of an n-type semiconductor layer 93, and a p + -type collector layer 98 is further provided in the buffer layer 97. Is formed. A collector electrode 89 is conductively connected to the collector layer 98 to form a collector region C. At the other end of the surface of the semiconductor layer 93, a p-type emitter layer 94, a p + -type contact layer 95 formed in the emitter layer 94, and an end portion of the contact layer 95 to the emitter layer 94 are formed. And an n + -type source layer 96. Then, the contact layer 95
Thus, an emitter electrode 87 is conductively connected to a part of the surface of the source layer 96 to form an emitter region E. G is a gate region for controlling the operation of the present device, and extends over the source layer 96, the emitter layer 94, and the semiconductor layer 93, with the gate electrode 8 provided via the gate oxide film 90.
8. Thus, in the semiconductor layer 93 of the present device, a lateral IGBT (lateral insulated gate bipolar transistor) is constructed by the collector region C, the emitter region E, and the gate region G. In order for the lateral IGBT having such a configuration to have a high withstand voltage structure, it is necessary to ensure a drift length L, which is the distance between the collector region C and the emitter region E, wider than a value that satisfies the required withstand voltage. To satisfy, the drift length L
Is set to 30 μm. Further, in order to ensure the withstand voltage of the high withstand voltage element, the thickness of the semiconductor layer 93 needs to be larger than the drift length L, and the thickness of the semiconductor layer 93 is also 3
It is set to 0 μm. The supporting substrate 91 (thickness 5)
A back surface electrode 99 is provided on the back surface opposite to the insulating film 92 (thickness: 2 μm) and a ground potential 67 is applied.

【0021】このように、上記構成のSOI半導体装置
においては、要求耐圧を満足するために、広いドリフト
長Lと、ドリフト長L以上に厚い半導体層93が必要と
なる。半導体層93を厚くすることは、前述したよう
に、接合容量を低く保持することが困難となるなどの問
題があり、また、誘電体分離技術や埋め込み層を適用す
る上からも半導体層93の厚みは30μm程度が技術的
な限界である。また、広いドリフト長Lは素子分離領域
幅の増加を招いて素子の集積度を低下させると共に、オ
ン抵抗の上昇による電流出力の低下も招来することとな
る。
As described above, in the SOI semiconductor device having the above configuration, a wide drift length L and a semiconductor layer 93 thicker than the drift length L are required to satisfy the required breakdown voltage. Increasing the thickness of the semiconductor layer 93 has a problem that it is difficult to keep the junction capacitance low, as described above. The technical limit is about 30 μm in thickness. Further, the wide drift length L causes an increase in element isolation region width, thereby reducing the degree of integration of elements, and also causes a decrease in current output due to an increase in on-resistance.

【0022】そこで、本発明においては、上記の問題点
に鑑みて、素子形成領域を取り囲む領域の電位を制御す
ることにより、耐圧が高く、信頼性も高いSOI半導体
装置を実現することを目的としている。
In view of the above problems, an object of the present invention is to realize an SOI semiconductor device having high withstand voltage and high reliability by controlling the potential of a region surrounding an element formation region. I have.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るSOI半導体装置において講じた第1
の手段は、半導体基板の表面側に第1の絶縁膜を介して
形成された半導体層と、この半導体層の表面側から第1
の絶縁膜を貫通して半導体基板に達するまで形成されて
半導体層に島状の素子形成領域を形成する分離溝と、こ
の分離溝の側壁に形成された第2の絶縁膜と、分離溝内
部に充填されて半導体基板に導電接続する充填層とを有
、半導体基板および前記充填層のうちの少なくとも一
方側には、それに所定の電位を印加すべき充填層電位規
定用電極が導電接続しており、素子形成領域には2以上
の拡散層が構成され、所定の電位は、拡散層に印加され
る2以上の電位の間の電位であり、分離溝は素子形成領
域毎に形成されて、隣接し合う各分離溝の間には、半導
体層の非素子形成領域たる周囲半導体領域が形成されて
おり、この周囲半導体領域には、この領域に所定の電位
を印加すべき周囲領域電位規定用電極が導電接続してい
ことを特徴とする。
Means for Solving the Problems To solve the above-mentioned problems, the first feature of the SOI semiconductor device according to the present invention is as follows.
Means comprises: a semiconductor layer formed on a front surface side of a semiconductor substrate via a first insulating film;
An isolation groove formed through the insulating film to reach the semiconductor substrate to form an island-shaped element formation region in the semiconductor layer; a second insulating film formed on a side wall of the isolation groove; And a filling layer that is electrically conductively connected to the semiconductor substrate.
A filling layer potential regulating electrode to which a predetermined potential is applied is conductively connected to at least one of the semiconductor substrate and the filling layer, and two or more diffusion layers are formed in the element forming region. is, the predetermined potential, the potential between the two or more potential applied to the diffusion layer, the separation groove element formed territory
A semi-conductive area is formed between adjacent separation grooves.
A peripheral semiconductor region, which is a non-element formation region of the body layer, is formed.
A predetermined potential is applied to this peripheral semiconductor region.
The surrounding area potential regulating electrode to which
Characterized in that that.

【0024】本発明に係るSOI半導体装置において講
じた第2の手段は、半導体基板の表面側に第1の絶縁膜
を介して形成されたn型半導体層と、このn型半導体層
の表面側から第1の絶縁膜を貫通して半導体基板に達す
るまで形成されてn型半導体層に島状のn型素子形成領
域を形成する分離溝と、この分離溝の側壁に形成された
第2の絶縁膜と、分離溝内部に充填されて半導体基板に
導電接続する充填層とを有し、半導体基板および充填層
のうち少なくとも一方側には、それに所定の電位を印加
すべき充填層電位規定用電極が導電接続しており、n型
素子形成領域には2以上の拡散層が構成され、当該拡散
層の少なくとも一方の拡散層はp型であり、半導体基板
の全体に印加する所定の電位は、拡散層に印加される最
高電位であることを特徴とする分離溝は素子形成領域
毎に形成されて、隣接し合う各分離溝の間には、半導体
層の非素子形成領域たる周囲半導体領域が形成されてお
り、この周囲半導体領域には、この領域に所定の電位を
印加すべき周囲領域電位規定用電極が導電接続していこ
とが望ましい。
In the SOI semiconductor device according to the present invention,
The second means is a first insulating film on the front side of the semiconductor substrate.
-Type semiconductor layer formed through
Penetrates the first insulating film from the front side of the semiconductor substrate and reaches the semiconductor substrate
Formed on the n-type semiconductor layer to form an island-shaped n-type element formation region.
Isolation groove forming an area, and formed on the side wall of the isolation groove
The second insulating film and the inside of the isolation trench are filled into the semiconductor substrate.
A semiconductor substrate and a filling layer having a filling layer for conductive connection
Apply a predetermined potential to at least one side of
The electrode for defining the potential of the filling layer to be connected is conductively connected, and the n-type
Two or more diffusion layers are formed in the element formation region.
At least one of the diffusion layers is p-type and the semiconductor substrate
The predetermined potential applied to the entire surface of the substrate is the maximum potential applied to the diffusion layer.
It is characterized by a high potential . The isolation groove is the element formation area
A semiconductor is formed between each adjacent isolation groove.
A peripheral semiconductor region as a non-element formation region of the layer is formed.
In this peripheral semiconductor region, a predetermined potential is applied to this region.
Make sure that the electrode for defining the potential in the surrounding area to be applied is conductively connected.
Is desirable.

【0025】本発明に係るSOI半導体装置において講
じた第の手段は、半導体基板の表面側に第1の絶縁膜
を介して形成された半導体層と、この半導体層の表面側
から第1の絶縁膜に達するまで形成されて半導体層に島
状の素子形成領域を形成する分離溝と、この分離溝の側
壁に形成された第2の絶縁膜と、分離溝内部に充填され
た充填層とを有し、分離溝は素子形成領域毎に形成され
て、隣接し合う各分離溝の間に、半導体層の非素子形
成領域たる周囲半導体領域形成されており、前記周囲
半導体領域には、この領域に所定の電位を印加すべき周
囲領域電位規定用電極が導電接続していることを特徴と
する分離溝に充填された充填層には、これに所定の電
位を印加すべき充填層電位規定用電極が導電接続してい
ることが望ましい。半導体基板には、これに所定の電位
を印加可能な基板電極が導電接続していることが望まし
い。所定の電位は、素子形成領域の半導体素子に印加さ
れる電位のうちのいずれかの電位と同等の電位であるこ
とが望ましい。所定の電位は、素子形成領域に形成され
た半導体素子の内、出力段の高耐圧半導体素子の高電圧
印加側電極に印加される電位と同等の電位であることが
望ましい。
A third measure taken in the SOI semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor layer formed on a surface side of a semiconductor substrate via a first insulating film, and a first layer formed from a surface side of the semiconductor layer. An isolation groove formed to reach the insulating film to form an island-shaped element formation region in the semiconductor layer, a second insulating film formed on a side wall of the isolation groove, and a filling layer filled in the isolation groove. has a separation groove is formed in each element formation region
Te, between each isolation trench adjacent, non-element forming region serving around the semiconductor region of the semiconductor layer is formed, the peripheral
In the semiconductor region, a region to which a predetermined potential is to be applied is applied to this region.
Characterized in that the surrounding area potential regulating electrode is conductively connected.
I do . A predetermined voltage is applied to the packed bed filled in the separation groove.
The electrode for defining the potential of the packed layer to be applied
Is desirable. A predetermined potential is applied to the semiconductor substrate.
It is desirable that the substrate electrode to which
No. The predetermined potential is applied to the semiconductor element in the element formation region.
Potential equal to one of the potentials
Is desirable. A predetermined potential is formed in the element formation region.
Of the high-voltage semiconductor elements in the output stage
The potential is equivalent to the potential applied to the application side electrode.
desirable.

【0026】本発明に係るSOI半導体装置において講
じた第4の手段は、半導体基板の表面側に、絶縁膜を介
して形成された半導体層を有し、この半導体層に2以上
の拡散層が構成されるSOI半導体装置において、半導
体基板の全体に所定の電位が印加可能な基板電極が導電
接続されており、この所定の電位は、拡散層に印加され
る2以上の電位の間の電位であって、SOI半導体装置
の最高耐圧の略半分の電位であることを特徴とする。本
発明に係るSOI半導体装置において講じた第5の手段
は、半導体基板の表面側に、絶縁膜を介して形成された
半導体層を有し、この半導体層に2以上の拡散層が構成
されるSOI半導体装置において、半導体基板の全体に
所定の電位が印加可能な基板電極が導電接続されてお
り、この所定の電位は、前記拡散層に印加される2以上
の電位の内の最高電位であることを特徴とする。前記2
以上の拡散層は半導体層が誘電体分離された複数の島状
の素子形成領域に形成されていることが望ましい
In the SOI semiconductor device according to the present invention,
The fourth means is that an insulating film is interposed on the front side of the semiconductor substrate.
Having a semiconductor layer formed by
In an SOI semiconductor device having a diffusion layer of
The substrate electrode that can apply a predetermined potential to the entire body substrate is conductive
This predetermined potential is applied to the diffusion layer.
A potential between two or more potentials of the SOI semiconductor device
Is about half the maximum withstand voltage. Book
Fifth means taken in SOI semiconductor device according to the invention
Is formed on the surface side of the semiconductor substrate via an insulating film.
A semiconductor layer having two or more diffusion layers
In the SOI semiconductor device to be used, the entire semiconductor substrate is
A substrate electrode to which a predetermined potential can be applied is conductively connected.
And the predetermined potential is two or more applied to the diffusion layer.
, Which is the highest of the potentials. 2 above
The above diffusion layer consists of multiple islands where the semiconductor layer is dielectrically separated.
Is desirably formed in the element formation region .

【0027】本発明に係るSOI半導体装置において講
じた第6の手段は、半導体基板の表面側に絶縁膜を介し
て形成された半導体層が誘電体分離されて複数の島状の
素子形成領域としてなり、一方の素子形成領域に横形素
子が形成されると共に他方の素子形成領域に該横形素子
を制御するための制御素子が形成されているSOI半導
体装置において、半導体基板の全体に所定の電位が印加
可能な基板電極が導電接続されており、この所定の電位
は、横形素子に印加される電位の内の最高電位であるこ
とを特徴とする。素子形成領域には2以上の拡散層が構
成され、所定の電位は、拡散層に印加される2以上の電
位の間の電位であることが望ましい。所定の電位は、S
OI半導体装置の最高耐圧の略半分の電位であることが
望ましい。所定の電位は、拡散層に印加される最高電位
と最低電位との中間電位であることが望ましい
In the SOI semiconductor device according to the present invention,
The sixth means is that an insulating film is interposed on the front side of the semiconductor substrate.
The semiconductor layer formed by the dielectric is separated into multiple islands
It becomes an element formation area, and a horizontal element
The horizontal element is formed in the other element forming area while the element is formed.
SOI semiconductor on which a control element for controlling the SOI is formed
A predetermined potential is applied to the entire semiconductor substrate
The possible substrate electrodes are conductively connected, and this predetermined potential
Is the highest of the potentials applied to the lateral elements.
And features. Two or more diffusion layers are formed in the element formation region.
And a predetermined potential is applied to two or more voltages applied to the diffusion layer.
It is desirable that the potential be between the potentials. The predetermined potential is S
The potential is almost half of the maximum withstand voltage of the OI semiconductor device.
desirable. The predetermined potential is the highest potential applied to the diffusion layer
It is desirably an intermediate potential between the first potential and the lowest potential .

【0028】本発明に係るSOI半導体装置において講
じた第7の手段は、半導体基板の表面側に第1の絶縁膜
を介して形成された半導体層と、この半導体層の表面側
から第1の絶縁膜を貫通して半導体基板に達するまで形
成されて半導体層に島状の素子形成領域を形成する分離
溝と、この分離溝の側壁に形成された第2の絶縁膜と、
分離溝内部に充填されて半導体基板に導電接続する充填
層とを有し、半導体基板および充填層のうちの少なくと
も一方側には、それに所定の電位を印加すべき充填層電
位規定用電極が導電接続しており、素子形成領域には2
以上の拡散層が構成され、半導体基板の全体に印加する
所定の電位は、拡散層に印加される2以上の電位の間の
電位であって、SOI半導体装置の最高耐圧の略半分の
電位であることを特徴とする。また、本発明に係るSO
I半導体装置において講じた第8の手段は、半導体基板
の表面側に第1の絶縁膜を介して形成された半導体層
と、この半導体層の表面側から第1の絶縁膜を貫通して
半導体基板に達するまで形成されて半導体層に島状の素
子形成領域を形成する分離溝と、この分離溝の側壁に形
成された第2の絶縁膜と、分離溝内部に充填されて半導
体基板に導電接続する充填層とを有し、半導体基板およ
び充填層のうちの少なくとも一方側には、それに所定の
電位を印加すべき充填層電位規定用電極が導電接続して
おり、素子形成領域には2以上の拡散層が構成され、半
導体基板の全体に印加する所定の電位は、前記拡散層に
印加される最高電位と最低電位との中間電位であること
を特徴とする本発明に係るSOI半導体装置において
講じた第9の手段は、半導体基板の表面側に、絶縁膜を
介して形成された半導体層を有し、この半導体層に2以
上の拡散層が構成されるSOI半導体装置において、半
導体基板の全体に所定の電位が印加可能な基板電極が導
電接続されており、この所定の電位は、拡散層に印加さ
れる最高電位と最低電位との中間電位であることを特徴
とする。
In the SOI semiconductor device according to the present invention,
The seventh means is that a first insulating film is provided on the front side of the semiconductor substrate.
Semiconductor layer formed through
Through the first insulating film to reach the semiconductor substrate.
Separation to form island-shaped device formation region in semiconductor layer
A groove, a second insulating film formed on a side wall of the separation groove,
Filling that fills the inside of the separation groove and conductively connects to the semiconductor substrate
And at least one of the semiconductor substrate and the filling layer.
On one side, there is also a packed bed electrode to which a predetermined potential is to be applied.
The position defining electrode is conductively connected, and 2
The above diffusion layer is configured and applied to the entire semiconductor substrate.
The predetermined potential is between two or more potentials applied to the diffusion layer.
Potential, which is approximately half of the maximum withstand voltage of the SOI semiconductor device.
Is a potential. Further, the SO according to the present invention
The eighth measure taken in the semiconductor device is a semiconductor substrate.
Semiconductor layer formed on the surface side of the semiconductor via a first insulating film
Through the first insulating film from the surface side of the semiconductor layer.
An island-shaped element is formed on the semiconductor layer until it reaches the semiconductor substrate.
Isolation grooves that form the element formation regions, and
The second insulating film formed and the semiconductor filled with the inside of the isolation groove.
A filling layer conductively connected to the semiconductor substrate;
And at least one of the packed layers
The filling layer potential regulating electrode to which the potential is to be applied is conductively connected.
In the element formation region, two or more diffusion layers are formed,
A predetermined potential applied to the entire conductor substrate is applied to the diffusion layer.
Intermediate potential between the highest and lowest applied potential
It is characterized by . In the SOI semiconductor device according to the present invention
A ninth measure taken is to form an insulating film on the front side of the semiconductor substrate.
A semiconductor layer formed through the
In an SOI semiconductor device having an upper diffusion layer,
A board electrode capable of applying a predetermined potential is applied to the entire conductor board.
This predetermined potential is applied to the diffusion layer.
It is an intermediate potential between the highest potential and the lowest potential
And

【0029】なお、本発明において、SOI半導体装置
とはSOI基板を用いた半導体装置に限定されるもので
はなく、素子形成領域である半導体層が絶縁物となる誘
電体によって分離される誘電体分離構造を備えた半導体
装置を指すものである。
In the present invention, the SOI semiconductor device is not limited to a semiconductor device using an SOI substrate, but a dielectric isolation in which a semiconductor layer as an element formation region is separated by a dielectric serving as an insulator. It refers to a semiconductor device having a structure.

