JP5673463B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、横型高耐圧素子を有する半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device having a lateral high voltage element and a method for manufacturing the same.

従来、埋込絶縁膜を介して支持基板上に半導体基板(ドリフト層)が形成されたSOI(Silicon on Insulator)基板において、半導体基板に横型高耐圧素子が形成された半導体装置が知られている。このようにSOI基板を用いると、基板の深さ方向での耐圧を確保できる。一方、省電力や高収率などを目的とした半導体装置およびその製造プロセスの微細化に伴って、半導体基板の表面に形成される電極間の距離も短くなっており、基板の水平方向の耐圧、すなわち、横型デバイスにおける電極間の耐圧を確保することが困難になってきている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an SOI (Silicon on Insulator) substrate in which a semiconductor substrate (drift layer) is formed on a support substrate through a buried insulating film, a semiconductor device in which a lateral high voltage element is formed on the semiconductor substrate is known. . When an SOI substrate is used in this way, a breakdown voltage in the depth direction of the substrate can be secured. On the other hand, with the miniaturization of semiconductor devices and their manufacturing processes for the purpose of power saving and high yield, the distance between the electrodes formed on the surface of the semiconductor substrate is also shortened, and the horizontal breakdown voltage of the substrate is reduced. That is, it has become difficult to ensure the withstand voltage between the electrodes in the lateral device.

このような水平方向の耐圧の低下を防止するものとして、電極間の絶縁膜の表面にフィールドプレートが形成された半導体装置が知られている。フィールドプレートは、電極間にある半導体基板中の等電位線を均等化する機能を発揮する。すなわち、電極間にある半導体基板中において、局所的な電界集中を防止することができ、素子の表面に形成された電極間の耐圧を向上させることができる。   A semiconductor device in which a field plate is formed on the surface of an insulating film between electrodes is known as a means for preventing such a decrease in horizontal breakdown voltage. The field plate exhibits a function of equalizing equipotential lines in the semiconductor substrate between the electrodes. That is, local electric field concentration can be prevented in the semiconductor substrate between the electrodes, and the withstand voltage between the electrodes formed on the surface of the element can be improved.

また、特許文献1には、埋込絶縁膜の表面にスーパージャンクション構造を有する半導体装置が示されている。この半導体装置では、N−型の半導体基板のうち、埋込絶縁膜と隣接する表層部分に、リング状のP型領域およびN型領域が交互に繰り返し形成されて、スーパージャンクション構造を成している。この構成では、支持基板および電極の一方を接地して、電極間に逆バイアスがかかるように、電極の他方に高電圧を印加すると、上記P型領域のうち埋込絶縁膜と隣接する位置に反転層が生じて正電荷が誘起される。一方で、上記N型領域のうち埋込絶縁膜と隣接する位置では反転層が生じないので電荷は誘起されない。このため、リング状のP型およびN型領域は、擬似的なフィールドプレートとして機能する。したがって、素子の表面に形成された電極間の耐圧を向上できる。   Patent Document 1 discloses a semiconductor device having a super junction structure on the surface of a buried insulating film. In this semiconductor device, a ring-shaped P-type region and an N-type region are alternately and repeatedly formed on a surface layer portion adjacent to a buried insulating film in an N-type semiconductor substrate to form a super junction structure. Yes. In this configuration, when one of the support substrate and the electrode is grounded and a high voltage is applied to the other electrode so that a reverse bias is applied between the electrodes, the P-type region is positioned adjacent to the buried insulating film. An inversion layer is generated and a positive charge is induced. On the other hand, no charge is induced because an inversion layer does not occur at a position adjacent to the buried insulating film in the N-type region. For this reason, the ring-shaped P-type and N-type regions function as pseudo field plates. Therefore, the withstand voltage between the electrodes formed on the surface of the element can be improved.

特開2011−97021号公報JP 2011-97021 A

しかしながら、リング状のP型領域およびN型領域を交互に繰り返し形成する場合には、各領域を打ち分けるために、少なくとも2枚のマスクと、2回のイオン注入とが必要である。さらに、半導体装置の用途に合わせて、各領域で不純物イオンの注入領域の幅を変える場合には、所定の数のマスク、イオン注入が必要となり、工程が増加する。   However, in the case where ring-shaped P-type regions and N-type regions are alternately and repeatedly formed, at least two masks and two ion implantations are necessary to divide each region. Further, when the width of the impurity ion implantation region is changed in each region in accordance with the use of the semiconductor device, a predetermined number of masks and ion implantations are required, which increases the number of processes.

また、不純物イオンの注入後の熱拡散工程において、不純物が半導体基板内に拡散し、P型領域がN型領域よりも上方に形成されると、擬似的なフィールドプレートとしての役割が期待できない虞がある。さらには、この不純物拡散がデバイスの特性に影響を及ぼす虞もある。   Also, in the thermal diffusion process after the implantation of impurity ions, if the impurities diffuse into the semiconductor substrate and the P-type region is formed above the N-type region, the role as a pseudo field plate may not be expected. There is. Furthermore, this impurity diffusion may affect the characteristics of the device.

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、不純物イオンの注入による悪影響を防止しつつ水平方向の耐圧を向上できる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can improve the breakdown voltage in the horizontal direction while preventing adverse effects due to implantation of impurity ions.

上記した目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
第1主面と該第1主面と反対の第2主面とを有する半導体基板と、
該半導体基板における第1主面の表層に形成された第1不純物領域と、第1主面の表層において、第1不純物領域にオーバーラップしない位置に形成され、第1不純物領域との間に電流が流れる第2不純物領域と、を有する素子と、
半導体基板の第1主面のうち、第1不純物領域および第2不純物領域の間の領域を含む表面に形成された絶縁膜と、
絶縁膜上の第1不純物領域および第2不純物領域の間に形成されたフィールドプレートと、を有する半導体装置であって、
半導体基板の第1主面から、第1不純物領域および第2不純物領域よりも深い所定の深さにおいて、少なくとも第1不純物領域および第2不純物領域の間の領域に半導体基板と同一成分および不活性元素を含む非晶質層を有し、非晶質層は、不活性元素のイオン注入により形成され、擬似的なフィールドプレートとして機能するとともに、半導体基板に存在する金属不純物を捕獲するゲッタリング層として機能することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
The first impurity region formed in the surface layer of the first main surface in the semiconductor substrate and the surface layer of the first main surface formed in a position not overlapping with the first impurity region, and a current between the first impurity region An element having a second impurity region through which
An insulating film formed on a surface including a region between the first impurity region and the second impurity region in the first main surface of the semiconductor substrate;
A field plate formed between a first impurity region and a second impurity region on an insulating film,
The same component and inertness as the semiconductor substrate at least in a region between the first impurity region and the second impurity region at a predetermined depth deeper than the first impurity region and the second impurity region from the first main surface of the semiconductor substrate An amorphous layer containing an element, the amorphous layer is formed by ion implantation of an inert element, functions as a pseudo field plate, and captures a metal impurity present in a semiconductor substrate It is characterized by functioning as

このように、本発明では、半導体基板内に非晶質層を有している。この非晶質層は、単結晶状態あるいは多結晶状態よりも電気抵抗が高い高抵抗層として振舞う。このため、第1不純物領域と第2不純物領域との間に電位差が生じた場合に、両領域間の等電位線がなるべく等間隔になるよう補正する機能を発揮する。すなわち、擬似的なフィールドプレートとして機能する。したがって、絶縁膜の表面に形成されたフィールドプレートによりなるべく等間隔になるよう補正された半導体基板内の等電位線の間隔を、より等間隔に近い形に補正することができる。これにより、素子の水平方向の耐圧を向上することができる。   Thus, in the present invention, the semiconductor substrate has an amorphous layer. This amorphous layer behaves as a high resistance layer having higher electrical resistance than the single crystal state or the polycrystalline state. For this reason, when a potential difference occurs between the first impurity region and the second impurity region, the function of correcting so that equipotential lines between the two regions are as evenly spaced as possible is exhibited. That is, it functions as a pseudo field plate. Therefore, the interval between the equipotential lines in the semiconductor substrate corrected so as to be as evenly spaced as possible by the field plate formed on the surface of the insulating film can be corrected so as to be closer to the equal interval. Thereby, the breakdown voltage in the horizontal direction of the element can be improved.

また、上記の非晶質層は、半導体基板と同一成分および不活性元素を含む構成となっている。このような非晶質層は、後述するように、不活性元素のイオン注入により形成される。このため、ドーパントとなる複数のイオン種をイオン注入して擬似的なフィールドプレートの機能を持たせる場合に較べて、工程数を削減できるとともに、ドーパントの拡散による半導体デバイスへの影響を抑制することもできる。 In addition, the above amorphous layer is configured to include the same components and inert elements as the semiconductor substrate. Such an amorphous layer is formed by ion implantation of an inert element as will be described later. For this reason, the number of processes can be reduced and the influence on the semiconductor device due to the diffusion of the dopant can be suppressed as compared with the case where a plurality of ion species as dopants are ion-implanted to have a pseudo field plate function. You can also.