【0030】[0030]

【作用】上記第1の手段を講じた本発明に係る誘電体分
離構造を備えた半導体装置においては、分離溝が半導体
層の表面側から第1の絶縁膜を貫通して半導体基板に達
するまで形成されて、分離溝内部の充填層が半導体基板
に導電接続しているため、いずれの分離溝も半導体基板
と同電位状態にある。従って、分離溝内部の充填層の電
位は、半導体基板の電位に固定され、変動しないので、
この電位の変動の影響を素子形成領域に形成された半導
体素子が受けない。また、素子形成領域に形成された半
導体素子の電位の影響が、分離溝内部の充填層の電位に
及ばないので、分離溝を介して隣接し合う素子形成領域
の半導体素子同士の間で、電位の影響を及ぼし合うこと
がない。すなわち、本発明においては、導電接続する半
導体基板と充填層によって素子形成領域が静電シールド
されるため、半導体素子の素子特性が安定化し、信頼性
の高いSOI半導体装置を実現することができる。ま
た、半導体基板の裏面側などに充填層電位規定用電極が
導電接続していることから、この半導体基板を介して充
填層に所定の電位を印加することができ、いずれの充填
層の電位も所定の電位に固定されるため、分離溝内部の
充填層の電位変動がなく、また、半導体素子同士が分離
溝を介して電位の影響を及ぼし合うことがないので、素
子特性がさらに安定する。また、第3の手段も同様に、
分離溝が素子形成領域毎に形成されて隣接し合う各分離
溝の間に周囲半導体領域が形成され、この領域に周囲領
域電位規定用電極が導電接続しているため、素子形成領
域同士は、分離溝に加えて周囲半導体領域によっても素
子分離され、しかも周囲半導体領域の電位が所定の電位
に固定された状態にあるので、隣接し合う素子形成領域
の半導体素子同士の間での電位の干渉がなく、素子特性
の安定化が顕著である。更に、所定の電位として拡散層
に印加される2以上の電位の間の電位に設定されている
ため、耐圧性能の向上を図ることができる。
In the semiconductor device having the dielectric isolation structure according to the present invention in which the above first means is employed, the isolation groove extends from the surface of the semiconductor layer to the semiconductor substrate through the first insulating film. Since the formed filling layer inside the separation groove is conductively connected to the semiconductor substrate, all the separation grooves are in the same potential state as the semiconductor substrate. Therefore, the potential of the filling layer inside the separation groove is fixed at the potential of the semiconductor substrate and does not fluctuate.
The semiconductor element formed in the element formation region is not affected by the fluctuation of the potential. Further, since the influence of the potential of the semiconductor element formed in the element formation region does not affect the potential of the filling layer inside the separation groove, the potential between the semiconductor elements in the element formation region adjacent to each other via the separation groove is low. Do not affect each other. That is, in the present invention, the element formation region is electrostatically shielded by the semiconductor substrate and the filling layer that are conductively connected, so that the element characteristics of the semiconductor element are stabilized and a highly reliable SOI semiconductor device can be realized. In addition, since the filling layer potential regulating electrode is conductively connected to the back surface side of the semiconductor substrate or the like, a predetermined potential can be applied to the filling layer via the semiconductor substrate, and the potential of any of the filling layers can be reduced. Since the potential is fixed at a predetermined potential, the potential of the filling layer inside the separation groove does not fluctuate, and the semiconductor elements do not influence each other via the separation groove, so that the element characteristics are further stabilized. Similarly , the third means also
Surrounding the semiconductor region is formed between the isolation trench isolation trench adjacent formed for each element formation region and the surrounding region the potential regulating electrode in this region is connected electrically conductive, element forming regions each other, Since the elements are separated by the peripheral semiconductor region in addition to the isolation groove, and the potential of the peripheral semiconductor region is fixed at a predetermined potential, potential interference between semiconductor elements in adjacent element forming regions. And stabilization of device characteristics is remarkable. Further, since the predetermined potential is set to a potential between two or more potentials applied to the diffusion layer, the withstand voltage performance can be improved.

【0031】第2の手段においては、充填層電位規定用
電極に印加する所定の電位が拡散層に印加する最低電位
又は低電位ではなく、最高電位であるため、半導体基板
の全体及び充填層がその最高電位に規定されたフィール
ドプレートとして機能し、p型拡散層に最低電位が印加
された逆バイアス状態では、このp型拡散層に臨む第1
の絶縁膜や第2の絶縁膜との界面に電子蓄積層が形成さ
れることになり、その界面で電界強度が急激に上昇する
ことにより絶縁膜内部で逆バイアス電位をダミー的に分
担できるので、その分、素子形成領域内の電界強度を緩
和でき、素子形成領域内に作り込まれた素子の耐圧の大
幅向上を図ることができる。なお、第5及び第6の手段
においても同様の作用効果を奏する。
In the second means, the filling layer potential regulating
The predetermined potential applied to the electrode is the lowest potential applied to the diffusion layer
Or, because it is not a low potential but the highest potential, the semiconductor substrate
Feel that the whole and the packed bed are specified at their highest potential
Function as a plate, applying the lowest potential to the p-type diffusion layer
In the reverse bias state, the first facing the p-type diffusion layer
An electron storage layer is formed at the interface between the first insulating film and the second insulating film.
And the electric field strength rises sharply at the interface
In this way, the reverse bias potential is
The electric field intensity in the element formation region can be moderated.
The breakdown voltage of the device built in the device formation region
The width can be improved. In addition, the fifth and sixth means
Has the same effect.

【0032】第4の手段においては、基板電極に印加す
る所定の電位が最低電位又は低電位ではなく、SOI半
導体装置の最高耐圧の略半分の電位であるため、半導体
基板の全体がその最高耐圧の略半分の電位に規定された
フィールドプレートとして機能し、半導体層内に生じる
電位分布のうちその最高耐圧の略半分の等電位線の線端
が半導体基板内を通過するので、半導体層内に生じる電
位分布は最高耐圧の略半分の等電位線を分割基準として
最高電位側と最低電位側とに振り分け規制される。この
ため、半導体層内に生じる等電位線の間隔が疎となるの
で、半導体層に作り込まれた素子の耐圧の大幅向上を図
ることができる。なお、第7の手段においても同様の作
用効果を奏する。
In the fourth means, the voltage is applied to the substrate electrode.
The predetermined potential is not the minimum potential or the low potential,
Since the potential is almost half of the maximum withstand voltage of the conductor device, semiconductor
The entire substrate is set at a potential of approximately half of its maximum withstand voltage
Acts as a field plate and occurs in the semiconductor layer
End of the equipotential line that is approximately half of the highest withstand voltage in the potential distribution
Passes through the semiconductor substrate, causing the
The potential distribution is based on equipotential lines that are approximately half of the maximum withstand voltage.
The distribution is regulated between the highest potential side and the lowest potential side. this
Therefore, the intervals between the equipotential lines generated in the semiconductor layer are reduced.
Greatly improves the withstand voltage of devices built into the semiconductor layer
Can be The same operation is performed in the seventh means.
Use effect.

【0033】第8の手段においては、充填層電位規定用
電極に印加する所定の電位が最低電位又は低電位ではな
く、素子形成領域の拡散層に印加される最高電位と最低
電位との中間電位であるため、半導体基板の全体及び充
填層がその中間電位に規定されたフィールドプレートと
して機能し、素子形成領域内に生じる電位分布のうちそ
の中間電位の等電位線の線端が半導体基板内を通過する
ので、素子形成領域内に生じる電位分布をその中間電位
を分割基準にして最高電位側と最低電位側とに振り分け
規制される。このため、素子形成領域内に生じる等電位
線の間隔が疎となるので、素子形成領域に作り込まれた
素子の耐圧の大幅向上を図ることができる。なお、第9
の手段においても同様の作用効果を奏する。
According to an eighth means, the filling layer potential regulating
The predetermined potential applied to the electrode is not the lowest potential or low potential.
The highest and lowest potentials applied to the diffusion layer in the element formation region
Since this is an intermediate potential with respect to the potential,
The filling layer has a field plate defined at its intermediate potential and
Functioning as a potential distribution in the element formation region.
The end of the equipotential line of the intermediate potential passes through the semiconductor substrate
Therefore, the potential distribution generated in the element formation region
Is divided into the highest potential side and the lowest potential side based on
Be regulated. Therefore, an equipotential generated in the element formation region
Since the spacing between lines becomes sparse, it was built in the element formation area
The withstand voltage of the element can be greatly improved. The ninth
The same operation and effect can be obtained by the means described above.

【0034】このように、素子形成領域、あるいは半導
体層の周囲を中間電位に設定すると、素子形成領域、あ
るいは半導体層中において、拡散層と、半導体基板、充
填層あるいは周囲半導体領域との間に広がる等電位線の
密度を、その中間電位によって分割することが可能とな
る。このため、等電位線の密度、すなわち、電界の集中
を緩和することが可能となり、耐圧性能の向上を図るこ
とができる。また、中間電位を印加することにより、素
子形成領域を取り囲む絶縁層(第1,第2の絶縁膜)に
加わる電位を低減でき、見かけ上の素子間分離耐圧を向
上させることができるので、さらに高耐圧素子の誘電体
分離適用が可能となる。中間電位は、2以上の拡散層に
印加される2以上の電位の間の電位であれば耐圧向上の
効果を得ることができる。さらに、中間電位として2以
上の電位の最大印加電圧の差、すなわち、最高耐圧の略
半分の電位を印加することにより等電位線の密度を均等
化することができ、略最大の耐圧特性を得ることが可能
となる。加えて、半導体層の素子形成領域に形成された
高耐圧素子の高電圧印加電極側電位に等しい電位を半導
体基板に印加することにより、半導体層と絶縁膜との界
面において電界強度が上昇し、絶縁膜内部で耐圧を持た
せることができる。このため、半導体層の厚さ方向への
空乏層の拡がりを抑制することが可能となり、半導体層
の厚さ方向の耐圧を向上させることができる。それ故、
薄い半導体層で要求耐圧を確保することができるので、
装置の薄型化が達成される。また、半導体層の薄型化に
伴って分離溝などの基板作成工程に要する時間やコスト
を削減することができ、さらに、分離溝の幅を縮小でき
るので、装置の集積度を向上させることもできる。
As described above, when the element formation region or the periphery of the semiconductor layer is set to the intermediate potential, the element formation region or the semiconductor layer has a gap between the diffusion layer and the semiconductor substrate, the filling layer or the surrounding semiconductor region. It is possible to divide the density of the expanding equipotential lines by the intermediate potential. Therefore, the density of equipotential lines, that is, the concentration of the electric field can be reduced, and the withstand voltage performance can be improved. Further, by applying the intermediate potential, the potential applied to the insulating layers (first and second insulating films) surrounding the element formation region can be reduced, and the apparent breakdown voltage between elements can be improved. High dielectric strength elements can be applied to dielectric isolation. If the intermediate potential is a potential between two or more potentials applied to two or more diffusion layers, an effect of improving withstand voltage can be obtained. Furthermore, by applying a difference between the maximum applied voltages of two or more potentials as an intermediate potential, that is, a potential that is substantially half of the maximum withstand voltage, the density of equipotential lines can be equalized, and a substantially maximum withstand voltage characteristic is obtained. It becomes possible. In addition, by applying to the semiconductor substrate a potential equal to the high voltage application electrode side potential of the high breakdown voltage element formed in the element formation region of the semiconductor layer, the electric field strength increases at the interface between the semiconductor layer and the insulating film, Withstand voltage can be provided inside the insulating film. Therefore, it is possible to suppress the expansion of the depletion layer in the thickness direction of the semiconductor layer, and it is possible to improve the breakdown voltage in the thickness direction of the semiconductor layer. Therefore,
Since the required breakdown voltage can be secured with a thin semiconductor layer,
The device can be made thinner. In addition, as the thickness of the semiconductor layer is reduced, the time and cost required for forming a substrate such as a separation groove can be reduced, and the width of the separation groove can be reduced, so that the degree of integration of the device can be improved. .

【0035】[0035]

【実施例】つぎに、添付図面を参照して、本発明の実施
例について説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0036】〔実施例1〕 図1は本発明の実施例1に係る誘電体分離構造を備えた
SOI半導体装置の一部を示す概略断面図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic sectional view showing a part of an SOI semiconductor device having a dielectric isolation structure according to Embodiment 1 of the present invention.

【0037】この図において、本例の半導体装置1は、
誘電体分離基板2を用いたSOI構造の素子形成領域
に、半導体素子が形成され、これによって集積回路が構
成されている。この誘電体分離基板2は、第1のシリコ
ン基板たる半導体支持基板3と、この半導体支持基板3
にシリコン酸化膜4(第1の絶縁膜)を介して張り合わ
せされた第2のシリコン基板たるn型の半導体層5と、
この半導体層5の表面側からシリコン酸化膜4を貫通し
て半導体支持基板3に達するまで形成されて半導体層5
を島状の素子形成領域5a,5b,5c,5dに素子分
離する分離溝6と、この分離溝6の側壁に形成されたシ
リコン酸化膜たる側壁絶縁膜7(第2の絶縁膜)と、分
離溝6の内部に充填されて半導体支持基板3に導電接続
する多結晶シリコン膜たる多結晶半導体層8(充填層)
とを有する。ここで、半導体層の各素子形成領域5a
〜5dには、第1のダイオード9a,npnトランジス
タ9b,MOSFET9cおよび第2のダイオード9d
などの半導体素子がそれぞれ形成され、これらの半導体
素子に対しては、層間絶縁膜14の接続孔を介して各配
線層15が導電接続している。一方、半導体支持基板3
の裏面側には、この半導体支持基板3を介して各分離溝
6の内部の多結晶半導体層8に所定の電位を印加する裏
面電極たる充填層電位規定用電極10が形成されてい
る。
In this figure, the semiconductor device 1 of the present example has
A semiconductor element is formed in an element formation region having an SOI structure using the dielectric isolation substrate 2, thereby forming an integrated circuit. The dielectric isolation substrate 2 includes a semiconductor support substrate 3 serving as a first silicon substrate and the semiconductor support substrate 3.
An n-type semiconductor layer 5, which is a second silicon substrate, bonded to the substrate via a silicon oxide film 4 (first insulating film);
The semiconductor layer 5 is formed from the surface side of the semiconductor layer 5 until it reaches the semiconductor support substrate 3 through the silicon oxide film 4.
A trench 6 for isolating elements into island-shaped element forming regions 5a, 5b, 5c, 5d, a sidewall insulating film 7 (second insulating film) as a silicon oxide film formed on the side wall of the separating trench 6, Polycrystalline semiconductor layer 8 (filled layer), which is a polycrystalline silicon film filled in isolation trench 6 and conductively connected to semiconductor support substrate 3
And Here, each element formation region 5a of the semiconductor layer 5
5d include a first diode 9a, an npn transistor 9b, a MOSFET 9c, and a second diode 9d.
And the like, and each wiring layer 15 is conductively connected to these semiconductor elements via connection holes of the interlayer insulating film 14. On the other hand, the semiconductor support substrate 3
A filling layer potential regulating electrode 10 serving as a back surface electrode for applying a predetermined potential to the polycrystalline semiconductor layer 8 inside each separation groove 6 via the semiconductor support substrate 3 is formed on the back side of the semiconductor substrate 3.

【0038】このような構成の半導体装置1は、誘電体
分離構造を備えているため、動作が確実で安定してお
り、とくに、高い動作信頼性が要求される回路や高電圧
信号および高周波信号を扱うのに適しているという利点
を有しているのに加えて、周囲の電位変動の影響が半導
体素子に及ばないので、半導体素子の素子特性が安定で
あるという効果を奏する。すなわち、分離溝6は半導体
層5の表面側から半導体支持基板3に達するまで形成さ
れているため、分離溝6の内部の多結晶半導体層8はい
ずれも、半導体支持基板3に導電接続しているので、い
ずれの分離溝6も半導体支持基板3と同電位状態にあ
り、その電位が変動し難い。このため、素子形成領域5
a〜5dに形成されたnpnトランジスタ9b,MOS
FET9cなどの半導体素子は、多結晶半導体層8の電
位変動の影響を受け難く、また、半導体素子の電位変動
の影響が多結晶半導体層8の電位に及ばないので、分離
溝6を介して隣接し合う素子形成領域の半導体素子の間
で、互いに電位の干渉がない。また、半導体支持基板3
の裏面側に充填層電位規定用電極10が導電接続してい
るため、この充填層電位規定用電極10から所定の電位
を印加して、多結晶半導体層8の電位を固定できる。こ
のため、分離溝6の電位が変動せず、また、分離溝6を
介して隣接し合う素子形成領域の半導体素子同士の間
で、電位の干渉がない。それ故、いずれの半導体素子
も、素子特性が安定している。従って、このような構造
のSOI半導体装置に構成された集積回路等において
は、論理装置等にとって重要な高信頼性を達成すること
が可能である。
Since the semiconductor device 1 having such a structure has a dielectric isolation structure, the operation is reliable and stable. Particularly, a circuit requiring high operation reliability, a high voltage signal and a high frequency signal are required. In addition to the advantage that the semiconductor device is not affected by ambient potential fluctuations, the device characteristics of the semiconductor device are stable. That is, since the isolation groove 6 is formed from the surface of the semiconductor layer 5 to the semiconductor support substrate 3, any of the polycrystalline semiconductor layers 8 inside the isolation groove 6 is conductively connected to the semiconductor support substrate 3. Therefore, each of the separation grooves 6 is in the same potential state as the semiconductor supporting substrate 3 and the potential is hardly fluctuated. Therefore, the element formation region 5
npn transistors 9b, MOS formed in a to 5d
The semiconductor element such as the FET 9 c is hardly affected by the potential change of the polycrystalline semiconductor layer 8, and the influence of the potential change of the semiconductor element does not affect the potential of the polycrystalline semiconductor layer 8. There is no potential interference between the semiconductor elements in the corresponding element formation region. Also, the semiconductor support substrate 3
Since the filling layer potential regulating electrode 10 is conductively connected to the back side of the semiconductor device, a predetermined potential can be applied from the filling layer potential regulating electrode 10 to fix the potential of the polycrystalline semiconductor layer 8. For this reason, the potential of the separation groove 6 does not fluctuate, and there is no potential interference between the semiconductor elements in the element formation regions adjacent to each other via the separation groove 6. Therefore, each semiconductor element has stable element characteristics. Therefore, in an integrated circuit or the like configured in the SOI semiconductor device having such a structure, it is possible to achieve high reliability important for a logic device and the like.

【0039】このような構成の半導体装置1の製造方法
のうち、誘電体分離基板2を製造する方法の一例につい
て、図2および図3を参照して説明する。図2(a)〜
(d)および図3(a)〜(c)はいずれも、誘電体分
離基板2の製造方法の一部を示す工程断面図である。
An example of a method for manufacturing the dielectric isolation substrate 2 among the methods for manufacturing the semiconductor device 1 having such a configuration will be described with reference to FIGS. FIG.
3D and FIGS. 3A to 3C are process cross-sectional views showing a part of the method for manufacturing the dielectric isolation substrate 2.

【0040】まず、図2(a)に示すように、半導体層
5および半導体支持基板3としての2枚のシリコンウェ
ハのうち、一方側のウェハたる半導体層5に対して、加
速電圧が120keV、ドーズ量が3.5×1014
−2の条件で砒素をイオン注入し、さらに、温度が約
1200℃の水蒸気雰囲気中で、約5時間の熱酸化を行
って、厚さが2μmのシリコン酸化膜4を形成する。続
いて、半導体層5としてのウェハと、半導体支持基板3
としてのウェハとをシリコン酸化膜4を介して接触させ
た状態で、N雰囲気中で2時間の熱処理(約110
0℃)を施して、SOIウェハを形成した後、温度が約
1100℃の水蒸気雰囲気中で、約40分間の熱酸化を
行って、半導体層5の表面側に厚さが約0.5μmの熱
酸化膜11を形成する。続いて、熱酸化膜11の上に第
1のマスク層12を約1μmの厚さに形成し、その表面
側に第2のマスク層13を約1μmの厚さに形成する。
ここで、第1のマスク層12としては、ヘリウムガスに
約20%のシランガスを混合した混合ガスを用いて、温
度が約400℃、時間が約80分間、減圧条件が約40
Pa、ガス流量が約250cc/minの条件下での熱
CVD法により形成した多結晶シリコン膜を用いた。一
方、第2のマスク層13としては、ヘリウムガスに約2
0%のシランガスした混合ガスと酸素ガスとを用いて、
温度が約400℃、時間が約80分間、減圧条件が約9
0Pa、SiH/Heの混合ガスのガス流量が約4
00cc/min、酸素ガスのガス流量が約60cc/
minの条件下での熱CVD法により形成したシリコン
酸化膜を用いた。なお、第2のマスク層13としては、
第1のマスク層12として用いた多結晶シリコン膜を熱
酸化したシリコン酸化膜を用いることもできる。
First, as shown in FIG. 2A, an acceleration voltage of 120 keV is applied to the semiconductor layer 5 as one of the two silicon wafers as the semiconductor layer 5 and the semiconductor support substrate 3. Dose amount is 3.5 × 10 14 c
Arsenic is ion-implanted under the condition of m− 2 , and thermal oxidation is performed for about 5 hours in a steam atmosphere at a temperature of about 1200 ° C. to form a silicon oxide film 4 having a thickness of 2 μm. Subsequently, the wafer as the semiconductor layer 5 and the semiconductor support substrate 3
In a state in which the wafer is brought into contact through the silicon oxide film 4 as a heat treatment for 2 hours in an N 2 atmosphere (about 110
0 ° C.) to form an SOI wafer, and then thermally oxidize for about 40 minutes in a steam atmosphere at a temperature of about 1100 ° C. to form a 0.5 μm thick semiconductor layer 5 on the surface side. A thermal oxide film 11 is formed. Subsequently, a first mask layer 12 is formed to a thickness of about 1 μm on the thermal oxide film 11, and a second mask layer 13 is formed to a thickness of about 1 μm on the surface side.
Here, as the first mask layer 12, a mixed gas of helium gas and about 20% silane gas is used, the temperature is about 400 ° C., the time is about 80 minutes, and the reduced pressure condition is about 40 minutes.
A polycrystalline silicon film formed by a thermal CVD method under the conditions of Pa and a gas flow rate of about 250 cc / min was used. On the other hand, as the second mask layer 13, about 2
Using a mixed gas of 0% silane gas and oxygen gas,
The temperature is about 400 ° C, the time is about 80 minutes, and the reduced pressure condition is about 9
0Pa, the gas flow rate of the mixed gas of SiH 4 / He is about 4
00 cc / min, the gas flow rate of oxygen gas is about 60 cc / min.
A silicon oxide film formed by a thermal CVD method under min conditions was used. In addition, as the second mask layer 13,
A silicon oxide film obtained by thermally oxidizing the polycrystalline silicon film used as the first mask layer 12 can also be used.

【0041】つぎに、第2のマスク層13の上にフォト
リソグラフィーによりレジストパターンを形成し、図2
(b)に示すように、フッ素系混合ガスを用いた反応性
イオンエッチング法により、分離溝形成予定領域6aの
表面にある第2のマスク層13を除去し、さらに、塩素
系混合ガスあるいはフッ素系混合ガスを用いた反応性イ
オンエッチング法またはプラズマエッチング法により、
分離溝形成予定領域6aの表面にある第1のマスク層1
2を除去し、さらに、フッ素系の反応性イオンエッチン
グ法により、分離溝形成予定領域6aの表面にある熱酸
化膜11を除去して、分離溝形成予定領域6aを窓開け
する。
Next, a resist pattern is formed on the second mask layer 13 by photolithography.
As shown in (b), the second mask layer 13 on the surface of the separation groove forming region 6a is removed by a reactive ion etching method using a fluorine-based mixed gas, and further a chlorine-based mixed gas or a fluorine-based mixed gas is used. By reactive ion etching method or plasma etching method using a system mixed gas,
First mask layer 1 on the surface of separation groove formation planned region 6a
2 is removed, and the thermal oxide film 11 on the surface of the separation groove forming region 6a is removed by a fluorine-based reactive ion etching method, and the separation groove forming region 6a is opened.

【0042】つぎに、図2(c)に示すように、第2の
マスク層13をマスクとして、半導体層5に対して、六
フッ化硫黄と酸素との混合ガスを用いたプラズマエッチ
ング法により、シリコン酸化膜4にまで達する深さが3
0〜50μmの分離溝6を形成する。ここで、分離溝6
の幅は2〜8μmである。このとき、第2のマスク層1
3も約0.8μm程度エッチングされる。
Next, as shown in FIG. 2C, using the second mask layer 13 as a mask, the semiconductor layer 5 is subjected to a plasma etching method using a mixed gas of sulfur hexafluoride and oxygen. The depth reaching the silicon oxide film 4 is 3
A separation groove 6 of 0 to 50 μm is formed. Here, the separation groove 6
Is 2 to 8 μm. At this time, the second mask layer 1
3 is also etched by about 0.8 μm.

【0043】つぎに、図2(d)に示すように、温度が
約1100℃の水蒸気雰囲気中で、約150分間の熱酸
化を行って、分離溝6の側壁に厚さが約1μmのシリコ
ン酸化膜たる側壁絶縁膜7を形成する。このとき、半導
体層5の表面側にある第1のマスク層13も酸化されて
厚さが約0.6μmとなる。
Next, as shown in FIG. 2D, thermal oxidation is performed for about 150 minutes in a steam atmosphere at a temperature of about 1100 ° C., so that a silicon A sidewall insulating film 7 serving as an oxide film is formed. At this time, the first mask layer 13 on the surface side of the semiconductor layer 5 is also oxidized to a thickness of about 0.6 μm.

【0044】つぎに、図3(a)に示すように、フッ素
系の反応性イオンエッチング法により、分離溝6の底部
6bにあるシリコン酸化膜4を除去して、分離溝6が半
導持基板3に達するようにする。このとき、半導体層5
の表面側の第2のマスク層13も除去され、第1のマス
ク層12が露出すると共に、第1のマスク層12も約
0.1μm程度エッチングされる。
Next, as shown in FIG. 3A, the silicon oxide film 4 on the bottom 6b of the separation groove 6 is removed by a fluorine-based reactive ion etching method, and the separation groove 6 is semi-conductive. It reaches the substrate 3. At this time, the semiconductor layer 5
Is removed, the first mask layer 12 is exposed, and the first mask layer 12 is also etched by about 0.1 μm.

【0045】つぎに、図3(b)に示すように、分離溝
6の内部を熱CVD法により形成した多結晶シリコンた
る多結晶半導体層8で埋め込む。その結果、分離溝6の
底部6bで、多結晶半導体層8は半導体支持基板3に導
電接続する状態となる。ここで、多結晶半導体層8の形
成条件は、第1のマスク層11の形成条件と同様な条件
である。但し、処理時間は約540分間である。このと
き、第1のマスク層12の表面には、厚さが約9μmの
多結晶半導体層8aが形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, the inside of the separation groove 6 is filled with a polycrystalline semiconductor layer 8 as polycrystalline silicon formed by a thermal CVD method. As a result, at the bottom 6 b of the isolation groove 6, the polycrystalline semiconductor layer 8 is brought into a state of being conductively connected to the semiconductor support substrate 3. Here, the conditions for forming the polycrystalline semiconductor layer 8 are the same as those for forming the first mask layer 11. However, the processing time is about 540 minutes. At this time, a polycrystalline semiconductor layer 8a having a thickness of about 9 μm is formed on the surface of the first mask layer 12.

【0046】つぎに、図3(c)に示すように、分離溝
6の外部にある不要な多結晶半導体層8aおよび第1の
マスク層12をフッ素系のプラズマエッチングまたは研
磨により除去し、さらに、熱酸化膜11を希フッ酸で除
去する。その結果、分離溝6の内部の多結晶半導体層8
と半導体支持基板3とが分離溝6の底部6bで接触する
一方、半導体層5が側壁絶縁膜7および充填層たる多結
晶半導体層8を備える分離溝6とシリコン酸化膜4とに
よって素子分離された素子形成領域5a〜5dを備える
誘電体分離基板2が形成される。
Next, as shown in FIG. 3C, the unnecessary polycrystalline semiconductor layer 8a and the first mask layer 12 outside the isolation trench 6 are removed by fluorine-based plasma etching or polishing. Then, the thermal oxide film 11 is removed with diluted hydrofluoric acid. As a result, the polycrystalline semiconductor layer 8 inside the isolation trench 6
And the semiconductor support substrate 3 are in contact with each other at the bottom 6b of the isolation groove 6, while the semiconductor layer 5 is isolated by the silicon oxide film 4 and the isolation groove 6 including the side wall insulating film 7 and the polycrystalline semiconductor layer 8 as a filling layer. The dielectric isolation substrate 2 including the formed element formation regions 5a to 5d is formed.

【0047】しかる後に、半導体層5の素子形成領域5
a〜5dに対して、図1に示すように、第1のダイオー
ド9a,npnトランジスタ9b,MOSFET9cお
よび第2のダイオード9dなどの半導体素子を形成する
一方、層間絶縁膜14の接続孔を介して、半導体素子に
対して各配線層15を導電接続する。さらに、半導体支
持基板3の裏面側には、この半導体支持基板3を介して
各分離溝6の内部の多結晶半導体層8に所定の電位を印
加するための充填層電位規定用電極10を形成して、誘
電体分離構造によるSOI半導体装置1が製造される。
Thereafter, the element formation region 5 of the semiconductor layer 5 is formed.
As shown in FIG. 1, semiconductor elements such as a first diode 9a, an npn transistor 9b, a MOSFET 9c, and a second diode 9d are formed for the elements a to 5d. Then, each wiring layer 15 is conductively connected to the semiconductor element. Further, a filling layer potential regulating electrode 10 for applying a predetermined potential to the polycrystalline semiconductor layer 8 inside each separation groove 6 is formed on the back side of the semiconductor supporting substrate 3 through the semiconductor supporting substrate 3. Thus, the SOI semiconductor device 1 having the dielectric isolation structure is manufactured.

【0048】〔実施例2〕 図4は本発明の実施例2に係る誘電体分離基板を用いた
SOI半導体装置の概略断面図、図5はその概略平面図
である。
Embodiment 2 FIG. 4 is a schematic sectional view of an SOI semiconductor device using a dielectric isolation substrate according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 5 is a schematic plan view thereof.

【0049】これらの図において、本例の半導体装置2
1に用いた誘電体分離基板22は、シリコン基板たる半
導体支持基板23と、その表面側にシリコン酸化膜24
(第1の絶縁膜)を介して形成されたn型の半導体層2
5と、この半導体層25の表面側からシリコン酸化膜2
4に達するまで形成されて、半導体層25に島状の素子
形成領域25a,25bを形成する分離溝26a,26
bと、この分離溝26a,26bの側壁に形成されたシ
リコン酸化膜たる側壁酸化膜27a,27b(第2の絶
縁膜)と、分離溝26a,26bの内部に充填された多
結晶シリコン膜たる多結晶半導体層28a,28b(充
填層)とを有する。
In these figures, the semiconductor device 2 of this example is shown.
The dielectric isolation substrate 22 used in Example 1 includes a semiconductor support substrate 23 as a silicon substrate and a silicon oxide film 24 on the surface side thereof.
N-type semiconductor layer 2 formed via (first insulating film)
5 and the silicon oxide film 2 from the surface side of the semiconductor layer 25.
4, the isolation trenches 26a, 26 forming island-shaped element formation regions 25a, 25b in the semiconductor layer 25.
b, sidewall oxide films 27a and 27b (second insulating films), which are silicon oxide films formed on the sidewalls of the isolation trenches 26a and 26b, and a polycrystalline silicon film filled inside the isolation trenches 26a and 26b. And polycrystalline semiconductor layers 28a and 28b (filled layers).

【0050】また、本例の半導体装置21においては、
分離溝26a,26bは素子形成領域25a,25b毎
にその周囲に形成されて、隣接する分離溝から電気的に
独立した状態にある。すなわち、分離溝26aは素子形
成領域25aを素子分離している一方、分離溝26bは
素子形成領域25bを素子分離している。その結果、隣
接し合う各分離溝26a,26bの間には、半導体層2
5の非素子形成領域たる周囲半導体領域29が形成され
ており、本例の半導体装置1においては、周囲半導体
領域29の表面側に、この領域に所定の電位を印加すべ
き周囲領域電位規定用電極33が層間絶縁膜32の接続
孔を介して導電接続している。ここで、分離溝26a,
26bは素子形成領域25a,25b毎に形成されてい
るため、周囲半導体領域29は、半導体層25上のいず
れの素子形成領域25a,25bの周囲においても導通
している。従って、周囲領域電位規定用電極33は周囲
半導体領域29のいずれか1か所で導電接続するだけ
で、いずれの周囲半導体領域29にも導電接続している
状態にある。
In the semiconductor device 21 of this embodiment,
The separation grooves 26a and 26b are formed around each of the element forming regions 25a and 25b, and are electrically independent from the adjacent separation grooves. That is, the isolation groove 26a isolates the element formation region 25a, while the isolation groove 26b isolates the element formation region 25b. As a result, the semiconductor layer 2 is located between the adjacent isolation grooves 26a and 26b.
5 are non-element forming region serving around the semiconductor region 29 is formed, in the semiconductor device 2 of the present embodiment, the surface side of the peripheral semiconductor region 29, peripheral region potential regulating to be applied a predetermined potential in this region The electrode 33 is electrically conductively connected through a connection hole of the interlayer insulating film 32. Here, the separation grooves 26a,
Since 26b is formed for each of the element formation regions 25a and 25b, the peripheral semiconductor region 29 is conductive around any of the element formation regions 25a and 25b on the semiconductor layer 25. Therefore, the peripheral region potential regulating electrode 33 is conductively connected to any one of the peripheral semiconductor regions 29, and is in a state of being conductively connected to any of the peripheral semiconductor regions 29.

【0051】さらに、素子形成領域25aにはnpnト
ランジスタ30が形成されている一方、素子形成領域2
5bにはMOSFET31が形成されており、そのう
ち、npnトランジスタ30のコレクタ領域30aに対
しては、層間絶縁膜32の接続孔を介してコレクタ電極
30bが導電接続している。このコレクタ電極30b
は、さらに、層間絶縁膜32の接続孔を介して素子形成
領域25aを素子分離している分離溝26aの内部の多
結晶半導体層28aにも導電接続して、多結晶半導体層
28aの電位をnpnトランジスタ30のコレクタ電位
と同電位とする充填層電位規定用電極になっている。一
方、MOSFET31のドレイン領域31aに対して
は、層間絶縁膜32の接続孔を介してドレイン電極30
bが導電接続しており、このドレイン電極31bは、さ
らに層間絶縁膜32の接続孔を介して素子形成領域25
bを素子分離している分離溝26bの内部の多結晶半導
体層28bにも導電接続して、多結晶半導体層28bの
電位をMOSFET31のドレイン電位と同電位とする
充填層電位規定用電極になっている。
Further, the npn transistor 30 is formed in the element formation region 25a, while the npn transistor 30 is formed in the element formation region 25a.
A MOSFET 31 is formed in 5b, and a collector electrode 30b is conductively connected to a collector region 30a of the npn transistor 30 via a connection hole in the interlayer insulating film 32. This collector electrode 30b
Is also electrically connected to the polycrystalline semiconductor layer 28a inside the isolation groove 26a for isolating the element forming region 25a through the connection hole of the interlayer insulating film 32, thereby lowering the potential of the polycrystalline semiconductor layer 28a. It is a filling layer potential regulating electrode which is set to the same potential as the collector potential of the npn transistor 30. On the other hand, the drain electrode 31 is connected to the drain region 31a of the MOSFET 31 through the connection hole of the interlayer insulating film 32.
b is conductively connected, and the drain electrode 31 b is further connected to the element forming region 25 through a connection hole of the interlayer insulating film 32.
b is also electrically connected to the polycrystalline semiconductor layer 28b inside the isolation trench 26b separating the elements, and serves as a filling layer potential regulating electrode that makes the potential of the polycrystalline semiconductor layer 28b the same as the drain potential of the MOSFET 31. ing.