さらに、この非晶質層は、金属不純物のゲッタリング層としても機能する。このため、半導体基板の表層に形成される素子、例えばMOSトランジスタ等のゲート絶縁膜の高品質化が期待できる。加えて、素子のライフタイム制御のための層として兼用することもできる。   Further, this amorphous layer also functions as a gettering layer for metal impurities. For this reason, high quality of elements formed on the surface layer of the semiconductor substrate, for example, a gate insulating film such as a MOS transistor can be expected. In addition, it can also be used as a layer for controlling the lifetime of the element.

フィールドプレートおよび非晶質層を有していることにより、第1不純物領域と第2不純物領域との間の等電位線が均等になる一方で、非晶質層の直下で電界が集中する。この電界集中による耐圧の低下を抑制するため、請求項2に記載のように、半導体基板は、その第2主面が、所定膜厚の埋込絶縁膜を介して支持基板に支持されたSOI構造を有すると良い。   By having the field plate and the amorphous layer, the equipotential lines between the first impurity region and the second impurity region become uniform, while the electric field concentrates directly under the amorphous layer. In order to suppress a decrease in breakdown voltage due to this electric field concentration, as described in claim 2, the semiconductor substrate has an SOI in which the second main surface is supported by the support substrate through a buried insulating film having a predetermined thickness. It is good to have a structure.

これによれば、非晶質層を有する半導体基板と支持基板との間に、耐圧性を有する埋込絶縁膜が配置される。したがって、半導体基板の第1主面に形成された不純物領域と支持基板との間の深さ方向の耐圧を向上することができる。   According to this, the buried insulating film having pressure resistance is disposed between the semiconductor substrate having the amorphous layer and the support substrate. Therefore, the withstand voltage in the depth direction between the impurity region formed on the first main surface of the semiconductor substrate and the support substrate can be improved.

より好ましくは、請求項3に記載のように、非晶質層が埋込絶縁膜に隣接して形成されると良い。   More preferably, as described in claim 3, the amorphous layer is formed adjacent to the buried insulating film.

半導体基板の第1主面を基準として、非晶質層よりも深い層における電界は、非晶質層の直下で最も大きくなる。このため、埋込絶縁膜が非晶質層に隣接している構成は、より効果的に電界集中による耐圧の低下を抑制することができる。   With reference to the first main surface of the semiconductor substrate, the electric field in a layer deeper than the amorphous layer is the largest directly under the amorphous layer. For this reason, the structure in which the buried insulating film is adjacent to the amorphous layer can more effectively suppress a decrease in breakdown voltage due to electric field concentration.

また、請求項4に記載のように、半導体基板は、バルク単結晶基板でも良い。   In addition, as described in claim 4, the semiconductor substrate may be a bulk single crystal substrate.

この構成において、非晶質層は、半導体基板に不活性元素のイオン注入を実施することにより形成され、擬似的なフィールドプレートとして機能する。したがって、半導体基板がバルク単結晶基板である場合においても、素子の水平方向の耐圧を向上させることができる。   In this configuration, the amorphous layer is formed by performing ion implantation of an inert element on the semiconductor substrate and functions as a pseudo field plate. Therefore, even when the semiconductor substrate is a bulk single crystal substrate, the horizontal breakdown voltage of the element can be improved.

また、請求項5に記載のように、半導体基板は、バルク単結晶基板上にエピタキシャル成長により形成されたエピタキシャル基板であっても良い。   In addition, the semiconductor substrate may be an epitaxial substrate formed by epitaxial growth on a bulk single crystal substrate.

半導体基板としてのエピタキシャル基板は、バルク単結晶基板に較べて結晶性、純度ともに優れている。また、極めて薄い結晶膜や複雑な多層の結晶構造を作製することができる。この構成において、非晶質層は、半導体基板に不活性元素のイオン注入を実施することにより形成され、擬似的なフィールドプレートとして機能する。したがって、半導体基板がエピタキシャル基板である場合においても、素子の水平方向の耐圧を向上させることができる。   An epitaxial substrate as a semiconductor substrate is superior in crystallinity and purity as compared with a bulk single crystal substrate. In addition, an extremely thin crystal film or a complicated multilayer crystal structure can be manufactured. In this configuration, the amorphous layer is formed by performing ion implantation of an inert element on the semiconductor substrate and functions as a pseudo field plate. Therefore, even when the semiconductor substrate is an epitaxial substrate, the horizontal breakdown voltage of the element can be improved.

請求項2〜5に記載の構成においては、フィールドプレートと非晶質層とを有することによって、素子の水平方向の耐圧を向上させることができる。したがって、パワー半導体デバイスとして好適である。このため、第1不純物領域と第2不純物領域とを有する素子として、例えば、請求項6に記載の横型のダイオード、請求項7に記載の横型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、請求項8に記載の横型のMOSトランジスタを採用することができる。   In the structure of Claims 2-5, it can improve the horizontal withstand pressure | voltage of an element by having a field plate and an amorphous layer. Therefore, it is suitable as a power semiconductor device. Therefore, as an element having the first impurity region and the second impurity region, for example, the lateral diode according to claim 6, the lateral insulated gate bipolar transistor according to claim 7, and the lateral type according to claim 8. The MOS transistor can be employed.

これらは、例えば、モータ等の誘導性負荷を駆動させるためのインバータ回路を構成する素子として好適である。また、MOSトランジスタは、ドレイン−ゲート間の電界を緩和するように構成された横型MOS構造に加えて、擬似的なフィールドプレートとしての非晶質層を有している。このため、例えば、パワーアンプ回路としても好適である。   These are suitable as elements constituting an inverter circuit for driving an inductive load such as a motor, for example. Further, the MOS transistor has an amorphous layer as a pseudo field plate in addition to the lateral MOS structure configured to relax the electric field between the drain and the gate. For this reason, for example, it is also suitable as a power amplifier circuit.

請求項2に記載のSOI構造を有する半導体装置の製造方法は、請求項9に記載のように、
半導体基板の第2主面側から不活性元素をイオン注入して、第1主面から所定の深さに、非晶質層を形成する工程と、
半導体基板の第2主面と、該半導体基板の第2主面との対向面に埋込絶縁膜を有する支持基板と、を埋込絶縁膜を介して貼り合わせる工程と、
第1主面上に、該第1主面の一部が露出するように絶縁膜を形成する工程と、
第1主面の表層に、絶縁膜をマスクとして第1主面側からイオン注入することにより、非晶質層に到達しない深さをもって、第1不純物領域および第2不純物領域を形成する工程と、
第1不純物領域と第2不純物領域との間の絶縁膜上にフィールドプレートを形成する工程と、を備えることを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device having an SOI structure according to claim 2 is as follows.
A step of ion-implanting an inert element from the second main surface side of the semiconductor substrate to form an amorphous layer at a predetermined depth from the first main surface;
Bonding a second main surface of the semiconductor substrate and a support substrate having a buried insulating film on a surface facing the second main surface of the semiconductor substrate via the buried insulating film;
Forming an insulating film on the first main surface so that a part of the first main surface is exposed;
Forming a first impurity region and a second impurity region in a surface layer of the first main surface with a depth not reaching the amorphous layer by ion implantation from the first main surface side using the insulating film as a mask; ,
And a step of forming a field plate on the insulating film between the first impurity region and the second impurity region.

本発明の作用効果は、請求項1および請求項2に記載の発明の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。   Since the operational effects of the present invention are the same as the operational effects of the inventions described in claims 1 and 2, the description thereof is omitted.

ところで、高抵抗層(擬似的なフィールドプレート)としての非晶質層は、半導体基板の層厚を薄膜化すれば、埋込絶縁膜で代用することもできる。しかしながら、この場合には、深さ方向の耐圧を確保するために、埋込絶縁膜の厚さを厚くする必要がある。埋込絶縁膜は支持基板を酸素雰囲気中で加熱することにより酸化膜として得られるが、埋込絶縁膜の厚さを厚くするためには、酸化に要する時間が長大となり、現実的ではない。   By the way, the amorphous layer as the high resistance layer (pseudo field plate) can be substituted with a buried insulating film if the thickness of the semiconductor substrate is reduced. However, in this case, it is necessary to increase the thickness of the buried insulating film in order to ensure the withstand voltage in the depth direction. The buried insulating film can be obtained as an oxide film by heating the support substrate in an oxygen atmosphere. However, in order to increase the thickness of the buried insulating film, the time required for oxidation becomes long, which is not practical.

これに対して、請求項9に記載の方法は、不活性元素のイオン注入により非晶質層を得るものであり、埋込絶縁膜を形成するための長時間の加熱を必要としない。このため、この方法によれば、この半導体装置の製造にかかる時間を大幅に短縮することができる。   In contrast, the method according to claim 9 is to obtain an amorphous layer by ion implantation of an inert element, and does not require long-time heating for forming a buried insulating film. For this reason, according to this method, the time required for manufacturing the semiconductor device can be greatly reduced.

また、請求項10に記載のように、非晶質層を形成する工程において、半導体基板の第2主面の表層に非晶質層を形成すると良い。   According to a tenth aspect of the present invention, in the step of forming the amorphous layer, the amorphous layer may be formed on the surface layer of the second main surface of the semiconductor substrate.

本発明の作用効果は、請求項3に記載の発明の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。   Since the effect of this invention is the same as the effect of the invention of Claim 3, the description is abbreviate | omitted.

一方、請求項4に記載の半導体装置の製造方法は、請求項11に記載のように、
半導体基板としてのバルク単結晶基板に対して、第1主面側から不活性元素をイオン注入して、第1主面から所定の深さに、非晶質層を形成する工程と、
半導体基板を、第2主面側からを研削することにより、所定の厚さとする工程と、
第1主面上に、該第1主面の一部が露出するように絶縁膜を形成する工程と、
第1主面の表層に、絶縁膜をマスクとして第1主面側からイオン注入することにより、非晶質層に到達しない深さをもって、第1不純物領域および第2不純物領域を形成する工程と、
第1不純物領域と第2不純物領域との間の絶縁膜上にフィールドプレートを形成する工程と、を備えることを特徴とする。
On the other hand, the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 4 is as described in claim 11.
A step of ion-implanting an inert element from a first main surface side to a bulk single crystal substrate as a semiconductor substrate to form an amorphous layer at a predetermined depth from the first main surface;
Grinding the semiconductor substrate from the second main surface side to a predetermined thickness;
Forming an insulating film on the first main surface so that a part of the first main surface is exposed;
Forming a first impurity region and a second impurity region in a surface layer of the first main surface with a depth not reaching the amorphous layer by ion implantation from the first main surface side using the insulating film as a mask; ,
And a step of forming a field plate on the insulating film between the first impurity region and the second impurity region.

本発明の作用効果は、請求項1および請求項4に記載の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。   Since the operational effects of the present invention are the same as the operational effects described in claims 1 and 4, description thereof is omitted.

さらに、請求項5に記載の半導体装置の製造方法は、請求項12に記載のように、
バルク単結晶基板の一面上にエピタキシャル成長により半導体基板としてのエピタキシャル基板を形成する工程と、
形成した半導体基板に対して、半導体基板の第1主面側から不活性元素をイオン注入して、第1主面から所定の深さに、非晶質層を形成する工程と、
第1主面上に、該第1主面の一部が露出するように絶縁膜を形成する工程と、
第1主面の表層に、絶縁膜をマスクとして第1主面側からイオン注入することにり、非晶質層に到達しない深さをもって、第1不純物領域および第2不純物領域を形成する工程と、
第1不純物領域と第2不純物領域との間の絶縁膜上にフィールドプレートを形成する工程と、を備えることを特徴とする。
Further, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device as described in the twelfth aspect,
Forming an epitaxial substrate as a semiconductor substrate by epitaxial growth on one surface of a bulk single crystal substrate;
A step of ion-implanting an inert element from the first main surface side of the semiconductor substrate to the formed semiconductor substrate to form an amorphous layer at a predetermined depth from the first main surface;
Forming an insulating film on the first main surface so that a part of the first main surface is exposed;
A step of forming the first impurity region and the second impurity region in a surface layer of the first main surface with a depth not reaching the amorphous layer by ion implantation from the first main surface side using the insulating film as a mask. When,
And a step of forming a field plate on the insulating film between the first impurity region and the second impurity region.

本発明の作用効果は、請求項1および請求項5に記載の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。   Since the operational effects of the present invention are the same as the operational effects described in claims 1 and 5, description thereof is omitted.

一般に、SOI構造は埋込絶縁膜上にシリコン半導体層が設けられた構造をいうが、本明細書等においては、埋込絶縁膜上にシリコン以外の材料からなる半導体層が設けられた構成の基板をも含む概念として用いる。つまり、SOI基板が有する半導体層は、シリコン半導体層に限定されない。   In general, an SOI structure is a structure in which a silicon semiconductor layer is provided on a buried insulating film. However, in this specification and the like, a structure in which a semiconductor layer made of a material other than silicon is provided on the buried insulating film is used. It is used as a concept including a substrate. That is, the semiconductor layer included in the SOI substrate is not limited to the silicon semiconductor layer.

また、本明細書等において、単結晶とは、ある結晶軸に注目した場合、その結晶軸の方向が試料のどの部分においても同様の方向を向いているものをいう。つまり、結晶欠陥やダングリグボンドなどを含んでいても、上記のように結晶軸の方向が揃っているものは単結晶として扱う。また、本明細書等において、非晶質とは、単結晶のように三次元的な長距離秩序を持たない固体物質のことをいう。また、本明細書等において、多結晶とは、多数の微小な単結晶から構成された固体物質のことをいう。   In this specification and the like, a single crystal refers to a crystal in which the direction of the crystal axis is the same in any part of the sample when attention is paid to a certain crystal axis. That is, even if crystal defects, dangling bonds, and the like are included, those having the same crystal axis direction as described above are treated as single crystals. In this specification and the like, amorphous means a solid substance having no three-dimensional long-range order like a single crystal. In the present specification and the like, polycrystal means a solid substance composed of a large number of minute single crystals.

第1実施形態に係る汎用インバータの回路図である。1 is a circuit diagram of a general-purpose inverter according to a first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す上面図である。1 is a top view illustrating a schematic configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 図2のIII−III線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the III-III line of FIG. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であり、(a)は半導体基板の準備工程、(b)は非晶質層形成工程、(c)は支持基板の準備工程、(d)は埋込絶縁膜形成工程、(e)は貼り合わせ工程、(f)は研削あるいは研磨の工程を示す。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment, (a) is a semiconductor substrate preparation process, (b) is an amorphous layer formation process, (c) is a support substrate preparation process, ( d) shows a buried insulating film forming step, (e) shows a bonding step, and (f) shows a grinding or polishing step. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であり、(a)は素子分離工程、(b)は不純物領域の形成工程、(c)は電極およびフィールドプレートの形成工程を示す。4A and 4B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, where FIG. 5A illustrates an element isolation process, FIG. 5B illustrates an impurity region formation process, and FIG. 半導体基板中の等電位線のシミュレーション結果であり、(a)は非晶質無し条件、(b)は非晶質層有り条件である。It is a simulation result of the equipotential line in a semiconductor substrate, (a) is a non-amorphous condition, (b) is an amorphous layer presence condition. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. 第2実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す上面図である。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 図8のIX−IX線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the IX-IX line of FIG. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であり、(a)はバルク単結晶基板の準備工程、(b)は非晶質層形成工程、(c)は研削あるいは研磨の工程を示す。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment, (a) is a bulk single crystal substrate preparation process, (b) is an amorphous layer formation process, (c) is a grinding or polishing process. Indicates. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であり、(a)はLOCOS酸化工程、(b)は不純物領域の形成工程、(c)は電極およびフィールドプレートの形成工程を示す。9A and 9B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment, where FIG. 5A illustrates a LOCOS oxidation process, FIG. 5B illustrates an impurity region formation process, and FIG. 5C illustrates an electrode and field plate formation process. 第3実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す上面図である。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 図12のXIII−XIII線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the XIII-XIII line | wire of FIG. 第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図であり、(a)はバルク単結晶基板の準備工程、(b)はエピタキシャル基板形成工程、(c)は非晶質層形成工程、(d)は研削あるいは研磨の工程を示す。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment, (a) is a preparation process of a bulk single crystal substrate, (b) is an epitaxial substrate formation process, (c) is an amorphous layer formation process, (D) shows a grinding or polishing step.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。また、各図における各部位の寸法は任意であり、各図に示される寸法に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts. Moreover, the dimension of each site | part in each figure is arbitrary, and is not limited to the dimension shown by each figure.

なお、図2、図3、図5〜図9、および図11〜図13に示されたフィールドプレートの巻数も任意であり、各図に示された巻数に限定されるものではない。   The number of turns of the field plate shown in FIGS. 2, 3, 5 to 9, and 11 to 13 is arbitrary, and is not limited to the number of turns shown in each figure.

(第1実施形態)
図1〜図5を参照して、本実施形態に係る半導体装置を説明する。この半導体装置は、SOI構造の半導体基板の表層に素子が形成されるとともに、半導体基板内に非晶質層が形成されてなることを特徴としている。本実施形態では、素子の一例として、後述するインバータ部を構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下、IGBTと示す)および還流用のダイオードが併設された例を示す。
(First embodiment)
The semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. This semiconductor device is characterized in that an element is formed on the surface layer of a semiconductor substrate having an SOI structure and an amorphous layer is formed in the semiconductor substrate. In the present embodiment, as an example of the element, an example in which an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT) and a free-wheeling diode constituting an inverter unit described later is provided.

図1に示す汎用インバータ回路10は、交流電圧を直流に整流するコンバータ部11と、直流電圧を任意の周波数および電圧に変換するインバータ部12を備えている。   A general-purpose inverter circuit 10 shown in FIG. 1 includes a converter unit 11 that rectifies an alternating voltage into a direct current, and an inverter unit 12 that converts the direct voltage into an arbitrary frequency and voltage.