【0052】このような構成の半導体装置1において
は、分離溝26a,26bは素子形成領域25a,25
b毎に形成されているため、隣接し合う各分離溝26
a,26bの間には半導体層25の非素子形成領域たる
周囲半導体領域29が形成されている。従って、各素子
形成領域25a,25bとは、互いに、分離溝26a,
26bによる素子分離に加えて、周囲半導体領域29に
よっても素子分離された状態にあるため、素子形成領域
25a,25b間の耐電圧(分離電圧)が高い。たとえ
ば、従来の500V対応の半導体装置に対して、本例の
構造を採用すれば、700V以上の分離電圧が得られ
る。しかも、npnトランジスタ30およびMOSFE
T31などの半導体素子は、電位変動の影響を相互に及
ぼさず、干渉し合うことがない。また、いずれの領域に
おいても、周囲半導体領域29は同電位であるため、分
離溝26a,26bの内部の多結晶半導体層28a,2
8bの電位が不必要に変動しない。さらに、本例におい
ては、周囲半導体領域29の電位は、周囲領域電位固定
電極33を介して印加された電位に固定されているた
め、素子形成領域25a,25bに形成された半導体素
子同士の間で、その電位の影響を及ぼし合うことがな
く、素子特性がさらに安定化する。加えて、分離溝26
aの多結晶半導体層28aにはnpnトランジスタ30
コレクタ電位が印加され、分離溝26bの多結晶半導
体層28bにはMOSFET31のドレイン電位が印加
される状態になっているため、これらの半導体素子の電
位状態に対応して、多結晶半導体層28a,28bの電
位が所定の条件で変動し、相対的に固定された状態にあ
る。従って、多結晶半導体層28a,28bの電位の変
動が、素子形成領域25a,25bの電位分布を乱すこ
とがなく、また、半導体素子同士の干渉がない。それ
故、半導体素子の素子特性に対する安定化が顕著であ
る。このように、本実施例においても、素子形成領域の
周囲の電位を安定化することができ、実施例1と同様
に、SOI半導体装置上に構成された回路の信頼性を高
くすることができる。
[0052] In the semiconductor device 2 1 with such a configuration, separation grooves 26a, 26b are element formation regions 25a, 25
b, each adjacent separation groove 26 is formed.
A peripheral semiconductor region 29 which is a non-element formation region of the semiconductor layer 25 is formed between a and 26b. Therefore, each of the element formation regions 25a and 25b is separated from each other by the separation grooves 26a and
Since the element is separated by the peripheral semiconductor region 29 in addition to the element isolation by 26b, the withstand voltage (isolation voltage) between the element formation regions 25a and 25b is high. For example, if the structure of this example is adopted for a conventional semiconductor device corresponding to 500 V, an isolation voltage of 700 V or more can be obtained. Moreover, the npn transistor 30 and the MOSFE
Semiconductor elements such as T31 do not affect each other due to potential fluctuation and do not interfere with each other. In any of the regions, the surrounding semiconductor regions 29 are at the same potential, so that the polycrystalline semiconductor layers 28a, 28 inside the isolation trenches 26a, 26b.
8b does not change unnecessarily. Further, in this example, the potential of the peripheral semiconductor region 29 is fixed to the potential applied via the peripheral region potential fixing electrode 33, so that the potential between the semiconductor elements formed in the element formation regions 25a and 25b is reduced. Thus, the element characteristics are further stabilized without affecting the potential. In addition, the separation groove 26
In the polycrystalline semiconductor layer 28a of FIG.
The collector potential of the applied, since the polycrystalline semiconductor layer 28b of the isolation trench 26b is in a state in which the drain potential of the MOSFET31 is applied, corresponding to the potential state of these semiconductor devices, polycrystalline semiconductor layer 28a , 28b fluctuate under predetermined conditions and are relatively fixed. Therefore, the fluctuation in the potential of the polycrystalline semiconductor layers 28a and 28b does not disturb the potential distribution in the element formation regions 25a and 25b, and there is no interference between the semiconductor elements. Therefore, stabilization of the device characteristics of the semiconductor device is remarkable. As described above, also in the present embodiment, the potential around the element formation region can be stabilized, and the reliability of the circuit formed on the SOI semiconductor device can be increased as in the first embodiment. .

【0053】なお、このような構成の半導体装置1の製
造方法は、図23および図24を参照して説明した従来
の半導体装置の製造方法のうち、分離溝を形成するため
のエッチングマスク層のパターンを変更すると共に、各
半導体素子に対する電極層および配線層の形成パターン
を変更するだけで容易に形成することができる。
The method of manufacturing the semiconductor device 1 having such a configuration is the same as that of the conventional method of manufacturing a semiconductor device described with reference to FIGS. It can be easily formed only by changing the pattern and changing the formation pattern of the electrode layer and the wiring layer for each semiconductor element.

【0054】なお、実施例2の誘電体分離構造を備える
半導体装置21において採用した周囲半導体領域29の
構造と、実施例1の誘電体分離構造を備える半導体装置
1の構造とを組み合わせて、半導体層の表面側から半導
体基板に達する分離溝と、多結晶半導体層(充填層)の
電位を固定する充填層電位規定用電極と、周囲半導体領
域の電位を規定すべき周囲領域電位規定用電極とを有す
る半導体装置を構成してもよい。
The structure of the peripheral semiconductor region 29 employed in the semiconductor device 21 having the dielectric isolation structure of the second embodiment is combined with the structure of the semiconductor device 1 having the dielectric isolation structure of the first embodiment. A separation groove reaching the semiconductor substrate from the surface side of the layer, a filling layer potential defining electrode for fixing the potential of the polycrystalline semiconductor layer (filling layer), and a peripheral region potential defining electrode for defining the potential of the peripheral semiconductor region. May be configured.

【0055】〔実施例3〕 図6(a)は本発明の実施例3に係る誘電体分離基板を
用いたSOI半導体装置の概略断面図、図6(b)はそ
の概略平面図である。
Third Embodiment FIG. 6A is a schematic sectional view of an SOI semiconductor device using a dielectric isolation substrate according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a schematic plan view thereof.

【0056】これらの図において、本例の誘電体分離構
造を備えた半導体装置41の誘電体分離基板42は、実
施例1の半導体装置と同様に、半導体支持基板43の表
面側にシリコン酸化膜44(第1の絶縁膜)を介して張
り合わせされた第2のシリコン基板たるn型の半導体層
45と、この半導体層45の表面側からシリコン酸化膜
44を貫通して半導体支持基板43に達するまで形成さ
れて半導体層45に島状の素子形成領域45a,45b
を形成する分離溝46a,46bと、この分離溝46
a,46bの側壁に形成された側壁酸化膜47a,47
b(第2の絶縁膜)と、分離溝46a,46bの内部に
充填されて半導体支持基板43に導電接続する多結晶シ
リコン膜たる多結晶半導体層48a,48b(充填層)
とを有する。ここで、半導体層44の各素子形成領域4
5a,45bには、npnトランジスタ49aおよびM
OSFET49bがそれぞれ形成されている。また、半
導体支持基板43の裏面側には、半導体支持基板43を
介して各分離溝46a,46bの内部の多結晶半導体4
8a,48bに所定の電位を印加する充填層電位規定用
電極70が形成されている。
In these figures, the dielectric isolation substrate 42 of the semiconductor device 41 having the dielectric isolation structure of the present embodiment has a silicon oxide film on the front surface side of the semiconductor support substrate 43, similarly to the semiconductor device of the first embodiment. An n-type semiconductor layer 45 serving as a second silicon substrate bonded via a 44 (first insulating film), and reaches the semiconductor support substrate 43 through the silicon oxide film 44 from the surface side of the semiconductor layer 45. And the island-shaped element formation regions 45a and 45b are formed in the semiconductor layer 45.
Separation grooves 46a and 46b forming the
Side wall oxide films 47a, 47 formed on the side walls of a, 46b
b (second insulating film) and polycrystalline semiconductor layers 48a and 48b (filling layers), which are polycrystalline silicon films filled in the isolation grooves 46a and 46b and conductively connected to the semiconductor support substrate 43.
And Here, each element formation region 4 of the semiconductor layer 44
5a and 45b include an npn transistor 49a and M
OSFETs 49b are respectively formed. On the back side of the semiconductor support substrate 43, the polycrystalline semiconductor 4 inside each of the isolation grooves 46 a and 46 b is interposed via the semiconductor support substrate 43.
A filling layer potential regulating electrode 70 for applying a prescribed potential to 8a and 48b is formed.

【0057】さらに、本例の半導体装置41において
は、分離溝46a,46bが、素子形成領域45a,4
5b毎にその周囲に形成されて、それぞれ電気的に独立
した状態にある。すなわち、分離溝46aは素子形成領
域45aを素子分離している一方、分離溝46bは素子
形成領域45bを素子分離している。また、隣接し合う
各分離溝46a,46bの間には、半導体層の非素子形
成領域たる周囲半導体領域71が形成されており、この
周囲半導体領域71の表面側には、層間絶縁膜72の接
続孔を介して、周囲半導体領域71に所定の電位を印加
すべき周囲領域電位規定用電極73が導電接続してい
る。ここで、分離溝46a,46bは素子形成領域45
a,45b毎に形成されているため、周囲半導体領域7
1は半導体層45上でいずれの素子形成領域45a,4
5bの周囲においても導通しているため、周囲領域電位
規定用電極73は周囲半導体領域71にいずれか1か所
で導電接続するだけで、周囲半導体領域71の全領域の
電位を固定可能である。
Further, in the semiconductor device 41 of this example, the isolation grooves 46a and 46b are formed in the element forming regions 45a and 4b.
It is formed around every 5b and is in an electrically independent state. That is, the isolation groove 46a isolates the element formation region 45a, while the isolation groove 46b isolates the element formation region 45b. A peripheral semiconductor region 71, which is a non-element formation region of the semiconductor layer, is formed between the adjacent isolation grooves 46a and 46b. On the surface side of the peripheral semiconductor region 71, an interlayer insulating film 72 is formed. A peripheral region potential defining electrode 73 to which a predetermined potential is to be applied to the peripheral semiconductor region 71 is conductively connected via the connection hole. Here, the isolation grooves 46a and 46b are formed in the element formation region 45.
a, 45b, the peripheral semiconductor region 7
Reference numeral 1 denotes any one of the element forming regions 45a, 4a on the semiconductor layer 45.
5B, the peripheral region potential regulating electrode 73 can be conductively connected to the peripheral semiconductor region 71 only at one place, and the potential of the entire peripheral semiconductor region 71 can be fixed. .

【0058】このような構成の半導体装置41において
は、実施例1の半導体装置と同様に、分離溝46a,4
6bの内部に充填された多結晶半導体層48a,48b
はいずれも、半導体支持基板43に導電接続して半導体
支持基板43と同電位状態にあり、その電位が変動しな
い。しかも、素子形成領域45a,45bに形成された
半導体素子の電位変動の影響が、分離溝46a,46b
を介して他方側の半導体素子の素子特性を変動させるこ
ともないので、素子特性が安定する。また、充填層電位
規定用電極70を介して電位が印加され、いずれの多結
晶半導体層48,48bの電位も固定されているため、
隣接し合う半導体素子同士の間で、その電位の影響を及
ぼし合うことがないので、素子特性がさらに安定する。
In the semiconductor device 41 having such a configuration, as in the semiconductor device of the first embodiment, the separation grooves 46a, 4
Polycrystalline semiconductor layers 48a, 48b filled inside 6b
Are conductively connected to the semiconductor support substrate 43 and are in the same potential state as the semiconductor support substrate 43, and the potential does not change. In addition, the influence of the potential fluctuation of the semiconductor elements formed in the element formation regions 45a and 45b is affected by the separation grooves 46a and 46b.
Therefore, the device characteristics of the other semiconductor device are not changed via the device, and the device characteristics are stabilized. In addition, a potential is applied via the filling layer potential defining electrode 70, and the potential of each of the polycrystalline semiconductor layers 48 and 48b is fixed.
Since the potential of the adjacent semiconductor elements does not affect each other, the element characteristics are further stabilized.

【0059】しかも、本例においては、素子形成領域4
5a,4bは、その間に2条の分離溝46a,46b
と、周囲半導体領域71とを有しているため、その間の
耐電圧が高く、しかも、半導体素子同士の間で電位の干
渉がない。さらに、周囲半導体領域71には周囲領域電
位固定電極73を介して所定の電位を印加可能になって
いるため、周囲半導体領域71の電位が所定の電位に固
定され、周囲半導体領域71の電位変動がない。従っ
て、半導体素子の素子特性に対する安定化が顕著であ
る。
Moreover, in this embodiment, the element formation region 4
5a, 4 5 b is between the two rows of the separation grooves 46a, 46b
And the surrounding semiconductor region 71, the withstand voltage between them is high, and there is no potential interference between the semiconductor elements. Further, since a predetermined potential can be applied to the peripheral semiconductor region 71 via the peripheral region potential fixing electrode 73, the potential of the peripheral semiconductor region 71 is fixed at a predetermined potential, and the potential fluctuation of the peripheral semiconductor region 71 is changed. There is no. Therefore, the stabilization of the device characteristics of the semiconductor device is remarkable.

【0060】なお、いずれの実施例においても、張り合
わせ基板から誘電体分離基板を製造したが、これに限ら
ず、半導体基板の表面側に半導体層を堆積した基板から
製造してもよい。また、素子形成領域に形成される半導
体素子の種類などは、半導体装置に構成される集積回路
の種類などに応じて設計されるべき性質のものであり、
その種類に限定がない。さらに、充填層についても、多
結晶半導体層の他に、単結晶半導体層、非晶質半導体層
または導電性材料層などを採用することもできる。
In each of the embodiments, the dielectric isolation substrate is manufactured from the bonded substrate. However, the present invention is not limited to this, and the dielectric isolation substrate may be manufactured from a substrate having a semiconductor layer deposited on the front surface side of the semiconductor substrate. Also, the type of semiconductor element formed in the element formation region is a property to be designed according to the type of integrated circuit formed in the semiconductor device, and the like.
There is no limitation on the type. Further, as the filling layer, a single crystal semiconductor layer, an amorphous semiconductor layer, a conductive material layer, or the like can be employed in addition to the polycrystalline semiconductor layer.

【0061】〔実施例4〕 上記の実施例においては、素子形成領域の周囲となる半
導体支持基板、充填層となる多結晶半導体層、あるい
は、非素子形成領域である周囲半導体領域を、所定の電
位に固定して、素子形成領域に形成される素子の特性の
安定化を図っている。この所定の電位を素子に印加され
る複数の電位の中間電位とすることによって、素子間の
耐圧の向上を図ることもできる。本実施例においては、
半導体支持基板を中間電位に設定した場合に基づき説明
する。なお、半導体基板に限らず、充填層、周囲半導体
領域を中間電位に設定した場合においても同様であるこ
とは勿論である。
Embodiment 4 In the above embodiment, the semiconductor supporting substrate surrounding the element forming region, the polycrystalline semiconductor layer serving as the filling layer, or the peripheral semiconductor region serving as the non-element forming region is formed by a predetermined method. By fixing the potential, the characteristics of the element formed in the element formation region are stabilized. By setting the predetermined potential to an intermediate potential between a plurality of potentials applied to the elements, the withstand voltage between the elements can be improved. In this embodiment,
Description will be made based on the case where the semiconductor supporting substrate is set at the intermediate potential. It goes without saying that not only the semiconductor substrate but also the case where the filling layer and the surrounding semiconductor region are set at an intermediate potential is the same.

【0062】図7は、先に図27に基づき説明した誘電
体分離基板を用いたSOI半導体装置であり、その素子
形成領域50にダイオードが形成されている。本例の装
置は、素子形成領域50のn型の半導体層53に、絶縁
膜56aの窓から高濃度の不純物であるリンおよびボロ
ンがイオン注入され、それぞれn型のカソード層6
2と、p型のアノード層63が形成される。さら
に、それぞれの層には、アルミニウム電極によりカソー
ド電極64とアノード電極65が接続され、さらに、シ
リコン製の支持基板51裏面には、裏面電極66が設置
されている。従って、本例のSOI半導体装置には横型
のダイオードが構成されていることなる。なお、絶縁膜
52は、シリコン酸化膜製であり、半導体層53の不純
物濃度は、1×1014cm−3である。また、絶縁膜
52の厚みは1μm、半導体層53の厚みは30μmで
あり、カソード層62とアノード層63との間隔は、7
0μmである。
FIG. 7 shows an SOI semiconductor device using the dielectric isolation substrate described above with reference to FIG. 27, in which a diode is formed in the element formation region 50. In the device of this embodiment, phosphorus and boron, which are high-concentration impurities, are ion-implanted into the n-type semiconductor layer 53 in the element formation region 50 from the window of the insulating film 56a, and the n + -type cathode layer 6 is formed.
2 and a p + type anode layer 63 are formed. Further, a cathode electrode 64 and an anode electrode 65 are connected to each layer by an aluminum electrode, and a back surface electrode 66 is provided on the back surface of the support substrate 51 made of silicon. Therefore, the SOI semiconductor device of this example has a horizontal diode. Note that the insulating film 52 is made of a silicon oxide film , and the impurity concentration of the semiconductor layer 53 is 1 × 10 14 cm −3 . The thickness of the insulating film 52 is 1 μm, the thickness of the semiconductor layer 53 is 30 μm, and the distance between the cathode layer 62 and the anode layer 63 is 7 μm.
0 μm.