コンバータ部11は、ダイオード13とコンデンサ14を有し、交流電源15から供給される交流電圧を、図1のようにダイオード13を配置した回路によって整流して、電荷をコンデンサ14に蓄積させることにより、直流電圧を作り出す。   The converter unit 11 includes a diode 13 and a capacitor 14, and rectifies the AC voltage supplied from the AC power supply 15 by a circuit in which the diode 13 is arranged as shown in FIG. Create a DC voltage.

インバータ部12は、IGBT16と還流用のダイオード17とドライバIC18と図示しない入力ロジックICとを有している。各IGBT16のゲート電極には入力ロジックICで制御されたドライバIC18が接続されており、ゲート電極に所定の電圧が印加されることによりIGBT16のオン/オフが制御される。インバータ部12においては、2つのIGBT16がコンデンサ14に対して直列に接続されており、各IGBT16にはダイオード17が並列接続されている。そして、2つのIGBT16と2つのダイオード17とを有する回路構成が、コンデンサ14に対して並列に3つ接続されている。直列接続された2つのIGBT16の各中点は、誘導性負荷であるモータ19に接続されており、この汎用インバータ回路10は3相交流回路を構成している。本実施形態に係る半導体装置20は、IGBT16と、該IGBT16に逆並列に接続されたダイオード17とを一体的に備えている。   The inverter unit 12 includes an IGBT 16, a freewheeling diode 17, a driver IC 18, and an input logic IC (not shown). A driver IC 18 controlled by an input logic IC is connected to the gate electrode of each IGBT 16, and ON / OFF of the IGBT 16 is controlled by applying a predetermined voltage to the gate electrode. In the inverter unit 12, two IGBTs 16 are connected in series to the capacitor 14, and a diode 17 is connected in parallel to each IGBT 16. Three circuit configurations having two IGBTs 16 and two diodes 17 are connected in parallel to the capacitor 14. Each midpoint of the two IGBTs 16 connected in series is connected to a motor 19 that is an inductive load, and this general-purpose inverter circuit 10 constitutes a three-phase AC circuit. The semiconductor device 20 according to the present embodiment is integrally provided with an IGBT 16 and a diode 17 connected to the IGBT 16 in antiparallel.

次に、半導体装置20について説明する。図2に示すように、半導体装置20は、IGBT16と、IGBT16に並列接続されたダイオード17を、同一の半導体基板21に備える。   Next, the semiconductor device 20 will be described. As shown in FIG. 2, the semiconductor device 20 includes an IGBT 16 and a diode 17 connected in parallel to the IGBT 16 on the same semiconductor substrate 21.

本実施形態では、半導体基板21として、図3に示すように、シリコンからなる支持基板22上に、酸化膜等で構成される埋込絶縁膜23を介して配置された、N−型のシリコン等からなる半導体層を採用している。半導体基板21内の埋込絶縁膜23と隣接する領域には、半導体基板21と同一成分の非晶質層24が形成されている。本実施形態では、非晶質層24は、図3に示すように、埋め込み絶縁膜23に隣接して形成されている。すなわち、半導体基板21における第2主面25の表層に形成されている。また、半導体基板21および非晶質層24は、素子を絶縁分離するために、トレンチ内に酸化膜を埋め込んでなる絶縁分離トレンチ26によって複数の素子領域に分割されており、絶縁分離トレンチ26によって囲まれた一つの素子領域にIGBT16が形成されている。また、別の素子領域にダイオード17が形成されている。すなわち、IGBT16とダイオード17は、絶縁分離トレンチ26によって電気的に分離されている。   In the present embodiment, as the semiconductor substrate 21, as shown in FIG. 3, an N− type silicon disposed on a support substrate 22 made of silicon via a buried insulating film 23 made of an oxide film or the like. The semiconductor layer which consists of etc. is adopted. An amorphous layer 24 having the same component as that of the semiconductor substrate 21 is formed in a region adjacent to the buried insulating film 23 in the semiconductor substrate 21. In the present embodiment, the amorphous layer 24 is formed adjacent to the buried insulating film 23 as shown in FIG. That is, it is formed on the surface layer of the second main surface 25 in the semiconductor substrate 21. The semiconductor substrate 21 and the amorphous layer 24 are divided into a plurality of element regions by an insulating isolation trench 26 in which an oxide film is embedded in the trench in order to insulate and isolate the element. The IGBT 16 is formed in one surrounded element region. A diode 17 is formed in another element region. That is, the IGBT 16 and the diode 17 are electrically isolated by the insulating isolation trench 26.

半導体基板21におけるIGBT16の素子領域において、非晶質層24は、素子領域の全域に形成されている。また、IGBT16の素子領域には、上記した非晶質層24以外にも、半導体基板21とは異なる導電性の不純物領域が形成されている。具体的には、第1不純物領域としてのコレクタ領域27、バッファ領域28、第2不純物領域としてのエミッタ領域29、チャネル領域30が形成されている。そして、コレクタ領域27、エミッタ領域29、チャネルが形成されるチャネル領域30、及びコレクタ領域27とエミッタ領域29の間でドリフト層として機能する半導体基板21を有して、IGBT16が構成されている。   In the element region of the IGBT 16 in the semiconductor substrate 21, the amorphous layer 24 is formed over the entire element region. In addition to the above-described amorphous layer 24, a conductive impurity region different from the semiconductor substrate 21 is formed in the element region of the IGBT 16. Specifically, a collector region 27 as a first impurity region, a buffer region 28, an emitter region 29 as a second impurity region, and a channel region 30 are formed. The IGBT 16 includes the collector region 27, the emitter region 29, the channel region 30 in which a channel is formed, and the semiconductor substrate 21 that functions as a drift layer between the collector region 27 and the emitter region 29.

また、半導体基板21における埋込絶縁膜23と反対の面(以下、第1主面31と示す)であってIGBT16の素子領域上には、上記不純物領域に対応して開口部を有する絶縁膜32が形成され、絶縁膜32上にはフィールドプレート33が形成されている。さらに、第1主面31上には、コレクタ電極34、エミッタ電極35およびゲート電極36が形成されている。   An insulating film having an opening corresponding to the impurity region on the surface of the semiconductor substrate 21 opposite to the buried insulating film 23 (hereinafter referred to as a first main surface 31) and on the element region of the IGBT 16. 32 is formed, and a field plate 33 is formed on the insulating film 32. Further, a collector electrode 34, an emitter electrode 35 and a gate electrode 36 are formed on the first main surface 31.

本実施形態では、図2及び図3に示すように、半導体基板21の第1主面31に平行な一方向に延びて、コレクタ領域27としてのP+型半導体領域及びバッファ領域28としてのN型半導体領域が、第1主面31の表層に形成されている。これらコレクタ領域27及びバッファ領域28の接合面は第1主面31で終端されている。すなわち、P型のコレクタ領域27は第1主面31に露出しており、N型のバッファ領域28がP型のコレクタ領域27を取り囲んで形成されている。   In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the P + type semiconductor region as the collector region 27 and the N type as the buffer region 28 extend in one direction parallel to the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21. A semiconductor region is formed on the surface layer of the first major surface 31. The junction surfaces of the collector region 27 and the buffer region 28 are terminated at the first main surface 31. That is, the P-type collector region 27 is exposed at the first main surface 31, and the N-type buffer region 28 is formed surrounding the P-type collector region 27.

また、半導体基板21の第1主面31に平行な方向において、上記コレクタ領域27及びバッファ領域28と離間しつつこれら領域27,28を取り囲むリング形状をなして、エミッタ領域29としてのN+型半導体領域及びチャネル領域30としてのP型半導体領域が、第1主面31の表層に形成されている。これらエミッタ領域29及びチャネル領域30との接合面は第1主面31で終端されている。すなわち、エミッタ領域29とチャネル領域30とは第1主面31に露出しており、P型のチャネル領域30がN型のエミッタ領域29を取り囲んで形成されている。なお、チャネル領域30は、2つのエミッタ領域29を取り囲む形状となっている。   Further, in a direction parallel to the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21, an N + type semiconductor as the emitter region 29 is formed in a ring shape surrounding the regions 27 and 28 while being separated from the collector region 27 and the buffer region 28. A P-type semiconductor region as the region and the channel region 30 is formed in the surface layer of the first main surface 31. The junction surface between the emitter region 29 and the channel region 30 is terminated at the first main surface 31. That is, the emitter region 29 and the channel region 30 are exposed at the first main surface 31, and the P-type channel region 30 is formed surrounding the N-type emitter region 29. The channel region 30 has a shape surrounding the two emitter regions 29.

絶縁膜32は、半導体基板21の第1主面31におけるコレクタ領域27、バッファ領域28、エミッタ領域29およびチャネル領域30が露出する箇所を除く部分に形成されている。本実施形態では、この絶縁膜32が、LOCOS酸化膜からなる。そして、絶縁膜32上において、コレクタ領域27およびバッファ領域28と、エミッタ領域29およびチャネル領域30との間の部分(対向部分)に、多結晶シリコンからなる抵抗型のフィールドプレート33が形成されている。本実施形態では、リング形状をなすエミッタ領域29及びチャネル領域30に沿って、フィールドプレート33が形成されている。すなわちフィールドプレート33が渦巻き構造を有している。そして、フィールドプレート33の両端は、図示しないアルミ配線を介して、それぞれコレクタ電極34およびゲート電極36に接続されている。   The insulating film 32 is formed on a portion of the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 excluding a portion where the collector region 27, the buffer region 28, the emitter region 29, and the channel region 30 are exposed. In the present embodiment, the insulating film 32 is made of a LOCOS oxide film. On the insulating film 32, a resistance type field plate 33 made of polycrystalline silicon is formed in a portion (opposing portion) between the collector region 27 and the buffer region 28, and the emitter region 29 and the channel region 30. Yes. In the present embodiment, the field plate 33 is formed along the emitter region 29 and the channel region 30 having a ring shape. That is, the field plate 33 has a spiral structure. The both ends of the field plate 33 are connected to the collector electrode 34 and the gate electrode 36, respectively, via an aluminum wiring (not shown).

コレクタ電極34は、第1主面31上において、コレクタ領域27に接続されている。エミッタ電極35は、第1主面31上において、エミッタ領域29およびチャネル領域30に接続されている。また、ゲート電極36の一部は、図示しないゲート酸化膜を介して、エミッタ領域29およびチャネル領域30上に位置している。   The collector electrode 34 is connected to the collector region 27 on the first main surface 31. Emitter electrode 35 is connected to emitter region 29 and channel region 30 on first main surface 31. A part of the gate electrode 36 is located on the emitter region 29 and the channel region 30 via a gate oxide film (not shown).

一方、半導体基板21におけるダイオード17の素子領域において、非晶質層24は、素子領域の全域に形成されている。また、ダイオード17の素子領域には、上記した非晶質層24以外にも、半導体基板21とは異なる導電性の不純物領域が形成されている。具体的には、第1不純物領域としてのカソード領域37と、第2不純物領域としてのアノード領域38が形成されている。そして、カソード領域37、アノード領域38、及び半導体基板21を有して、ダイオード17が構成されている。   On the other hand, in the element region of the diode 17 in the semiconductor substrate 21, the amorphous layer 24 is formed over the entire element region. Further, in the element region of the diode 17, a conductive impurity region different from the semiconductor substrate 21 is formed in addition to the amorphous layer 24 described above. Specifically, a cathode region 37 as a first impurity region and an anode region 38 as a second impurity region are formed. The diode 17 includes the cathode region 37, the anode region 38, and the semiconductor substrate 21.

また、半導体基板21の第1主面31であってダイオード17の素子領域上には、カソード領域37及びアノード領域38に対応して開口部を有する絶縁膜32が形成され、絶縁膜32上にはフィールドプレート33が形成されている。さらに、第1主面31上には、カソード電極39およびアノード電極40が形成されている。   An insulating film 32 having openings corresponding to the cathode region 37 and the anode region 38 is formed on the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 and on the element region of the diode 17. A field plate 33 is formed. Further, a cathode electrode 39 and an anode electrode 40 are formed on the first main surface 31.

本実施形態では、図2及び図3に示すように、半導体基板21の第1主面31に平行な一方向に延びて、カソード領域37としてのN+型半導体領域が、第1主面31の表層に形成されている。一方、半導体基板21の第1主面31に平行な方向において、上記カソード領域37と離間しつつカソード領域37を取り囲むリング形状をなして、アノード領域38としてのP+型半導体領域が、第1主面31の表層に形成されている。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the N + type semiconductor region as the cathode region 37 extending in one direction parallel to the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 is formed on the first main surface 31. It is formed on the surface layer. On the other hand, in a direction parallel to the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21, a P + type semiconductor region as the anode region 38 is formed in a ring shape surrounding the cathode region 37 while being separated from the cathode region 37. It is formed on the surface layer of the surface 31.

絶縁膜32は、半導体基板21の第1主面31におけるカソード領域37およびアノード領域38が露出する箇所を除く部分に形成されている。本実施形態では、この絶縁膜32が、LOCOS酸化膜からなる。そして、絶縁膜32上において、カソード領域37と、アノード領域38との間の部分(対向部分)に、多結晶シリコンからなる抵抗型のフィールドプレート33が形成されている。本実施形態では、リング形状をなすアノード領域38に沿って、フィールドプレート33が形成されている。すなわちフィールドプレート33が渦巻き構造を有している。そして、フィールドプレート33の両端は、図示しないアルミ配線を介して、それぞれカソード電極39およびアノード電極40に接続されている。   The insulating film 32 is formed on a portion of the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 excluding a portion where the cathode region 37 and the anode region 38 are exposed. In the present embodiment, the insulating film 32 is made of a LOCOS oxide film. On the insulating film 32, a resistance type field plate 33 made of polycrystalline silicon is formed in a portion (opposing portion) between the cathode region 37 and the anode region 38. In the present embodiment, the field plate 33 is formed along the anode region 38 having a ring shape. That is, the field plate 33 has a spiral structure. Then, both ends of the field plate 33 are connected to the cathode electrode 39 and the anode electrode 40, respectively, via an aluminum wiring (not shown).

カソード電極39は、第1主面31上において、カソード領域37に接続されている。また、アノード電極40は、第1主面31上において、アノード領域38に接続されている。   The cathode electrode 39 is connected to the cathode region 37 on the first main surface 31. The anode electrode 40 is connected to the anode region 38 on the first main surface 31.

次に、上記した半導体装置20の製造方法について、図4および図5を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device 20 will be described with reference to FIGS.

先ず、図4を参照して非晶質層24を有する半導体基板21の作製工程を説明する。   First, a manufacturing process of the semiconductor substrate 21 having the amorphous layer 24 will be described with reference to FIG.

最初に、図4(a)に示すように、第1主面31および第2主面25を有する単結晶シリコンからなる半導体基板21を用意する。この半導体基板21としては、例えば、MCZ基板でN型(ドープ材はリン)であり、第1主面31の面方位<100>、抵抗率30〜60Ωcmのものを用いることができる。   First, as shown in FIG. 4A, a semiconductor substrate 21 made of single crystal silicon having a first main surface 31 and a second main surface 25 is prepared. As the semiconductor substrate 21, for example, an MCZ substrate that is N-type (the doping material is phosphorus), a first main surface 31 having a plane orientation <100>, and a resistivity of 30 to 60 Ωcm can be used.

次いで、図4(b)に示すように、半導体基板21の第2主面25側からアルゴンイオンを注入して、非晶質層24を形成する。アルゴンイオンは、半導体基板21の第2主面25の表層近傍でシリコンの結晶格子に歪みを生じさせるのに必要なエネルギーで加速されることが望ましい。また、アルゴンイオンのドーズ量も、シリコンの結晶格子に歪みを生じさせるために十分な量とすることが好ましい。例えば、イオン注入の条件として、アルゴンイオンの加速エネルギーを100keV以下(例えば、40keV)とし、ドーズ量を3×1014ions/cm〜1×1016ions/cm(例えば、2×1015ions/cm)とすることができる。これにより、半導体基板21の第2主面25の表層付近にシリコンの結晶格子に歪みを生じさせ、非晶質化させる。 Next, as shown in FIG. 4B, argon ions are implanted from the second main surface 25 side of the semiconductor substrate 21 to form the amorphous layer 24. Argon ions are preferably accelerated with energy required to cause distortion in the crystal lattice of silicon in the vicinity of the surface layer of the second main surface 25 of the semiconductor substrate 21. The dose of argon ions is also preferably set to a sufficient amount to cause distortion in the silicon crystal lattice. For example, as ion implantation conditions, the acceleration energy of argon ions is set to 100 keV or less (for example, 40 keV), and the dose is set to 3 × 10 14 ions / cm 2 to 1 × 10 16 ions / cm 2 (for example, 2 × 10 15). ions / cm 2 ). As a result, the silicon crystal lattice is distorted near the surface layer of the second main surface 25 of the semiconductor substrate 21 to make it amorphous.

上記の方法により、第2主面25の表層に非晶質層24を有する半導体基板を得ることができる。   By the above method, a semiconductor substrate having the amorphous layer 24 on the surface layer of the second main surface 25 can be obtained.

次に、図4を参照して半導体基板21を支持する支持基板22の作製工程を説明する。   Next, a manufacturing process of the support substrate 22 that supports the semiconductor substrate 21 will be described with reference to FIGS.

最初に、図4(c)に示すように、シリコンからなるバルク基板を用意する。この支持基板22としては、例えば、MCZ基板でP型(ドープ材はホウ素)である基板を用いることができる。   First, as shown in FIG. 4C, a bulk substrate made of silicon is prepared. As the support substrate 22, for example, an MCZ substrate that is P-type (a doping material is boron) can be used.