【0063】図8に、本例の半導体装置に、アノード電
極65を接地電位として、カソード電極64に正電位を
印加した際の、アノード層63とカソード層62に挟ま
れた半導体層53(図中a−bで示す)の等電位線の分
布を示してある。アノード電極65とカソード電極64
に印加される電位は、図28に示した従来の半導体装置
と同じである。しかし、本例においては、従来は接地電
位が印加されていた裏面電極66に、正電位が印加され
る。従って、カソード電極64に印加される正電位を除
々に上昇させると、カソード電極64の電位が裏面電極
66の電位と等しくなるまでは、等電位線は、アノード
層63と絶縁膜52との間に分布する。そして、カソー
ド電極64と裏面電極66との電位が等しくなると、そ
の電位の等電位線202は絶縁膜52を通り抜けて支持
基板51に達する。
FIG. 8 shows the semiconductor device of this example in which the semiconductor layer 53 sandwiched between the anode layer 63 and the cathode layer 62 when a positive potential is applied to the cathode electrode 64 with the anode electrode 65 as the ground potential. (Indicated by ab) is shown. Anode electrode 65 and cathode electrode 64
Is the same as that of the conventional semiconductor device shown in FIG. However, in this example, a positive potential is applied to the back electrode 66 to which a ground potential has been applied conventionally. Accordingly, when the positive potential applied to the cathode electrode 64 is gradually increased, the equipotential lines are maintained between the anode layer 63 and the insulating film 52 until the potential of the cathode electrode 64 becomes equal to the potential of the back electrode 66. Distributed. When the potentials of the cathode electrode 64 and the back electrode 66 become equal, the equipotential lines 202 of the potential pass through the insulating film 52 and reach the support substrate 51.

【0064】さらに、カソード電極64に印加される電
位を上昇させると、裏面電極66の電位である等電位線
202を境界として、それ以上の高電位の等電位線はカ
ソード層62と絶縁膜52との間に広がる。従来におい
てアノード電極65と裏面電極66が同じく接地電位で
ある場合は、等電位線が絶縁膜52とカソード層62と
の間に分布していた。これに対し、本例の半導体装置に
おいては、アノード電極65に印加された電位と、裏面
電極66に印加された電位との間の等電位線は、アノー
ド層63と絶縁膜52との間に分布し、一方、裏面電極
66に印加された電位と、カソード電極62に印加され
た電位との間の等電位線はカソード層62と絶縁膜52
との間に分布する。従って、従来、カソード層62直
分布していた等電位線をアノード層63直下へも分散
させることが可能となり、等電位線の密度を大幅に緩和
することができる。これは、カソード層62直下の電界
が緩和されたこととなり、アバランシェブレークダウン
を防止し、カソード層62近傍の耐圧性能を向上させる
ことにつながる。
Further, when the potential applied to the cathode electrode 64 is increased, the equipotential line having a higher potential is further divided by the equipotential line 202 which is the potential of the back electrode 66 and the cathode layer 62 and the insulating film 52. Spread between. If the conventional anode electrode 65 and the back electrode 66 which is also the ground potential, equipotential lines was distributed between the absolute Enmaku 52 and cathode layer 62. On the other hand, in the semiconductor device of this example, an equipotential line between the potential applied to the anode electrode 65 and the potential applied to the back electrode 66 is formed between the anode layer 63 and the insulating film 52. On the other hand, the equipotential lines between the potential applied to the back electrode 66 and the potential applied to the cathode electrode 62 correspond to the cathode layer 62 and the insulating film 52.
Distributed between Therefore, conventionally, the cathode layer 62 directly under
The equipotential lines are distributed also becomes possible to disperse directly under the anode layer 63, the density of the equipotential lines can be greatly relaxed. This means that the electric field immediately below the cathode layer 62 has been alleviated, thereby preventing avalanche breakdown and improving the withstand voltage performance near the cathode layer 62.

【0065】カソード電極64とアノード電極65に印
加される電位差が判っている場合は、その略半分の電
位、すなわち算術平均の電位を裏面電極に印加すること
によって、アノード層63直下とカソード層62直下に
均等に等電位線を分布させることが可能である。従っ
て、このような電位を裏面電極に与えることにより、本
例の半導体装置の耐圧特性を略最大に設定することが可
能となる。なお、上記においては、アノード電極65を
接地電位としているが、裏面電極66を接地電位とする
ことも勿論可能であり、この場合は、アノード電極65
にカソード電極64と反対の負の電位を印加すれば良
い。
When the potential difference applied between the cathode electrode 64 and the anode electrode 65 is known, a potential that is substantially half of that, that is, an arithmetic average potential, is applied to the back surface electrode, so that the portion immediately below the anode layer 63 and the cathode layer 62 are applied. It is possible to evenly distribute the equipotential lines directly below. Therefore, by applying such a potential to the back surface electrode, it is possible to set the breakdown voltage characteristics of the semiconductor device of this example to substantially the maximum. In the above description, the anode electrode 65 is set at the ground potential. However, the back electrode 66 may be set at the ground potential.
, A negative potential opposite to that of the cathode electrode 64 may be applied.

【0066】上記は、簡単のため、半導体支持基板51
にのみ着目して素子形成層53に形成される素子と、素
子形成層53の周囲に設定される電位との関係を説明し
ている。しかし、半導体支持基板51のみならず、実施
例1ないし3に示したような分離溝あるいは、周囲半導
体領域が形成された半導体装置においても同様である。
The above description is based on the semiconductor support substrate 51 for simplicity.
The relationship between the element formed in the element formation layer 53 and the potential set around the element formation layer 53 is described with attention paid only to (1). However, not only the semiconductor support substrate 51 but also the semiconductor device in which the separation groove or the peripheral semiconductor region is formed as shown in the first to third embodiments.

【0067】図9に分離溝6が形成された半導体装置の
場合を示してある。図24に示す従来の分離溝が形成さ
れた半導体装置においては、分離溝が支持基板と分離さ
れており、支持基板に中間電位が印加されても、分離溝
内の充填層がアノード電極と同様に接地電位となってい
ると、分離溝の側壁絶縁膜と半導体層との界面から等電
位線が広がり、カソード層とその近傍の分離溝との間に
等電位線が密集する。従って、この部分で絶縁破壊が発
生することとなる。
FIG. 9 shows a case of a semiconductor device in which the separation groove 6 is formed. In the conventional semiconductor device in which a separation groove is formed as shown in FIG. 24, the separation groove is separated from the support substrate, and even when an intermediate potential is applied to the support substrate, the filling layer in the separation groove is the same as the anode electrode. When the ground potential is reached, the equipotential lines spread from the interface between the side wall insulating film of the isolation trench and the semiconductor layer, and the equipotential lines are dense between the cathode layer and the isolation trench in the vicinity thereof. Therefore, dielectric breakdown occurs in this portion.

【0068】しかし、図9に示す半導体装置は、分離溝
6の底部に当たる絶縁膜4が除去されており、分離溝6
の側壁絶縁膜7で分離された充填層8は、支持基板3と
電気的に接触している。従って、充填層8の電位は、支
持基板3と同電位となる。このため、上記にて説明した
ように、支持基板3の電位をアノード電極65の電位と
カソード電極64の電位との中間電位とすることによっ
て、充填層8の電位も中間電位となる。このため、カソ
ード層62と側壁絶縁膜7との間にはカソード電極64
の電位と中間電位との間の等電位線のみが広がることと
なり、電界の集中が緩和される。このように、分離溝6
が形成されたSOI半導体装置においても、素子形成層
たる半導体層の周囲に構成される充填層8および支持
基板3の電位を中間電位とすることによって、素子形成
層に形成される素子特性の安定化が図られ、さらに、耐
圧特性の向上を図ることができる。
However, in the semiconductor device shown in FIG. 9, the insulating film 4 at the bottom of the isolation groove 6 has been removed.
The filling layer 8 separated by the side wall insulating film 7 is in electrical contact with the support substrate 3. Therefore, the potential of the filling layer 8 is the same as that of the support substrate 3. Therefore, as described above, by setting the potential of the support substrate 3 to an intermediate potential between the potential of the anode electrode 65 and the potential of the cathode electrode 64, the potential of the filling layer 8 also becomes the intermediate potential. Therefore, a cathode electrode 64 is provided between the cathode layer 62 and the side wall insulating film 7.
Only the equipotential lines between the potential and the intermediate potential are expanded, and the concentration of the electric field is reduced. Thus, the separation groove 6
Also in the SOI semiconductor device in which is formed, by setting the potential of the filling layer 8 and the supporting substrate 3 formed around the semiconductor layer 5 as the element forming layer to the intermediate potential, the characteristic of the element formed in the element forming layer can be improved. Stabilization is achieved, and furthermore, the withstand voltage characteristics can be improved.

【0069】図10は、裏面電極66に印加される基板
電位と、素子形成領域に形成された素子の耐圧性能との
関係を、図9に示す構成の半導体装置において実験した
結果を用いて示してある。基板電位を上昇させると、素
子と支持基板の間の電界集中が緩和され、素子耐圧が向
上していくことが判る。また、高い基板電位を印加する
ことにより、従来耐圧性能を向上させることが困難なS
OI半導体装置においても、高い耐圧特性を得られるこ
とが判る。
FIG. 10 shows the relationship between the substrate potential applied to the back electrode 66 and the withstand voltage performance of the element formed in the element formation region, using the results of an experiment conducted on the semiconductor device having the structure shown in FIG. It is. It is understood that, when the substrate potential is increased, the electric field concentration between the element and the supporting substrate is reduced, and the withstand voltage of the element is improved. In addition, by applying a high substrate potential, it is difficult to improve the breakdown voltage performance conventionally.
It can be seen that high breakdown voltage characteristics can be obtained also in the OI semiconductor device.

【0070】なお、図9に示す半導体装置においては、
充填層8を支持基板3と接続することにより、充填層8
に支持基板3と同じ中間電位を印加しているが、支持基
板3と絶縁された充填層であっても、充填層に中間電位
を印加可能な電極を接続することにより、上記と同様の
効果をえることができる。また、分離溝に加えて周囲半
導体領域を有する場合であっても、周囲半導体領域の電
位を中間電位に設定することにより、素子特性の安定化
による信頼性の向上と、耐圧特性の向上を実現すること
が可能である。さらに、上記においては、素子形成領域
にダイオードが構成された半導体装置に基づき説明して
いるが、トランジスタ等の素子が形成された場合であっ
ても同様の効果を得ることができることはもちろんであ
る。
In the semiconductor device shown in FIG.
By connecting the filling layer 8 to the support substrate 3, the filling layer 8
Although the same intermediate potential as that of the supporting substrate 3 is applied to the filling layer, even if the filling layer is insulated from the supporting substrate 3, the same effect as described above can be obtained by connecting an electrode capable of applying the intermediate potential to the filling layer. Can be obtained. Also, even in the case where the peripheral semiconductor region is provided in addition to the isolation trench, by setting the potential of the peripheral semiconductor region to an intermediate potential, the reliability of the device characteristics is improved and the withstand voltage characteristics are improved. It is possible to Furthermore, in the above description, the description is made based on the semiconductor device in which the diode is formed in the element formation region. However, it is needless to say that a similar effect can be obtained even when an element such as a transistor is formed. .

【0071】〔実施例5〕 図11に、素子間の分離耐圧を向上可能に構成されたS
OI半導体装置を示してある。図11は、先に図26に
基づき説明した誘電体分離基板(充填支持基板)71を
用いたSOI半導体装置であり、その素子形成領域71
a〜71cにはいずれもnpnトランジスタが形成され
ている。本例の装置は、半導体層73となるシリコン製
の結晶面方位(100)のn型基板に、表面側から異方
性エッチングを施してV形の溝を形成し、分離溝75と
する。分離溝75が形成された基板の表面を酸化して絶
縁膜72となる熱酸化膜を形成した後に、絶縁膜72上
に多結晶シリコン層71を厚く堆積させる。この時、分
離溝75は多結晶シリコン層71により充填される。続
いて、n型基板を裏面側から研磨して分離溝75の先端
が露出するまで削ると、分離溝75により島状領域に区
画され、絶縁膜72により充填支持基板(多結晶シリコ
ン層)71から誘電体分離された素子形成領域が得ら
れ、このn型基板を上下裏返したものが図11に示す誘
電体分離基板71である。このようにして形成された誘
電体分離基板71の素子形成領域71a〜71cに、リ
ンおよびボロンのイオン注入を行なってp型のベース層
81,n型のエミッタ層82およびn型のコレ
クタ層83を形成してnpnトランジスタを構築する。
さらに、誘電体分離基板71の裏面には、裏面電極76
が設置されている。
[Embodiment 5] FIG. 11 shows a structure of S which can improve the isolation breakdown voltage between elements.
An OI semiconductor device is shown. FIG. 11 shows an SOI semiconductor device using the dielectric isolation substrate (filled support substrate) 71 described above with reference to FIG.
In each of a to 71c, an npn transistor is formed. In the device of the present example, a V-shaped groove is formed by performing anisotropic etching from the front surface side on a silicon-made n-type substrate having a crystal plane orientation (100) to be the semiconductor layer 73, thereby forming a separation groove 75. After oxidizing the surface of the substrate on which the separation groove 75 has been formed to form a thermal oxide film serving as the insulating film 72, a thick polycrystalline silicon layer 71 is deposited on the insulating film 72. At this time, the separation groove 75 is filled with the polycrystalline silicon layer 71. Subsequently, when the n-type substrate is polished from the back surface side until the tip of the separation groove 75 is exposed, the separation groove 75 is divided into island regions, and the filled support substrate (polycrystalline silicon layer) 71 is formed by the insulating film 72. An element forming region which is dielectrically isolated from the substrate is obtained. The n-type substrate is turned upside down to obtain a dielectric isolation substrate 71 shown in FIG. Phosphorus and boron ions are implanted into the element formation regions 71a to 71c of the dielectric isolation substrate 71 thus formed to form a p-type base layer 81, an n + -type emitter layer 82, and an n + -type collector. A layer 83 is formed to build an npn transistor.
Further, on the back surface of the dielectric isolation substrate 71, a back electrode 76 is provided.
Is installed.

【0072】このような、本例の半導体装置において
は、裏面電極76に印加される電位が、本装置に印加さ
れる複数の電位の中間電位、すなわち、素子形成領域に
形成されるそれぞれの素子に印加される複数の電位の最
大値と最小値との算術平均の電位であることを特徴とし
ている。例えば、素子形成領域71bに形成された素子
101には最大電圧である600Vが印加され、隣接す
る素子形成領域71aに形成された素子102には最小
電圧0Vが印加される場合、裏面電極76には600V
と0Vとの中間電圧である300Vが印加される。この
ため、最大電圧印加素子101と最小電圧印加素子10
2との電位差が600Vあるにも拘らず、最大電圧印
加素子101と誘電体分離基板71との間の絶縁膜72
b、および最小電圧印加素子102と誘電体分離基板7
1との間の絶縁膜72aに印加される電圧は300Vと
なり、膜厚さ1μmの絶縁膜72の耐圧の略半分である
ため、本装置の絶縁耐圧が十分確保されるので、素子特
性の安定化を図ることができる。もちろん、素子間の分
離耐圧の向上を図ることもできる。ここで、裏面電極7
6に600Vが印加される構造の半導体装置の場合に
は、装置の絶縁耐圧を見かけ上、裏面電極76の600
Vに膜厚さ1μmの絶縁膜72の耐圧分600Vを加え
た1200Vとすることができ、装置の耐圧特性を最大
に設定することが可能となる。
In the semiconductor device of this embodiment, the potential applied to the back electrode 76 is an intermediate potential of a plurality of potentials applied to the device, that is, each element formed in the element formation region. Is a potential of an arithmetic average of a maximum value and a minimum value of a plurality of potentials applied to the pixel. For example, when a maximum voltage of 600 V is applied to the element 101 formed in the element formation region 71b and a minimum voltage of 0 V is applied to the element 102 formed in the adjacent element formation region 71a, Is 600V
And 300V which is an intermediate voltage between 0V and 0V. Therefore, the maximum voltage applying element 101 and the minimum voltage applying element 10
2 is 600 V , the insulating film 72 between the maximum voltage applying element 101 and the dielectric isolation substrate 71.
b, the minimum voltage applying element 102 and the dielectric separation substrate 7
1, the voltage applied to the insulating film 72a is 300 V, which is almost half the withstand voltage of the insulating film 72 having a thickness of 1 μm. Can be achieved. Of course, the isolation breakdown voltage between the elements can be improved. Here, the back electrode 7
In the case of a semiconductor device having a structure in which a voltage of 600 V is applied to the rear surface electrode 6, 600 V
V can be set to 1200 V, which is obtained by adding 600 V to the withstand voltage of the insulating film 72 having a thickness of 1 μm, and the withstand voltage characteristic of the device can be set to the maximum.