次いで、図4(d)に示すように、この支持基板22を酸素雰囲気中で熱酸化して、支持基板22の表面に埋込絶縁膜23となる酸化膜を形成する。   Next, as shown in FIG. 4D, the support substrate 22 is thermally oxidized in an oxygen atmosphere to form an oxide film that becomes the buried insulating film 23 on the surface of the support substrate 22.

上記の方法により、表面に埋込絶縁膜23を有する支持基板22を得ることができる。   By the above method, the support substrate 22 having the buried insulating film 23 on the surface can be obtained.

次に、上記した方法で得られた半導体基板21と支持基板22とを貼り合わせる工程を行う。   Next, a step of bonding the semiconductor substrate 21 and the support substrate 22 obtained by the above method is performed.

図4(e)に示すように、半導体基板21の第2主面25と支持基板22とを、支持基板22に形成された埋込絶縁膜23を介して貼り合わせ、その強度を増すためのアニール処理を行う。アニール条件は、例えば、窒素雰囲気中で900℃〜1200℃の加熱を0.5時間〜5時間程度行う。このアニール処理のため、半導体基板21の第2主面25に形成された非晶質層24の一部が再結晶化が進行する。しかしながら、アニール条件を、特に、1150℃、2時間程度とすれば、高抵抗層としての非晶質層24を残しつつ、半導体基板21の第2主面25と支持基板22とを貼り合わせることができる。   As shown in FIG. 4E, the second main surface 25 of the semiconductor substrate 21 and the support substrate 22 are bonded to each other via a buried insulating film 23 formed on the support substrate 22 to increase the strength. Annealing is performed. As annealing conditions, for example, heating at 900 ° C. to 1200 ° C. is performed in a nitrogen atmosphere for about 0.5 hours to 5 hours. Due to this annealing treatment, recrystallization of a part of the amorphous layer 24 formed on the second main surface 25 of the semiconductor substrate 21 proceeds. However, if the annealing condition is particularly 1150 ° C. for about 2 hours, the second main surface 25 of the semiconductor substrate 21 and the support substrate 22 are bonded together while leaving the amorphous layer 24 as a high resistance layer. Can do.

次に、図4(f)に示すように、半導体基板21を第1主面31側から研削あるいは研磨して、半導体基板21を所定の厚さとする。本実施形態では、IGBT16の不純物領域27,28,29,30、およびダイオード17の不純物領域37,38と非晶質層24との間の距離よりも、IGBT16およびダイオード17のキャリアの移動経路であるドリフト長が長くなるように研削あるいは研磨する。   Next, as shown in FIG. 4F, the semiconductor substrate 21 is ground or polished from the first main surface 31 side so that the semiconductor substrate 21 has a predetermined thickness. In the present embodiment, the carrier path of the IGBT 16 and the diode 17 is more than the distance between the impurity regions 27, 28, 29, and 30 of the IGBT 16 and the impurity regions 37 and 38 of the diode 17 and the amorphous layer 24. Grind or polish so that a certain drift length becomes longer.

以上の工程により、SOI構造を有する基板を得ることができる。   Through the above steps, a substrate having an SOI structure can be obtained.

次に、図5を参照して半導体基板21の第1主面31側に形成される素子の形成方法について説明する。   Next, a method of forming elements formed on the first main surface 31 side of the semiconductor substrate 21 will be described with reference to FIG.

最初に、図5(a)に示すように、IGBT16とダイオード17とを電気的に区画するトレンチ分離による素子分離工程を行う。トレンチ分離による素子分離は、一般的に知られるトレンチエッチングにより行われ、本実施形態において、絶縁分離トレンチ26に形成された絶縁膜はCVD法により形成された酸化膜である。絶縁分離トレンチ26は半導体基板21を貫通して埋込絶縁膜23に到達して形成されることにより、IGBT16とダイオード17とを電気的に分離している。   First, as shown in FIG. 5A, an element isolation process is performed by trench isolation that electrically partitions the IGBT 16 and the diode 17. Element isolation by trench isolation is performed by generally known trench etching, and in this embodiment, the insulating film formed in the insulating isolation trench 26 is an oxide film formed by a CVD method. The insulating isolation trench 26 is formed so as to penetrate the semiconductor substrate 21 and reach the buried insulating film 23, thereby electrically isolating the IGBT 16 and the diode 17.

次いで、図5(b)に示すように、半導体基板21の第1主面31のうち、素子を構成する領域を除く表層にLOCOS酸化により絶縁膜32を形成する。換言すれば、IGBT16のコレクタ領域27、バッファ領域28、エミッタ領域29およびチャネル領域30と、ダイオード17のカソード領域37およびアノード領域38とを形成する部分に開口部を有する絶縁膜32を形成する。そして、LOCOS酸化により形成された絶縁膜32をマスクとして、イオン注入を行うことにより、IGBT16およびダイオード17を形成する。本実施形態におけるIGBT16およびダイオード17は横型素子であり、その製造方法は一般に知られる方法に準拠するため、ここでは詳細を割愛する。   Next, as shown in FIG. 5B, an insulating film 32 is formed by LOCOS oxidation on the surface layer of the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 excluding the region constituting the element. In other words, the insulating film 32 having openings in the portions where the collector region 27, the buffer region 28, the emitter region 29 and the channel region 30 of the IGBT 16 and the cathode region 37 and the anode region 38 of the diode 17 are formed is formed. Then, the IGBT 16 and the diode 17 are formed by performing ion implantation using the insulating film 32 formed by LOCOS oxidation as a mask. The IGBT 16 and the diode 17 in the present embodiment are lateral elements, and the manufacturing method thereof conforms to a generally known method, and therefore details are omitted here.

次いで、図5(c)に示すように、IGBT16のコレクタ電極34、エミッタ電極35およびゲート電極36と、ダイオード17のカソード電極39およびアノード電極40とを形成する工程を行う。また、LOCOS酸化により形成された絶縁膜32上に多結晶シリコンよりなる抵抗型フィールドプレート33を形成する工程も行う。これらの工程も、一般的に知られた工程に準拠するため、詳細を割愛する。なお、フィールドプレート33は、図2に示すように、IGBT16およびダイオード17それぞれに形成される。IGBT16において、フィールドプレート33は、両端がコレクタ電極34およびゲート電極36に接続された渦巻き形状であり、コレクタ電極34を取り囲むように配置される。また、ダイオード17において、フィールドプレート33は、両端がカソード電極39およびアノード電極40に接続された渦巻き形状であり、カソード電極39を取り囲むように配置される。   Next, as shown in FIG. 5C, a process of forming the collector electrode 34, the emitter electrode 35, and the gate electrode 36 of the IGBT 16, and the cathode electrode 39 and the anode electrode 40 of the diode 17 is performed. Further, a step of forming a resistance type field plate 33 made of polycrystalline silicon on the insulating film 32 formed by LOCOS oxidation is also performed. Since these steps also conform to generally known steps, details are omitted. The field plate 33 is formed in each of the IGBT 16 and the diode 17 as shown in FIG. In the IGBT 16, the field plate 33 has a spiral shape whose both ends are connected to the collector electrode 34 and the gate electrode 36, and is arranged so as to surround the collector electrode 34. In the diode 17, the field plate 33 has a spiral shape whose both ends are connected to the cathode electrode 39 and the anode electrode 40, and is arranged so as to surround the cathode electrode 39.

最後に、図示しないが、層間絶縁膜の形成工程、保護膜形成工程およびアルミ配線工程を経て、半導体装置20を得ることができる。   Finally, although not shown, the semiconductor device 20 can be obtained through an interlayer insulating film forming process, a protective film forming process, and an aluminum wiring process.

続いて、本実施形態に係る半導体装置20における特徴部分である非晶質層24の作用効果を、プロセス・デバイスシミュレーションによる結果(図6)を用いて説明する。本実施形態では、IGBT16とダイオード17とが同一の半導体基板21に形成された構造を示しているが、非晶質層24の作用効果は、擬似的なフィールドプレートとして機能するという点で、IGBT16とダイオード17とで共通するため、ここではダイオード17を例に説明する。   Subsequently, the operation and effect of the amorphous layer 24 which is a characteristic part in the semiconductor device 20 according to the present embodiment will be described with reference to the results (FIG. 6) based on the process / device simulation. In the present embodiment, a structure in which the IGBT 16 and the diode 17 are formed on the same semiconductor substrate 21 is shown, but the effect of the amorphous layer 24 is that the IGBT 16 functions as a pseudo field plate. Therefore, the diode 17 will be described as an example.

ダイオード17のカソード電極39に所定の電圧を印加し、アノード電極40および支持基板22をGNDとする、すなわち、逆バイアスを印加すると、半導体基板21のうち埋込絶縁膜23に隣接する部分に誘起された+電荷によって反転層が形成される。このため、図6(a)に示すように、カソード領域37と埋込絶縁膜23との間の等電位線の間隔が狭くなる。したがって、この部位において電界が集中し、水平方向の耐圧が低下する。   When a predetermined voltage is applied to the cathode electrode 39 of the diode 17 and the anode electrode 40 and the support substrate 22 are set to GND, that is, a reverse bias is applied, the semiconductor substrate 21 is induced in a portion adjacent to the buried insulating film 23. An inversion layer is formed by the added + charges. For this reason, as shown in FIG. 6A, the interval between the equipotential lines between the cathode region 37 and the buried insulating film 23 is narrowed. Therefore, the electric field concentrates at this portion, and the breakdown voltage in the horizontal direction decreases.