【0073】〔実施例6〕 図12は、本発明の実施例6に係る誘電体分離基板を用
いたSOI半導体装置の構成を示す断面図であり、支持
基板51上に絶縁膜52を介して形成された半導体層5
3は分離溝55によって複数の素子形成領域51a〜5
1cに分離されている。素子形成領域51bには、リン
およびボロンのイオン注入によりp型のベース層84,
型のエミッタ層85およびn型のコレクタ層
86が形成され、npnトランジスタが構築されてい
る。本例の半導体装置においても、半導体支持基板51
の裏面には裏面電極66が設置されており、この裏面電
極66には本装置に印加される複数の電位の中間電位が
印加されている。また、本例の半導体装置においては、
半導体支持基板51の電位と充填層57の電位とは独立
しているため、絶縁膜52の膜厚さと側壁絶縁膜56の
膜厚さとが等しく1μmの場合、充填層57には図示を
省略した充填層電位規定用電極により、半導体支持基板
51上に形成される全素子のうち1つの分離溝55を介
して隣接する素子に印加される電位の中間電位が印加さ
れている。もちろん、半導体支持基板51に印加される
電位と、充填層57に印加される電位とを同等としても
良い。また、絶縁膜52および側壁絶縁膜56のいずれ
か一方の膜厚さが1μm以上で、素子への印加電圧に十
分な絶縁耐圧を有する場合には、電圧の印加は必要な
く、接地電位等に固定しても良い。
Embodiment 6 FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of an SOI semiconductor device using a dielectric isolation substrate according to Embodiment 6 of the present invention. Semiconductor layer 5 formed
3 denotes a plurality of element forming regions 51a to 51
1c. The p-type base layer 84 and the p-type base layer 84 are implanted into the element formation region 51b by ion implantation of phosphorus and boron.
An n + -type emitter layer 85 and an n + -type collector layer 86 are formed, and an npn transistor is constructed. Also in the semiconductor device of this example, the semiconductor support substrate 51
A back surface electrode 66 is provided on the back surface, and an intermediate potential of a plurality of potentials applied to the present device is applied to the back surface electrode 66. Further, in the semiconductor device of this example,
Since the potential of the semiconductor supporting substrate 51 and the potential of the filling layer 57 are independent from each other, the filling layer 57 is not shown when the thickness of the insulating film 52 and the thickness of the sidewall insulating film 56 are equal to 1 μm. The filling layer potential regulating electrode applies an intermediate potential of potentials applied to adjacent devices via one isolation groove 55 among all devices formed on the semiconductor supporting substrate 51. Of course, the potential applied to the semiconductor support substrate 51 may be equivalent to the potential applied to the filling layer 57. In the case where either the insulating film 52 or the sidewall insulating film 56 has a thickness of 1 μm or more and has a sufficient withstand voltage for a voltage applied to the element, it is not necessary to apply the voltage, and the ground potential or the like is not required. It may be fixed.

【0074】このような構成の半導体装置においては、
半導体支持基板51および充填層57への中間電位の印
加により、素子形成領域を取り囲む絶縁膜52および側
壁絶縁膜56に加わる電圧を低減することができ、見か
け上の素子間分離耐圧を向上させることができる。従っ
て、装置の絶縁耐圧が十分確保されるので、素子特性の
安定化を図ることができ、さらに高耐圧素子の誘電体分
離適用が可能となる。
In the semiconductor device having such a configuration,
By applying an intermediate potential to the semiconductor support substrate 51 and the filling layer 57, the voltage applied to the insulating film 52 and the sidewall insulating film 56 surrounding the element formation region can be reduced, and the apparent breakdown voltage between elements can be improved. Can be. Accordingly, since the withstand voltage of the device is sufficiently ensured, the element characteristics can be stabilized, and the dielectric isolation of the high withstand voltage element can be applied.

【0075】そして、図13に示すように、分離溝55
の底部の絶縁膜52を除去して、半導体支持基板51の
電位と充填層57の電位とを同電位とすれば、充填層5
7への中間電位の印加が裏面電極66によって達成さ
れ、充填層電位規定用電極は不要となるので、半導体層
53の表面の集積化が可能となる。
Then, as shown in FIG.
If the potential of the semiconductor supporting substrate 51 and the potential of the filling layer 57 are set to the same potential by removing the insulating film 52 at the bottom of the
Since the application of the intermediate potential to 7 is achieved by the back electrode 66 and the filling layer potential defining electrode is not required, the surface of the semiconductor layer 53 can be integrated.

【0076】〔実施例7〕 次に、図14ないし図22を参照して、本発明の実施例
7について説明する。
Seventh Embodiment Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0077】図14ないし図16は、いずれも本発明の
実施例7に係る誘電体分離基板を用いたSOI半導体装
置の構成を示す断面図であり、半導体層内には、横型I
GBT(図14)、横型MOSFET(図15)、横型
ダイオード(図16)の高耐圧素子がそれぞれ形成され
ている。
14 to 16 are cross-sectional views showing the structure of an SOI semiconductor device using a dielectric isolation substrate according to Embodiment 7 of the present invention.
High breakdown voltage elements such as a GBT (FIG. 14), a lateral MOSFET (FIG. 15), and a lateral diode (FIG. 16) are formed.

【0078】図14に示すSOI半導体装置は、半導体
層93内に、先に図29に基づき説明したSOI半導体
装置と同様に、コレクタ領域C,エミッタ領域Eおよび
ゲート領域Gから構成される高耐圧の横型IGBTが形
成されており、その構成は図29に示すSOI半導体装
置と略同一であるので、共通する部分には同一参照符号
を付して、その説明を省略する。
The SOI semiconductor device shown in FIG. 14 has a high withstand voltage formed in the semiconductor layer 93 and includes a collector region C, an emitter region E and a gate region G, similarly to the SOI semiconductor device described above with reference to FIG. Is formed, and the configuration thereof is substantially the same as that of the SOI semiconductor device shown in FIG. 29. Therefore, the common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0079】図15に示すSOI半導体装置は、半導体
層93内に、ドレイン領域D,ソース領域Sおよびゲー
ト領域Gから横型MOSFETが構成されている。すな
わち、n型の半導体層93表面の一端にはn型のバッフ
ァ層107、およびこのバッファ層107内に形成され
たn型のドレイン層108により、ドレイン領域D
が構成されており、ドレイン層108にはドレイン電極
113が導電接続されている。一方、半導体層93表面
の他端にはp型のベース層104,このベース層104
内に形成されたp型のコンタクト層105、および
コンタクト層105の端部からベース層104にかけて
形成されたn型のソース層106により、ソース領
域Sが構成されており、コンタクト層105およびソー
ス層106の一部にはソース電極111が導電接続され
ている。そして、ソース層106の端部からベース層1
04および半導体層93に亘るゲート電極112がゲー
ト酸化膜110を介して設置されている。
In the SOI semiconductor device shown in FIG. 15, a lateral MOSFET is formed in a semiconductor layer 93 by a drain region D, a source region S and a gate region G. That is, the drain region D is formed by the n-type buffer layer 107 at one end of the surface of the n-type semiconductor layer 93 and the n + -type drain layer 108 formed in the buffer layer 107.
And a drain electrode 113 is conductively connected to the drain layer 108. On the other hand, on the other end of the surface of the semiconductor layer 93, a p-type base layer 104,
The source region S is formed by the p + -type contact layer 105 formed therein and the n + -type source layer 106 formed from the end of the contact layer 105 to the base layer 104. A source electrode 111 is conductively connected to a part of the source layer 106. Then, from the end of the source layer 106, the base layer 1
A gate electrode 112 extending over the semiconductor layer 93 and the semiconductor layer 93 is provided via a gate oxide film 110.

【0080】また、図16に示すSOI半導体装置は、
n型の半導体装置119表面の一端にn型のカソー
ド層120が形成される一方、半導体層119の他端に
はp型のアノード層121が形成され、高耐圧の横
型ダイオードとなっている。なお、カソード層120に
はカソード電極122が、アノード層121にはアノー
ド電極123がそれぞれ導電接続されている。
The SOI semiconductor device shown in FIG.
An n + -type cathode layer 120 is formed at one end of the surface of the n-type semiconductor device 119, and a p + -type anode layer 121 is formed at the other end of the semiconductor layer 119 to form a high breakdown voltage lateral diode. I have. A cathode electrode 122 is electrically connected to the cathode layer 120, and an anode electrode 123 is electrically connected to the anode layer 121.

【0081】これら本実施例に係るSOI半導体装置に
おいて着目すべき点は、支持基板91の裏面に設置され
ている裏面電極99が、半導体層内に形成された高耐圧
素子(横型IGBT,MOSFETおよびダイオード)
の高電圧印加電極と接続されており、支持基板91の電
位が高電圧印加電極側電位に設定されている点にある。
すなわち、図14に示すSOI半導体装置においては、
横型IGBTの高電圧印加電極であるコレクタ電極89
と裏面電極99とが外部配線によって接続されている。
また、図15に示す装置においては、ドレイン電極11
3と裏面電極99とが、また、図16に示す装置におい
ては、カソード電極122と裏面電極99とが、いずれ
も外部配線によって接続されている。
It should be noted that in the SOI semiconductor device according to the present embodiment, the back electrode 99 provided on the back surface of the support substrate 91 is provided with a high withstand voltage element (lateral IGBT, MOSFET and MOSFET) formed in the semiconductor layer. diode)
In that the potential of the support substrate 91 is set to the high voltage application electrode side potential.
That is, in the SOI semiconductor device shown in FIG.
Collector electrode 89 which is a high voltage application electrode of a horizontal IGBT
And the back electrode 99 are connected by external wiring.
Further, in the device shown in FIG.
In the apparatus shown in FIG. 16, the cathode electrode 122 and the back electrode 99 are both connected by external wiring.

【0082】図17に、図16に示す横型ダイオードに
アノード電極123を接地電位として、カソード電極1
22に高電位を印加した際の半導体層119内における
等電位線の分布を示してある。この等電位線の分布図
は、シミュレーションによって得たものであり、半導体
層119の厚さを10μm,比抵抗値を40Ω・cm、
絶縁膜92の厚さを2μm、カソード層120とアノー
ド層121とのドリフト長Lを30μm、カソード電極
122に印加される電圧値を300Vとし、等電位線1
24を30V単位でプロットしてある。上述のバイアス
により、上記構成の横型ダイオードは逆バイアス状態と
なるため、アノード層121と半導体層119との接合
部分から空乏層が広がり、等電位線はアノード層121
と絶縁膜92との間の領域に分布する。そして、等電位
線は絶縁膜92の側へも及んでいる。
FIG. 17 shows the horizontal diode shown in FIG.
The distribution of equipotential lines in the semiconductor layer 119 when a high potential is applied to 22 is shown. The distribution diagram of the equipotential lines was obtained by simulation.
The thickness of the insulating film 92 is 2 μm, the drift length L between the cathode layer 120 and the anode layer 121 is 30 μm, the voltage applied to the cathode electrode 122 is 300 V, and the equipotential lines 1
24 is plotted in 30V units. Due to the above-described bias, the lateral diode having the above-described configuration is in a reverse bias state, so that a depletion layer expands from the junction between the anode layer 121 and the semiconductor layer 119, and the equipotential lines are
And the insulating film 92. The equipotential line extends to the insulating film 92 side.

【0083】また、図18に、上記横型ダイオードの高
電圧印加時におけるダイオード内部の電子濃度の分布を
示してある。図18において、半導体層119と絶縁膜
92との界面には、電子の蓄積状態である蓄積層125
が形成されている。この蓄積層125は、ダイオードの
カソード電位に等しい高電位が印加されることによって
支持基板91の電位が上昇するため、半導体層119内
の多数キャリアである電子が支持基板91の側に引き寄
せられ、絶縁膜92との界面部分に蓄積するために生じ
る。このような蓄積層125の形成は、模式的には図1
9の様に表すことができる。図19において、半導体層
119のエネルギーバンド126(伝導帯下縁128,
真性フェルミ準位130,禁制帯下縁131)は、支持
基板91への高電位印加により、絶縁膜92のエネルギ
ー帯127との界面部分で下方側へ曲がっている。伝導
帯下縁128の上方にある電子132は支持基板91
(絶縁膜92)の側に引き寄せられ、バンドの曲がり部
分に蓄積し、電子132の蓄積層125が形成される。
なお、図19において、129は半導体層119のフェ
ルミ準位を示すエネルギーバンドであり、また、133
は正孔である。このようにして形成される蓄積層125
は、特に、半導体層119の電位に対する支持基板91
の電位上昇が大きなアノード層121直下の半導体層1
19と絶縁膜92との界面において生じ易い。
FIG. 18 shows the distribution of the electron concentration inside the lateral diode when a high voltage is applied. In FIG. 18, at the interface between the semiconductor layer 119 and the insulating film 92, an accumulation layer 125 in an electron accumulation state is provided.
Are formed. Since the potential of the supporting substrate 91 increases when a high potential equal to the cathode potential of the diode is applied to the accumulation layer 125, electrons that are majority carriers in the semiconductor layer 119 are attracted to the supporting substrate 91, This is caused by accumulation at the interface with the insulating film 92. The formation of such an accumulation layer 125 is schematically shown in FIG.
9 can be represented. In FIG. 19, the energy band 126 (conduction band lower edge 128,
The intrinsic Fermi level 130 and the lower edge of the forbidden band 131) are bent downward at the interface between the insulating film 92 and the energy band 127 due to the application of a high potential to the support substrate 91. The electrons 132 above the conduction band lower edge 128 are
It is attracted to the (insulating film 92) side and accumulates at the bent portion of the band, forming an accumulation layer 125 for electrons 132.
Note that in FIG. 19, reference numeral 129 denotes an energy band indicating the Fermi level of the semiconductor layer 119;
Is a hole. The storage layer 125 thus formed
Particularly, the supporting substrate 91 with respect to the potential of the semiconductor layer 119.
Layer 1 immediately below the anode layer 121 where the potential rise is large.
It easily occurs at the interface between the insulating film 19 and the insulating film 92.

【0084】図20に、このようなダイオードにおける
アノード層121の直下の電界強度の分布を示してあ
る。支持基板91に、ダイオードのカソード電極122
に印加される電位に等しい高電位を印加することによ
り、上述のように、半導体層119と絶縁膜92との界
面部分、特に、アノード層121直下の領域に蓄積層1
25が形成される。これにより、図20に示すように、
アノード層121直下の半導体層119と絶縁膜92と
の界面において電界強度が急激に上昇し、絶縁膜92の
内部で電位を持たせることができる。この結果、アノー
ド層121と絶縁膜92との間の半導体層119領域に
おける空乏層の広がりを抑制することが可能となり、半
導体層119の厚さ方向の耐圧を向上させることができ
る。従って、上記構成のダイオード等、高耐圧素子の耐
圧を維持しながら半導体層119の厚さを薄くすること
ができるので、SOI半導体装置の薄型化を図ることが
できる。
FIG. 20 shows the distribution of the electric field intensity immediately below the anode layer 121 in such a diode. A cathode electrode 122 of a diode is provided on the support substrate 91.
Is applied to the interface between the semiconductor layer 119 and the insulating film 92, in particular, the region immediately below the anode layer 121, as described above.
25 are formed. Thereby, as shown in FIG.
At the interface between the semiconductor layer 119 immediately below the anode layer 121 and the insulating film 92, the electric field strength sharply increases, and a potential can be provided inside the insulating film 92. As a result, the expansion of the depletion layer in the semiconductor layer 119 region between the anode layer 121 and the insulating film 92 can be suppressed, and the withstand voltage in the thickness direction of the semiconductor layer 119 can be improved. Accordingly, the thickness of the semiconductor layer 119 can be reduced while maintaining the withstand voltage of the high-withstand voltage element such as the diode having the above structure, so that the thickness of the SOI semiconductor device can be reduced.

【0085】図21に、SOI半導体装置における半導
体層の厚さと素子耐圧との関係を示してある。図におい
て、線Aは本実施例に係るSOI半導体装置(図16に
示すSOI半導体装置)の半導体層119の厚さの変化
に伴う素子耐圧の変化を示し、線Bは支持基板に設置さ
れた裏面電極に接地電位が印加されている比較例(従
来)のSOI半導体装置における半導体層の厚さと素子
耐圧との関係を示している。なお、線Bに示す比較例の
SOI半導体装置において、裏面電極に印加される電位
が異なる他は、図16に示す装置と同一構成となってい
る。図において、半導体層の厚さが10μmの場合に、
線Bで示す比較例の装置の素子耐圧が約100Vである
のに対し、線Aで示す本実施例に係るSOI半導体装置
の素子耐圧は約280Vである。この値(280V)
は、比較例のSOI半導体装置の半導体層厚さが30μ
mのときの素子耐圧(約170V)よりも更に高く、本
実施例のSOI半導体装置において、半導体層の厚さ方
向の耐圧が格段に向上していることが判る。それ故、本
例のSOI半導体装置によれば、半導体層が薄くても素
子耐圧を確保することができるので、250V程度の素
子耐圧であれば、半導体層の厚さを従来装置に比して2
0μm以上も薄くすることができる。
FIG. 21 shows the relationship between the thickness of the semiconductor layer and the element breakdown voltage in the SOI semiconductor device. In the figure, a line A indicates a change in element withstand voltage due to a change in the thickness of the semiconductor layer 119 of the SOI semiconductor device according to the present embodiment (the SOI semiconductor device shown in FIG. 16), and a line B is provided on the support substrate. 9 shows the relationship between the thickness of the semiconductor layer and the element breakdown voltage in a comparative example (conventional) SOI semiconductor device in which the ground potential is applied to the back electrode. Note that the SOI semiconductor device of the comparative example shown by line B has the same configuration as the device shown in FIG. 16 except that the potential applied to the back electrode is different. In the figure, when the thickness of the semiconductor layer is 10 μm,
The device breakdown voltage of the device of the comparative example shown by the line B is about 100 V, whereas the device breakdown voltage of the SOI semiconductor device according to the present example shown by the line A is about 280 V. This value (280V)
Means that the semiconductor layer thickness of the SOI semiconductor device of the comparative example is 30 μm.
It is further higher than the element withstand voltage (about 170 V) at m, and it can be seen that in the SOI semiconductor device of this embodiment, the withstand voltage in the thickness direction of the semiconductor layer is remarkably improved. Therefore, according to the SOI semiconductor device of this example, the device withstand voltage can be ensured even if the semiconductor layer is thin, so that if the device withstand voltage is about 250 V, the thickness of the semiconductor layer is smaller than that of the conventional device. 2
It can be as thin as 0 μm or more.