一方、本実施形態では、半導体基板21内の埋込絶縁膜23に隣接する部分に、非晶質層24を有する。この非晶質層24は、単結晶状態および多結晶状態よりも電気抵抗が高い高抵抗層として振舞う。このため、カソード領域37とアノード領域38との間に逆バイアスを印加した場合に、両領域間の等電位線がなるべく等間隔になるよう補正する機能を発揮する。すなわち、擬似的なフィールドプレートとして機能する。したがって、図6(b)に示すように、絶縁膜32の表面に形成されたフィールドプレート33によりなるべく等間隔になるよう補正された半導体基板21内の等電位線の間隔を、より等間隔に近い形に補正することができる。これにより、ダイオード17(IGBT16)の水平方向の耐圧を向上することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the amorphous layer 24 is provided in a portion adjacent to the buried insulating film 23 in the semiconductor substrate 21. The amorphous layer 24 behaves as a high resistance layer having higher electric resistance than the single crystal state and the polycrystalline state. For this reason, when a reverse bias is applied between the cathode region 37 and the anode region 38, the function of correcting so that equipotential lines between both regions are as evenly spaced as possible is exhibited. That is, it functions as a pseudo field plate. Therefore, as shown in FIG. 6B, the intervals of the equipotential lines in the semiconductor substrate 21 corrected to be as evenly spaced as possible by the field plate 33 formed on the surface of the insulating film 32 are made more evenly spaced. It can be corrected to a close shape. Thereby, the horizontal breakdown voltage of the diode 17 (IGBT 16) can be improved.

また、上記の非晶質層24は、半導体基板21と同一成分となっている。このような非晶質層24は、不活性元素のイオン注入により形成される。このため、ドーパントとなる複数のイオン種をイオン注入して擬似的なフィールドプレートの機能を持たせる場合に較べて、工程数を削減できるとともに、ドーパントの拡散によるダイオード17(IGBT16)への影響を抑制することもできる。   The amorphous layer 24 has the same component as the semiconductor substrate 21. Such an amorphous layer 24 is formed by ion implantation of an inert element. For this reason, the number of processes can be reduced and the influence of the diffusion of the dopant on the diode 17 (IGBT 16) can be reduced as compared with the case where a plurality of ion species as dopants are ion-implanted to have a function of a pseudo field plate. It can also be suppressed.

さらに、この非晶質層24は、金属不純物のゲッタリング層としても機能する。このため、半導体基板21の表層に形成される素子、例えばIGBT16のゲート絶縁膜の高品質化が期待できる。加えて、ダイオード17(IGBT16)のライフタイム制御のための層として兼用することもできる。   Further, the amorphous layer 24 also functions as a metal impurity gettering layer. For this reason, the quality improvement of the element formed in the surface layer of the semiconductor substrate 21, for example, the gate insulating film of IGBT16, can be expected. In addition, it can also be used as a layer for controlling the lifetime of the diode 17 (IGBT 16).

ところで、高抵抗層(擬似的なフィールドプレート)としての非晶質層24は、半導体基板21の層厚を薄膜化すれば、埋込絶縁膜23で代用することもできる。しかしながら、この場合には、深さ方向の耐圧を確保するために、埋込絶縁膜23の厚さを厚くする必要がある。埋込絶縁膜23は支持基板22を酸素雰囲気中で加熱することにより酸化膜として得られるが、埋込絶縁膜23の厚さを厚くするためには、酸化に要する時間が長大となり、現実的ではない。   The amorphous layer 24 as a high resistance layer (pseudo field plate) can be substituted by the buried insulating film 23 if the thickness of the semiconductor substrate 21 is reduced. However, in this case, it is necessary to increase the thickness of the buried insulating film 23 in order to ensure the withstand voltage in the depth direction. The buried insulating film 23 is obtained as an oxide film by heating the support substrate 22 in an oxygen atmosphere. However, in order to increase the thickness of the buried insulating film 23, the time required for the oxidation becomes long and realistic. is not.

これに対して、本実施形態では、アルゴンのイオン注入により非晶質層24を得るものであり、擬似的なフィールドプレートとしての埋込絶縁膜23を形成するための長時間の加熱を必要としない。このため、この半導体装置の製造にかかる時間を大幅に短縮することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the amorphous layer 24 is obtained by argon ion implantation, which requires long-time heating to form the buried insulating film 23 as a pseudo field plate. do not do. For this reason, the time required for manufacturing the semiconductor device can be greatly reduced.

なお、本実施形態では、非晶質層24が埋込絶縁膜23に隣接する構成を示したが、非晶質層24の形成領域は、上記例に限定されない。非晶質層24は、図7に示すように、半導体基板21において、第1主面31を基準として、不純物領域(図符号23〜26、28、29に相当)よりも深い位置に形成されれば良い。非晶質層24の形成位置は、非晶質層24の形成工程のうち、アルゴンイオン注入時の加速エネルギーを調整することで任意に決定することができる。   In this embodiment, the amorphous layer 24 is adjacent to the buried insulating film 23. However, the formation region of the amorphous layer 24 is not limited to the above example. As shown in FIG. 7, the amorphous layer 24 is formed in the semiconductor substrate 21 at a position deeper than the impurity region (corresponding to the reference numerals 23 to 26, 28, and 29) with respect to the first main surface 31. Just do it. The formation position of the amorphous layer 24 can be arbitrarily determined by adjusting the acceleration energy at the time of argon ion implantation in the formation process of the amorphous layer 24.

また、非晶質層24が形成される水平方向の位置について、本実施形態では、素子領域の全域に形成する例を示したが、上記例に限定されない。非晶質層24は、少なくとも第1不純物領域および第2不純物領域の間の領域に形成されていれば、擬似的なフィールドプレートとして機能する。   In the present embodiment, the horizontal position where the amorphous layer 24 is formed is formed in the entire element region. However, the present invention is not limited to the above example. The amorphous layer 24 functions as a pseudo field plate if it is formed at least in a region between the first impurity region and the second impurity region.

なお、本実施形態では、IGBT16およびダイオード17が同一の半導体基板21に形成される例を示したが、IGBT16やダイオード17は単独で形成されても良い。また、半導体基板21の表層に形成される素子は、IGBT16やダイオード17に限定されるものではなく、横型MOSトランジスタ等、あらゆる横型素子の形成が可能である。また、素子の形状についても限定されるものではない。   In this embodiment, the IGBT 16 and the diode 17 are formed on the same semiconductor substrate 21, but the IGBT 16 and the diode 17 may be formed independently. The elements formed on the surface layer of the semiconductor substrate 21 are not limited to the IGBT 16 and the diode 17, and any horizontal element such as a horizontal MOS transistor can be formed. Further, the shape of the element is not limited.

(第2実施形態)
第1実施形態では、半導体基板21として、SOI構造の半導体層を用いる例を示した。これに対して、本実施形態では、半導体基板21としてバルク単結晶基板を用いる例を示す。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, an example in which a semiconductor layer having an SOI structure is used as the semiconductor substrate 21 has been described. In contrast, in this embodiment, an example in which a bulk single crystal substrate is used as the semiconductor substrate 21 is shown.

図8〜図11を参照して、本実施形態に係る半導体装置20について説明する。図8および図9に示す半導体装置20は、半導体基板21としてのバルク単結晶基板上に、横型素子として、ダイオード17のみを有している。   The semiconductor device 20 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. The semiconductor device 20 shown in FIGS. 8 and 9 has only a diode 17 as a lateral element on a bulk single crystal substrate as the semiconductor substrate 21.

バルク単結晶基板としては、例えば、N−型のシリコン等からなるMCZ基板を用いることができる。図9に示すように、本実施形態では、半導体基板21としてのバルク単結晶基板内に、バルク単結晶基板と同一成分の非晶質層24が形成されている。そして、この半導体基板21に、第1実施形態と同一構成のダイオード17が形成されている。また、非晶質層24は、半導体基板21の第1主面31を基準として、不純物領域37,38よりも深い位置において、素子領域の全域に亘って形成されている。   As the bulk single crystal substrate, for example, an MCZ substrate made of N-type silicon or the like can be used. As shown in FIG. 9, in this embodiment, an amorphous layer 24 having the same component as the bulk single crystal substrate is formed in the bulk single crystal substrate as the semiconductor substrate 21. The diode 17 having the same configuration as that of the first embodiment is formed on the semiconductor substrate 21. Further, the amorphous layer 24 is formed over the entire element region at a position deeper than the impurity regions 37 and 38 with respect to the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21.

次に、上記したような半導体基板21(バルク単結晶基板)上に形成されたダイオード17の製造方法について、図10および図11を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the diode 17 formed on the semiconductor substrate 21 (bulk single crystal substrate) as described above will be described with reference to FIGS.