【0086】このように、本実施例に係るSOI半導体
装置においては、半導体層内に形成される高耐圧素子の
高電圧印加電極側電位と等しい電位を支持基板に印加す
ることによって、絶縁膜内で耐圧を持たせることができ
るので、半導体層の厚さ方向の耐圧を向上させることが
可能となり、装置の薄型化が達成される。また、これは
分離溝によって複数に素子形成領域に分割された半導体
層内に、高電流出力素子およびその制御回路などが形成
されたパワーICにおいても適用されるものである。そ
の一例を図22に示してある。この図において、支持基
板91上に絶縁膜92を介して形成されたn型の半導体
層93は、分離溝136によって複数の素子形成領域に
分割されており、その一領域には図14に示す高耐圧の
横型IGBT134が形成され、また、この横型IGB
T134に隣接する領域にはその制御回路部であるCM
OS135が形成されている。CMOS135は、誘電
体分離された半導体層93表面の一端に形成された共に
型のソース層137,ドレイン層139およびこ
れらソース層137およびドレイン層139に亘る半導
体層93の表面側に設置されたゲート電極141からな
るpチャネル型のMOSFETと、半導体層93表面の
他端に拡散形成されたp型のウェル層138内に形成さ
れた共にn型のソース層144,ドレイン層145
およびゲート電極141からなるnチャネル型のMOS
FETによって構成されている。また、ソース層13
7,144にはソース電極140が、ドレイン層13
9,145にはドレイン電極142がそれぞれ導電接続
されている。
As described above, in the SOI semiconductor device according to the present embodiment, by applying to the supporting substrate a potential equal to the high voltage application electrode side potential of the high breakdown voltage element formed in the semiconductor layer, , The breakdown voltage in the thickness direction of the semiconductor layer can be improved, and the device can be made thinner. This is also applied to a power IC in which a high-current output element and its control circuit are formed in a semiconductor layer divided into a plurality of element formation regions by separation grooves. One example is shown in FIG. In this figure, an n-type semiconductor layer 93 formed on a supporting substrate 91 via an insulating film 92 is divided into a plurality of element formation regions by an isolation groove 136, and one region is shown in FIG. A high breakdown voltage horizontal IGBT 134 is formed.
In the area adjacent to T134, the control circuit section CM
An OS 135 is formed. The CMOS 135 is formed on one end of the surface of the semiconductor layer 93 which is dielectrically isolated, and is provided on the surface side of the p + type source layer 137 and the drain layer 139 and the semiconductor layer 93 extending over the source layer 137 and the drain layer 139. A p-channel MOSFET formed of a gate electrode 141 and an n + -type source layer 144 and a drain layer 145 formed in a p-type well layer 138 diffused at the other end of the surface of the semiconductor layer 93.
N-channel MOS composed of gate and gate electrode 141
It is constituted by an FET. Also, the source layer 13
7, 144, a source electrode 140 is provided.
Drain electrodes 142 are conductively connected to 9, 145, respectively.

【0087】このような構成のSOI半導体装置(パワ
ーIC)においても、出力段の横型IGBT134のコ
レクタ電極89と裏面電極99とを外部配線によって接
続し、支持基板91の電位をコレクタ電極89の電位と
同電位にすることで、絶縁膜92に耐圧を持たせること
ができ、半導体層93の厚さ方向の耐圧を確保すること
ができるので、10μm厚の半導体層93で250V級
のパワーICを作成することができる。なお、CMOS
135においては、半導体層93の電位はソース電位に
よって固定されるので、支持基板91の電位を横型IG
BT134のコレクタ電極89と同電位にすることに伴
うCMOS135の素子特性への影響はない。
Also in the SOI semiconductor device (power IC) having such a configuration, the collector electrode 89 of the horizontal IGBT 134 at the output stage and the back electrode 99 are connected by external wiring, and the potential of the support substrate 91 is changed to the potential of the collector electrode 89. By setting the same potential as that described above, the insulating film 92 can have a withstand voltage, and the withstand voltage in the thickness direction of the semiconductor layer 93 can be secured. Can be created. Note that CMOS
In 135, the potential of the semiconductor layer 93 is fixed by the source potential.
There is no effect on the device characteristics of the CMOS 135 due to the same potential as the collector electrode 89 of the BT 134.

【0088】[0088]

【発明の効果】第1及び第3の手段においては、分離溝
が素子形成領域毎に形成されて隣接し合う各分離溝の間
に周囲半導体領域が形成され、この領域に周囲領域電位
規定用電極が導電接続しているため、素子形成領域同士
は、分離溝に加えて周囲半導体領域によっても素子分離
され、しかも周囲半導体領域の電位が所定の電位に固定
された状態にあるので、隣接し合う素子形成領域の半導
体素子同士の間での電位の干渉がなく、素子特性の安定
化が顕著である。更に、所定の電位として拡散層に印加
される2以上の電位の間の電位に設定されているため、
耐圧性能の向上を図ることができる。
According to the first and third means, the separation groove is provided.
Is formed for each element formation region and between adjacent isolation grooves.
A peripheral semiconductor region is formed in the
Since the defining electrodes are conductively connected, the element forming regions
Means that the device is isolated by the surrounding semiconductor region in addition to the isolation groove.
And the potential of the surrounding semiconductor region is fixed at a predetermined potential.
In the device state, the semiconducting
No potential interference between body elements and stable element characteristics
Is remarkable. Furthermore, a predetermined potential is applied to the diffusion layer.
Is set to a potential between two or more potentials
Withstand voltage performance can be improved.

【0089】第2の手段においては、充填層電位規定用
電極に印加する所定の電位が拡散層に印加する最低電位
又は低電位ではなく、最高電位であるため、半導体基板
の全体及び充填層がその最高電位に規定されたフィール
ドプレートとして機能し、p型拡散層に最低電位が印加
された逆バイアス状態では、このp型拡散層に臨む第1
の絶縁膜や第2の絶縁膜との界面に電子蓄積層が形成さ
れることになり、その界面で電界強度が急激に上昇する
ことにより絶縁膜内部で逆バイアス電位をダミー的に分
担できるので、その分、素子形成領域内の電界強度を緩
和でき、素子形成領域内に作り込まれた素子の耐圧の大
幅向上を図ることができる。なお、第5及び第6の手段
においても同様の作用効果を奏する。
In the second means, the filling layer potential regulating
The predetermined potential applied to the electrode is the lowest potential applied to the diffusion layer
Or, because it is not a low potential but the highest potential, the semiconductor substrate
Feel that the whole and the packed bed are specified at their highest potential
Function as a plate, applying the lowest potential to the p-type diffusion layer
In the reverse bias state, the first facing the p-type diffusion layer
An electron storage layer is formed at the interface between the first insulating film and the second insulating film.
And the electric field strength rises sharply at the interface
In this way, the reverse bias potential is
The electric field intensity in the element formation region can be moderated.
The breakdown voltage of the device built in the device formation region
The width can be improved. In addition, the fifth and sixth means
Has the same effect.

【0090】第4の手段においては、基板電極に印加す
る所定の電位が最低電位又は低電位ではなく、SOI半
導体装置の最高耐圧の略半分の電位であるため、半導体
基板の全体がその最高耐圧の略半分の電位に規定された
フィールドプレートとして機能し、半導体層内に生じる
電位分布のうちその最高耐圧の略半分の等電位線の線端
が半導体基板内を通過するので、半導体層内に生じる電
位分布は最高耐圧の略半分の等電位線を分割基準として
最高電位側と最低電位側とに振り分け規制される。この
ため、半導体層内に生じる等電位線の間隔が疎となるの
で、半導体層に作り込まれた素子の耐圧の大幅向上を図
ることができる。なお、第7の手段においても同様の作
用効果を奏する。
In the fourth means, a voltage is applied to the substrate electrode.
The predetermined potential is not the minimum potential or the low potential,
Since the potential is almost half of the maximum withstand voltage of the conductor device, semiconductor
The entire substrate is set at a potential of approximately half of its maximum withstand voltage
Acts as a field plate and occurs in the semiconductor layer
End of the equipotential line that is approximately half of the highest withstand voltage in the potential distribution
Passes through the semiconductor substrate, causing the
The potential distribution is based on equipotential lines that are approximately half of the maximum withstand voltage.
The distribution is regulated between the highest potential side and the lowest potential side. this
Therefore, the intervals between the equipotential lines generated in the semiconductor layer are reduced.
Greatly improves the withstand voltage of devices built into the semiconductor layer
Can be The same operation is performed in the seventh means.
Use effect.

【0091】第8の手段においては、充填層電位規定用
電極に印加する所定の電位が最低電位又は低電位ではな
く、素子形成領域の拡散層に印加される最高電位と最低
電位との中間電位であるため、半導体基板の全体及び充
填層がその中間電位に規定されたフィールドプレートと
して機能し、素子形成領域内に生じる電位分布のうちそ
の中間電位の等電位線の線端が半導体基板内を通過する
ので、素子形成領域内に生じる電位分布をその中間電位
を分割基準にして最高電位側と最低電位側とに振り分け
規制される。このため、素子形成領域内に生じる等電位
線の間隔が疎となるので、素子形成領域に作り込まれた
素子の耐圧の大幅向上を図ることができる。なお、第9
の手段においても同様の作用効果を奏する。
In the eighth means, the filling layer potential regulating
The predetermined potential applied to the electrode is not the lowest potential or low potential.
The highest and lowest potentials applied to the diffusion layer in the element formation region
Since this is an intermediate potential with respect to the potential,
The filling layer has a field plate defined at its intermediate potential and
Functioning as a potential distribution in the element formation region.
The end of the equipotential line of the intermediate potential passes through the semiconductor substrate
Therefore, the potential distribution generated in the element formation region
Is divided into the highest potential side and the lowest potential side based on
Be regulated. Therefore, an equipotential generated in the element formation region
Since the spacing between lines becomes sparse, it was built in the element formation area
The withstand voltage of the element can be greatly improved. The ninth
The same operation and effect can be obtained by the means described above.

【0092】[0092]

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

【図1】本発明の実施例1に係る誘電体分離構造を備え
たSOI半導体装置の要部を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main part of an SOI semiconductor device having a dielectric isolation structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(d)のいずれも、図1に示す誘電体
分離基板を用いたSOI半導体装置の製造方法の一部を
示す工程断面図である。
2A to 2D are process cross-sectional views showing a part of a method for manufacturing an SOI semiconductor device using the dielectric isolation substrate shown in FIG.

【図3】(a)〜(c)のいずれも、図1に示す半導体
装置の製造方法のうち、図2に示す工程に続いて行われ
る工程の一部を示す工程断面図である。
3A to 3C are cross-sectional views showing a part of a step performed after the step shown in FIG. 2 in the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1;

【図4】本発明の実施例2に係る誘電体分離基板を用い
たSOI半導体装置の要部を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a main part of an SOI semiconductor device using a dielectric isolation substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4に示す半導体装置の要部を示す概略平面図
である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing a main part of the semiconductor device shown in FIG. 4;

【図6】(a)は本発明の実施例3に係る誘電体分離基
板を用いたSOI半導体装置の要部を示す概略断面図、
(b)はその概略平面図である。
FIG. 6A is a schematic sectional view showing a main part of an SOI semiconductor device using a dielectric isolation substrate according to a third embodiment of the present invention,
(B) is a schematic plan view thereof.

【図7】本発明の実施例4に係るSOI半導体装置の構
成を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view illustrating a configuration of an SOI semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】図7に示す半導体装置において、支持基板に中
間電位を印加した際の等電位線の分布を示す説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a distribution of equipotential lines when an intermediate potential is applied to a supporting substrate in the semiconductor device shown in FIG.

【図9】本発明の実施例4において、分離溝が形成され
たSOI半導体装置の構成を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an SOI semiconductor device in which an isolation groove is formed in a fourth embodiment of the present invention.

【図10】実施例4に係る半導体装置の耐圧特性と基板
電位との関係を示すグラフ図である。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a withstand voltage characteristic and a substrate potential of a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図11】本発明の実施例5に係るSOI半導体装置の
構成を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an SOI semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例6に係るSOI半導体装置の
構成を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view illustrating a configuration of an SOI semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例6において、支持基板と充填
層とが接続されたSOI半導体装置の構成を示す断面図
である。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an SOI semiconductor device in which a support substrate and a filling layer are connected in Example 6 of the present invention.

【図14】本発明の実施例7に係るSOI半導体装置の
構成を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view illustrating a configuration of an SOI semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例7に係るSOI半導体装置の
構成を示す断面図である。
FIG. 15 is a sectional view illustrating a configuration of an SOI semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例7に係るSOI半導体装置の
構成を示す断面図である。
FIG. 16 is a sectional view illustrating a configuration of an SOI semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図17】図16に示す半導体装置において、逆電圧印
加時の素子内部における等電位線の分布を示す説明図で
ある。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a distribution of equipotential lines inside the element when a reverse voltage is applied in the semiconductor device shown in FIG. 16;

【図18】図16に示す半導体装置において、逆電圧印
加時の素子内部における電子濃度の分布を示す説明図で
ある。
18 is an explanatory diagram showing a distribution of electron concentration inside the element when a reverse voltage is applied in the semiconductor device shown in FIG.

【図19】半導体層と絶縁膜との界面における蓄積層の
形成を示す説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram illustrating formation of a storage layer at an interface between a semiconductor layer and an insulating film.

【図20】図16に示す半導体装置において、アノード
層直下の電界強度の分布を示す説明図である。
20 is an explanatory diagram showing a distribution of electric field intensity immediately below an anode layer in the semiconductor device shown in FIG.

【図21】半導体層の厚さと素子耐圧との関係を示すグ
ラフ図である。
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the thickness of a semiconductor layer and the withstand voltage of an element.

【図22】図14に示す半導体装置をその制御回路部と
共に集積化したパワーICの構成を示す断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration of a power IC in which the semiconductor device shown in FIG. 14 is integrated together with its control circuit unit.

【図23】(a)〜(d)のいずれも、従来の誘電体分
離構造を備えた半導体装置の製造方法の一部を示す工程
断面図である。
FIGS. 23A to 23D are cross-sectional views showing a part of a method for manufacturing a semiconductor device having a conventional dielectric isolation structure.

【図24】(a)〜(c)のいずれも、従来の誘電体分
離構造を備えた半導体装置の製造方法のうち、図23に
示す工程に続いて行われる工程の一部を示す工程断面図
である。
24A to 24C are process cross-sections showing a part of a process performed after the process shown in FIG. 23 in the conventional method of manufacturing a semiconductor device having a dielectric isolation structure. FIG.

【図25】従来の張り合わせ基板(SOI基板)を用い
た集積回路装置の構成を示す断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a configuration of an integrated circuit device using a conventional bonded substrate (SOI substrate).

【図26】従来の多結晶シリコン層で本体を構成した構
造の集積回路装置を示す断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing an integrated circuit device having a structure in which a main body is formed by a conventional polycrystalline silicon layer.

【図27】従来のSOI半導体装置の構成を示す断面図
である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional SOI semiconductor device.

【図28】図27に示す半導体装置において、支持基板
に接地電位を印加した際の等電位線の分布を示す説明図
である。
FIG. 28 is an explanatory diagram showing a distribution of equipotential lines when a ground potential is applied to a support substrate in the semiconductor device shown in FIG. 27;

【図29】従来のSOI半導体装置の構成を示す断面図
である。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional SOI semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,41・・・半導体装置 2,22,42・・・誘電体分離基板 3,23,43・・・半導体支持基板(半導体基板) 4,24,44・・・シリコン酸化膜(第1の絶縁膜) 5,25,45・・・半導体層 5a,5b,5c,5d,25a,25b,45a,4
5b・・・素子形成領域 6,26a,26b,46a,46b・・・分離溝 7,27a,27b,47a,47b・・・側壁絶縁膜
(第2の絶縁膜) 8,28a,28b,48a,48b・・・多結晶半導
体層(充填層) 10,70・・・充填層電位規定用電極 29,71・・・周囲半導体領域 30b・・・エミッタ電極(充填層電位規定用電極) 31b・・・ドレイン電極(充填層電位規定用電極) 33・・・周囲領域電位規定用電極 61・・・アルミニウム電極 62・・・カソード層 63・・・アノード層 64・・・カソード電極 65・・・アノード電極 66・・・裏面電極 201〜203・・・等電位線
1, 21, 41 ... semiconductor device 2, 22, 42 ... dielectric isolation substrate 3, 23, 43 ... semiconductor support substrate (semiconductor substrate) 4, 24, 44 ... silicon oxide film 5, 25, 45 ... semiconductor layers 5a, 5b, 5c, 5d, 25a, 25b, 45a, 4
5b: Element formation area 6, 26a, 26b, 46a, 46b: Separation groove 7, 27a, 27b, 47a, 47b: Side wall insulating film (second insulating film) 8, 28a, 28b, 48a , 48b ... polycrystalline semiconductor layer (filled layer) 10, 70 ... electrode for defining filling layer potential 29, 71 ... peripheral semiconductor region 30b ... emitter electrode (electrode for defining filling layer potential) 31b ..Drain electrode (filling layer potential defining electrode) 33 ... Ambient region potential defining electrode 61 ... Aluminum electrode 62 ... Cathode layer 63 ... Anode layer 64 ... Cathode electrode 65 ... Anode electrode 66 ... Back electrode 201-203 ... Equipotential line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/762 H01L 27/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/762 H01L 27/12

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面側に第1の絶縁膜を介
して形成された半導体層と、この半導体層の表面側から
前記第1の絶縁膜を貫通して前記半導体基板に達するま
で形成されて前記半導体層に島状の素子形成領域を形成
する分離溝と、この分離溝の側壁に形成された第2の絶
縁膜と、前記分離溝内部に充填されて前記半導体基板に
導電接続する充填層とを有し、前記半導体基板および前
記充填層のうちの少なくとも一方側には、それに所定の
電位を印加すべき充填層電位規定用電極が導電接続して
おり、前記素子形成領域には2以上の拡散層が構成さ
れ、前記所定の電位は、前記拡散層に印加される2以上
の電位の間の電位であり、前記分離溝は前記素子形成領
域毎に形成されて、隣接し合う各分離溝の間には、前記
半導体層の非素子形成領域たる周囲半導体領域が形成さ
れており、この周囲半導体領域には、この領域に所定の
電位を印加すべき周囲領域電位規定用電極が導電接続し
ていることを特徴とするSOI半導体装置。
A semiconductor layer formed on a front surface side of the semiconductor substrate via a first insulating film; and a semiconductor layer formed from the front surface side of the semiconductor layer through the first insulating film to reach the semiconductor substrate. An isolation groove forming an island-shaped element formation region in the semiconductor layer; a second insulating film formed on a side wall of the isolation groove; and filling the isolation groove and electrically connecting to the semiconductor substrate. and a filling layer, said semiconductor substrate and on at least one side of said packed bed, it is packed layer potential defining electrode to be applied a predetermined potential is conductively connected to the element forming region Two or more diffusion layers are formed, the predetermined potential is a potential between two or more potentials applied to the diffusion layer, and the separation groove is formed in the element formation region.
It is formed for each area, between the adjacent separation grooves,
A peripheral semiconductor region, which is a non-element formation region of the semiconductor layer, is formed.
In this peripheral semiconductor region, predetermined
The electrode for defining the potential in the surrounding area where the potential is to be applied is conductively connected.
SOI wherein a is.
【請求項2】 半導体基板の表面側に第1の絶縁膜を介
して形成されたn型半導体層と、このn型半導体層の表
面側から前記第1の絶縁膜を貫通して前記半導体基板に
達するまで形成されて前記n型半導体層に島状のn型素
子形成領域を形成する分離溝と、この分離溝の側壁に形
成された第2の絶縁膜と、前記分離溝内部に充填されて
前記半導体基板に導電接続する充填層とを有し、前記半
導体基板および前記充填層のうち少なくとも一方側に
は、それに所定の電位を印加すべき充填層電位規定用電
極が導電接続しており、前記n型素子形成領域には2以
上の拡散層が構成され、当該拡散層の少なくとも一方の
拡散層はp型であり、前記半導体基板の全体に印加する
前記所定の電位は、前記拡散層に印加される最高電位で
あることを特徴とするSOI半導体装置。
2. An n-type semiconductor layer formed on a surface side of a semiconductor substrate via a first insulating film, and the semiconductor substrate penetrating from the surface side of the n-type semiconductor layer through the first insulating film. , An isolation groove which forms an island-shaped n-type element formation region in the n-type semiconductor layer, a second insulating film formed on a side wall of the isolation groove, and is filled in the isolation groove. wherein and a filling layer connected conductive to the semiconductor substrate, wherein on at least one side of the semiconductor substrate and the filling layer, it is predetermined filling layer potential regulating electrode to be applied potentials connects conductive Te In the n-type element formation region, two or more diffusion layers are formed, and at least one of the diffusion layers is p-type, and the predetermined potential applied to the entire semiconductor substrate is A highest potential applied to the diffusion layer. That SOI semiconductor device.
【請求項3】 請求項2において、前記分離溝は前記素
子形成領域毎に形成されて、隣接し合う各分離溝の間に
は、前記半導体層の非素子形成領域たる周囲半導体領域
が形成されており、この周囲半導体領域には、この領域
に所定の電位を印加すべき周囲領域電位規定用電極が導
電接続していることを特徴とするSOI半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the isolation groove is formed for each of the element formation regions, and a peripheral semiconductor region, which is a non-element formation region of the semiconductor layer, is formed between the adjacent isolation grooves. An SOI semiconductor device characterized in that a peripheral region potential defining electrode to which a predetermined potential is applied is electrically connected to the peripheral semiconductor region.
【請求項4】 半導体基板の表面側に第1の絶縁膜を介
して形成された半導体層と、この半導体層の表面側から
前記第1の絶縁膜に達するまで形成されて前記半導体層
に島状の素子形成領域を形成する分離溝と、この分離溝
の側壁に形成された第2の絶縁膜と、前記分離溝内部に
充填された充填層とを有し、前記分離溝は前記素子形成
領域毎に形成されて、隣接し合う各分離溝の間には、前
記半導体層の非素子形成領域たる周囲半導体領域が形成
されており、前記周囲半導体領域には、この領域に所定
の電位を印加すべき周囲領域電位規定用電極が導電接続
していることを特徴とするSOI半導体装置。
4. A semiconductor layer formed on a surface side of a semiconductor substrate via a first insulating film, and an island formed on the semiconductor layer from the surface side of the semiconductor layer to reach the first insulating film. An isolation groove for forming an element-shaped element forming region, a second insulating film formed on a side wall of the isolation groove, and a filling layer filling the interior of the isolation groove. A peripheral semiconductor region that is formed for each region and is a non-element formation region of the semiconductor layer is formed between adjacent isolation trenches, and a predetermined potential is applied to this peripheral semiconductor region to this region. An SOI semiconductor device, wherein an electrode for defining a peripheral region potential to be applied is conductively connected.
【請求項5】 請求項4において、前記分離溝に充填さ
れた充填層には、これに所定の電位を印加すべき充填層
電位規定用電極が導電接続していることを特徴とするS
OI半導体装置。
5. The method according to claim 4, wherein a filling layer potential defining electrode to which a predetermined potential is applied is conductively connected to the filling layer filled in the separation groove.
OI semiconductor device.
【請求項6】 請求項4において、前記半導体基板に
は、これに所定の電位を印加可能な基板電極が導電接続
していることを特徴とするSOI半導体装置。
6. The SOI semiconductor device according to claim 4, wherein a substrate electrode capable of applying a predetermined potential is conductively connected to said semiconductor substrate.
【請求項7】 請求項5または請求項6において、前記
所定の電位は、前記素子形成領域の半導体素子に印加さ
れる電位のうちのいずれかの電位と同等の電位であるこ
とを特徴とするSOI半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 5, wherein the predetermined potential is a potential equivalent to any one of potentials applied to a semiconductor element in the element formation region. SOI semiconductor device.
【請求項8】 請求項7において、前記所定の電位は、
前記素子形成領域に形成された半導体素子の内、出力段
の高耐圧半導体素子の高電圧印加側電極に印加される電
位と同等の電位であることを特徴とするSOI半導体装
置。
8. The method according to claim 7, wherein the predetermined potential is
An SOI semiconductor device characterized in that the potential is equal to a potential applied to a high-voltage application side electrode of a high breakdown voltage semiconductor element in an output stage among semiconductor elements formed in the element formation region.
【請求項9】 半導体基板の表面側に、絶縁膜を介して
形成された半導体層を有し、この半導体層に2以上の拡
散層が構成されるSOI半導体装置において、前記半導
体基板の全体に所定の電位が印加可能な基板電極が導電
接続されており、この所定の電位は、前記拡散層に印加
される2以上の電位の間の電位であって、前記SOI半
導体装置の最高耐圧の略半分の電位であることを特徴と
するSOI半導体装置。
9. A surface side of the semiconductor substrate has a semiconductor layer formed via an insulating film, the SOI semiconductor device 2 or more diffusion layers is formed on the semiconductor layer, the entirety of the semiconductor substrate predetermined and potential are capable of applying the substrate electrodes are conductively connected, the potential this predetermined, I potential der between two or more of the potential applied to the diffusion layer, the SOI half
An SOI semiconductor device, wherein the potential is substantially half of the maximum withstand voltage of the conductor device .
【請求項10】 半導体基板の表面側に、絶縁膜を介し
て形成された半導体層を有し、この半導体層に2以上の
拡散層が構成されるSOI半導体装置において、前記半
導体基板の全体に所定の電位が印加可能な基板電極が導
電接続されており、この所定の電位は、前記拡散層に印
加される2以上の電位の内の最高電位であることを特徴
とするSOI半導体装置。
10. A surface side of the semiconductor substrate has a semiconductor layer formed via an insulating film, the SOI semiconductor device 2 or more diffusion layers is formed on the semiconductor layer, the entirety of the semiconductor substrate An SOI semiconductor device, wherein a substrate electrode to which a predetermined potential can be applied is conductively connected, and the predetermined potential is the highest potential among two or more potentials applied to the diffusion layer.
【請求項11】 請求項10において、前記2以上の拡
散層は前記半導体層が誘電体分離された複数の島状の素
子形成領域に形成されていることを特徴とするSOI半
導体装置。
11. The SOI semiconductor device according to claim 10, wherein the two or more diffusion layers are formed in a plurality of island-shaped element formation regions in which the semiconductor layer is dielectrically separated.
【請求項12】 半導体基板の表面側に絶縁膜を介して
形成された半導体層が誘電体分離されて複数の島状の素
子形成領域としてなり、一方の前記素子形成領域に横形
素子が形成されると共に他方の前記素子形成領域に該横
形素子を制御するための制御素子が形成されているSO
I半導体装置において、前記半導体基板の全体に所定の
電位が印加可能な基板電極が導電接続されており、この
所定の電位は、前記横形素子に印加される電位の内の最
高電位であることを特徴とするSOI半導体装置。
12. A semiconductor layer formed on a front surface side of a semiconductor substrate via an insulating film is dielectrically separated to form a plurality of island-shaped element formation regions, and a horizontal element is formed in one of the element formation regions. And a control element for controlling the horizontal element is formed in the other element formation region.
In the I semiconductor device, a substrate electrode to which a predetermined potential can be applied is conductively connected to the entire semiconductor substrate , and the predetermined potential is a highest potential among potentials applied to the lateral element. SOI semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項13】 請求項4、5および6のいずれかの項
において、前記素子形成領域には2以上の拡散層が構成
され、前記所定の電位は、前記拡散層に印加される2以
上の電位の間の電位であることを特徴とするSOI半導
体装置。
13. The device according to claim 4, wherein two or more diffusion layers are formed in the element formation region, and the predetermined potential is applied to the two or more diffusion layers. An SOI semiconductor device, which has a potential between the potentials.
【請求項14】 請求項13において、前記所定の電位
は、前記SOI半導体装置の最高耐圧の略半分の電位で
あることを特徴とするSOI半導体装置。
14. The SOI semiconductor device according to claim 13, wherein the predetermined potential is a potential that is substantially half of the highest withstand voltage of the SOI semiconductor device.
【請求項15】 請求項13において、前記所定の電位
は、前記拡散層に印加される最高電位と最低電位との中
間電位であることを特徴とするSOI半導体装置。
15. The SOI semiconductor device according to claim 13, wherein the predetermined potential is an intermediate potential between a highest potential and a lowest potential applied to the diffusion layer.
【請求項16】16. 半導体基板の表面側に第1の絶縁膜をA first insulating film on the surface side of the semiconductor substrate
介して形成された半導体層と、この半導体層の表面側かBetween the semiconductor layer formed through and the surface side of this semiconductor layer
ら前記第1の絶縁膜を貫通して前記半導体基板に達するThrough the first insulating film to reach the semiconductor substrate
まで形成されて前記半導体層に島状の素子形成領域を形To form an island-shaped element formation region in the semiconductor layer.
成する分離溝と、この分離溝の側壁に形成された第2のAnd a second groove formed on a side wall of the separation groove.
絶縁膜と、前記分離溝内部に充填されて前記半導体基板An insulating film, the semiconductor substrate being filled in the separation groove;
に導電接続する充填層とを有し、前記半導体基板およびAnd a filling layer conductively connected to the semiconductor substrate and
前記充填層のうちの少なくとも一方側には、それに所定At least one of the packed layers has a predetermined
の電位を印加すべき充填層電位規定用電極が導電接続しThe potential regulating electrode to which the potential of
ており、前記素子形成領域には2以上の拡散層が構成さAnd two or more diffusion layers are formed in the element formation region.
れ、前記半導体基板の全体に印加する前記所定の電位The predetermined potential applied to the entire semiconductor substrate.
は、前記拡散層に印加される2以上の電位の間の電位でIs a potential between two or more potentials applied to the diffusion layer.
あって、前記SOI半導体装置の最高耐圧の略半分の電And a voltage of approximately half of the maximum withstand voltage of the SOI semiconductor device.
位であることを特徴とするSOI半導体装置。SOI semiconductor device, characterized in that:
【請求項17】17. 半導体基板の表面側に第1の絶縁膜をA first insulating film on the surface side of the semiconductor substrate
介して形成された半Half formed through 導体層と、この半導体層の表面側かThe conductor layer and the surface side of this semiconductor layer
ら前記第1の絶縁膜を貫通して前記半導体基板に達するThrough the first insulating film to reach the semiconductor substrate
まで形成されて前記半導体層に島状の素子形成領域を形To form an island-shaped element formation region in the semiconductor layer.
成する分離溝と、この分離溝の側壁に形成された第2のAnd a second groove formed on a side wall of the separation groove.
絶縁膜と、前記分離溝内部に充填されて前記半導体基板An insulating film, the semiconductor substrate being filled in the separation groove;
に導電接続する充填層とを有し、前記半導体基板およびAnd a filling layer conductively connected to the semiconductor substrate and
前記充填層のうちの少なくとも一方側には、それに所定At least one of the packed layers has a predetermined
の電位を印加すべき充填層電位規定用電極が導電接続しThe potential regulating electrode to which the potential of
ており、前記素子形成領域には2以上の拡散層が構成さAnd two or more diffusion layers are formed in the element formation region.
れ、前記半導体基板の全体に印加する前記所定の電位The predetermined potential applied to the entire semiconductor substrate.
は、前記拡散層に印加される最高電位と最低電位との中Is a value between the highest potential and the lowest potential applied to the diffusion layer.
間電位であることを特徴とするSOI半導体装置。An SOI semiconductor device, which has an inter-potential.
【請求項18】 半導体基板の表面側に、絶縁膜を介し
て形成された半導体層を有し、この半導体層に2以上の
拡散層が構成されるSOI半導体装置において、前記半
導体基板の全体に所定の電位が印加可能な基板電極が導
電接続されており、この所定の電位は、前記拡散層に印
加される最高電位と最低電位との中間電位であることを
特徴とするSOI半導体装置。
18. A semiconductor device, comprising: an insulating film provided on a surface side of a semiconductor substrate;
Having a semiconductor layer formed by
In the SOI semiconductor device in which the diffusion layer is formed,
A board electrode capable of applying a predetermined potential is applied to the entire conductor board.
The predetermined potential is imprinted on the diffusion layer.
That the applied potential is intermediate between the highest potential and the lowest potential.
SOI semiconductor device characterized by the above-mentioned.
JP01313093A 1992-03-09 1993-01-29 SOI semiconductor device Expired - Lifetime JP3189456B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01313093A JP3189456B2 (en) 1992-03-09 1993-01-29 SOI semiconductor device

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5080192 1992-03-09
JP25085592 1992-09-21
JP4-250855 1992-09-21
JP4-50801 1992-09-21
JP01313093A JP3189456B2 (en) 1992-03-09 1993-01-29 SOI semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06151576A JPH06151576A (en) 1994-05-31
JP3189456B2 true JP3189456B2 (en) 2001-07-16

Family

ID=27280127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01313093A Expired - Lifetime JP3189456B2 (en) 1992-03-09 1993-01-29 SOI semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3189456B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8698194B2 (en) 2010-07-21 2014-04-15 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit with high withstand voltage element forming trench isolation on substrate

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11195712A (en) * 1997-11-05 1999-07-21 Denso Corp Semiconductor device and manufacture thereof
US6150697A (en) * 1998-04-30 2000-11-21 Denso Corporation Semiconductor apparatus having high withstand voltage
KR100363555B1 (en) * 2001-02-07 2002-12-05 삼성전자 주식회사 An SOI semiconductor integrated circuit for eliminating floating body effects in SOI MOSFETs and method of fabricating the same
WO2005059961A2 (en) * 2003-12-10 2005-06-30 The Regents Of The University Of California Low crosstalk substrate for mixed-signal integrated circuits
TW200629466A (en) 2004-10-14 2006-08-16 Koninkl Philips Electronics Nv Semiconductor device having a frontside contact and vertical trench isolation and method of fabricating same
JP5069851B2 (en) * 2005-09-26 2012-11-07 株式会社日立製作所 Semiconductor device
CN101385138B (en) 2006-01-12 2011-05-11 Nxp股份有限公司 Method of fabricating a semiconductor on insulator device having a frontside substrate contact
JP2007227459A (en) * 2006-02-21 2007-09-06 Shin Etsu Handotai Co Ltd Soi substrate manufacturing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8698194B2 (en) 2010-07-21 2014-04-15 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit with high withstand voltage element forming trench isolation on substrate

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06151576A (en) 1994-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6198134B1 (en) Semiconductor device having a common substrate bias
US6927452B2 (en) Semiconductor device having dual isolation structure and method of fabricating the same
US5554546A (en) Method of fabricating a high voltage transistor
US6437405B2 (en) Silicon-on-insulator (SOI) substrate, method for fabricating SOI substrate and SOI MOSFET using the SOI substrate
US7115950B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6407427B1 (en) SOI wafer device and a method of fabricating the same
US8030730B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH0336311B2 (en)
US5060035A (en) Silicon-on-insulator metal oxide semiconductor device having conductive sidewall structure
JPH09266248A (en) Semiconductor device
US5663588A (en) Semiconductor device having an SOI structure of mesa isolation type and manufacturing method therefor
US6815794B2 (en) Semiconductor devices with multiple isolation structure and methods for fabricating the same
JP3189456B2 (en) SOI semiconductor device
US5592014A (en) High breakdown voltage semiconductor device
JP3354127B2 (en) High voltage element and method of manufacturing the same
US6525392B1 (en) Semiconductor power device with insulated circuit
JP3463593B2 (en) Field effect transistor and method of manufacturing the same
KR20050009797A (en) Structure of high voltage transistor with shallow trench isolation layer
KR940009365B1 (en) Cmos manufacturing method using trench
KR100279263B1 (en) SOHI semiconductor device and its manufacturing method
KR100649813B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPH06103749B2 (en) Field-effect transistor and semiconductor device
KR20020013700A (en) A SOI MOSFET including a body contact for removing floating body effect and a method for the SOI MOSFET
KR20000003629A (en) Semiconductor device and device separating method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080518

Year of fee payment: 7

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080518

Year of fee payment: 7

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090518

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090518

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100518

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100518

Year of fee payment: 9

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100518

Year of fee payment: 9

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518

Year of fee payment: 11

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518

Year of fee payment: 11

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130518

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130518

Year of fee payment: 12