先ず、図10を参照して、非晶質層24の作製工程を説明する。   First, a manufacturing process of the amorphous layer 24 will be described with reference to FIG.

最初に、図10(a)に示すように、半導体基板21として、第1主面31およびその裏面の第2主面25を有するシリコン単結晶からなるバルク単結晶基板を用意する。このバルク単結晶基板としては、例えば、MCZ基板でN型(ドープ材はリン)であり、第1主面31の面方位<100>、抵抗率30〜60Ωcmのものを用いることができる。   First, as shown in FIG. 10A, a bulk single crystal substrate made of a silicon single crystal having a first main surface 31 and a second main surface 25 on the back surface thereof is prepared as the semiconductor substrate 21. As this bulk single crystal substrate, for example, an MCZ substrate that is N-type (the doping material is phosphorus), a surface orientation <100> of the first main surface 31 and a resistivity of 30 to 60 Ωcm can be used.

次いで、図10(b)に示すように、半導体基板21(バルク単結晶基板)の第1主面31側からアルゴンイオンを注入して、非晶質層24を形成する。アルゴンイオンの注入は、形成する素子の拡散層、すなわち、ダイオード17のカソード領域37およびアノード領域38よりも深い位置に非晶質層24が形成されるように、加速エネルギーを調整して行う。具体的には、100keV〜200keV(例えば、150keV)とし、ドーズ量を3×1014ions/cm〜1×1016ions/cm(例えば、2×1015ions/cm)とすると良い。これにより、半導体基板21(バルク単結晶基板)の所定の深さにシリコンの結晶格子に歪みを生じさせ、非晶質化させる。 Next, as shown in FIG. 10B, argon ions are implanted from the first main surface 31 side of the semiconductor substrate 21 (bulk single crystal substrate) to form the amorphous layer 24. Argon ions are implanted by adjusting the acceleration energy so that the amorphous layer 24 is formed at a position deeper than the diffusion layer of the element to be formed, that is, the cathode region 37 and the anode region 38 of the diode 17. Specifically, it is preferable to set the dose to 100 keV to 200 keV (for example, 150 keV) and the dose amount to 3 × 10 14 ions / cm 2 to 1 × 10 16 ions / cm 2 (for example, 2 × 10 15 ions / cm 2 ). . As a result, the silicon crystal lattice is distorted at a predetermined depth of the semiconductor substrate 21 (bulk single crystal substrate) to make it amorphous.

次いで、図10(c)に示すように、半導体基板21(バルク単結晶基板)の第2主面25側から、研削あるいは研磨を行うことにより、半導体基板21(バルク単結晶基板)を所定の厚さとする。   Next, as shown in FIG. 10C, by grinding or polishing from the second main surface 25 side of the semiconductor substrate 21 (bulk single crystal substrate), the semiconductor substrate 21 (bulk single crystal substrate) is predetermined. Thickness.

上記の方法により、半導体基板21として、非晶質層24を有するバルク単結晶基板を製造する。   By the above method, a bulk single crystal substrate having the amorphous layer 24 is manufactured as the semiconductor substrate 21.

なお、図10(b)に示した非晶質層24を形成する工程と、図10(c)に示した研削あるいは研磨の工程は、その順序を逆にしても良い。   Note that the order of the step of forming the amorphous layer 24 shown in FIG. 10B and the step of grinding or polishing shown in FIG. 10C may be reversed.

次に、図11を参照してダイオード17の形成方法について説明する。   Next, a method for forming the diode 17 will be described with reference to FIG.

最初に、図11(a)に示すように、半導体基板21の第1主面31のうち、素子を構成する領域を除く表層にLOCOS酸化により絶縁膜32を形成する。換言すれば、ダイオード17のカソード領域37およびアノード領域38を形成する部分に開口部を有する絶縁膜32を形成する。   First, as shown in FIG. 11A, an insulating film 32 is formed by LOCOS oxidation on the surface layer of the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 except for the region constituting the element. In other words, the insulating film 32 having an opening is formed in a portion where the cathode region 37 and the anode region 38 of the diode 17 are formed.

次いで、図11(b)に示すように、LOCOS酸化により形成された絶縁膜32をマスクとして、イオン注入を行うことにより、カソード領域37およびアノード領域38を形成する。すなわち、ダイオード17を形成する。本実施形態におけるダイオード17は横型素子であり、その製造方法は一般に知られる方法に準拠するため、ここでは詳細を割愛する。   Next, as shown in FIG. 11B, the cathode region 37 and the anode region 38 are formed by performing ion implantation using the insulating film 32 formed by LOCOS oxidation as a mask. That is, the diode 17 is formed. The diode 17 in the present embodiment is a lateral element, and the manufacturing method thereof conforms to a generally known method, and therefore the details are omitted here.

次いで、図11(c)に示すように、ダイオード17のカソード電極39およびアノード電極40を形成する工程を行う。また、LOCOS酸化により形成された絶縁膜32上に多結晶シリコンよりなる抵抗型フィールドプレート33を形成する工程を行う。これらの工程も、一般的に知られた工程に準拠するため、形成方法の詳細を割愛する。なお、フィールドプレート33は、両端がカソード電極39およびアノード電極40に接続された渦巻き形状であり、カソード電極39を取り囲むように配置される。   Next, as shown in FIG. 11C, a step of forming the cathode electrode 39 and the anode electrode 40 of the diode 17 is performed. Further, a step of forming a resistance type field plate 33 made of polycrystalline silicon on the insulating film 32 formed by LOCOS oxidation is performed. Since these steps also conform to generally known steps, details of the forming method are omitted. The field plate 33 has a spiral shape with both ends connected to the cathode electrode 39 and the anode electrode 40, and is disposed so as to surround the cathode electrode 39.

最後に、図示しないが、層間絶縁膜の形成工程、保護膜形成工程およびアルミ配線工程等を経て、半導体装置20を得ることができる。   Finally, although not shown, the semiconductor device 20 can be obtained through an interlayer insulating film forming process, a protective film forming process, an aluminum wiring process, and the like.

続いて、本実施形態に係る半導体装置20およびその製造方法について、作用効果を説明する。第1実施形態に記載の作用効果に加えて、下記の効果が期待できる。   Next, functions and effects of the semiconductor device 20 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described. In addition to the effects described in the first embodiment, the following effects can be expected.

本実施形態においては、第1実施形態に記載のSOI構造のように、貼り合わせの工程を経ない。このため、貼り合わせ強度を増すための加熱工程が必要ないので、非晶質層24が加熱により多結晶化することを抑制することができる。すなわち、SOI構造に非晶質層24を設ける場合に較べて、より高抵抗の非晶質層24を形成することができる。したがって、より効果的に素子の水平方向の耐圧を向上させることができる。   In the present embodiment, unlike the SOI structure described in the first embodiment, a bonding process is not performed. For this reason, since the heating process for increasing the bonding strength is not necessary, the amorphous layer 24 can be prevented from being polycrystallized by heating. That is, the amorphous layer 24 having a higher resistance can be formed as compared with the case where the amorphous layer 24 is provided in the SOI structure. Therefore, the breakdown voltage in the horizontal direction of the element can be improved more effectively.

なお、本実施形態では、ダイオード17のみが半導体基板21(バルク単結晶基板)に形成される例を示したが、半導体基板21の表層に形成される素子は、ダイオード17に限定されるものではなく、IGBTや横型MOSトランジスタ等、あらゆる横型素子の形成が可能である。また、素子の形状についても限定されるものではない。   In the present embodiment, an example in which only the diode 17 is formed on the semiconductor substrate 21 (bulk single crystal substrate) has been shown. However, an element formed on the surface layer of the semiconductor substrate 21 is not limited to the diode 17. In addition, any lateral element such as an IGBT or a lateral MOS transistor can be formed. Further, the shape of the element is not limited.

(第3実施形態)
第2実施形態において、半導体基板21としてのバルク単結晶基板内に非晶質層24を有する例を示した。これに対して、本実施形態では、半導体基板21としてエピタキシャル基板を用いる例を示す。このエピタキシャル基板は、支持基板22としてバルク単結晶基板を用いて、エピタキシャル成長により形成される。図12〜図14を参照して、半導体基板21としてのエピタキシャル基板に横型のMOSトランジスタ41が形成された半導体装置20の例を説明する。
(Third embodiment)
In 2nd Embodiment, the example which has the amorphous layer 24 in the bulk single crystal substrate as the semiconductor substrate 21 was shown. On the other hand, in this embodiment, an example in which an epitaxial substrate is used as the semiconductor substrate 21 is shown. This epitaxial substrate is formed by epitaxial growth using a bulk single crystal substrate as the support substrate 22. An example of the semiconductor device 20 in which a lateral MOS transistor 41 is formed on an epitaxial substrate as the semiconductor substrate 21 will be described with reference to FIGS.

図12および図13に示すように、本実施形態においては、半導体基板21として、支持基板22上にエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板が用いられる。支持基板22としてのバルク単結晶基板は、MCZ基板等を用いることができる。また、本実施形態における半導体基板21(エピタキシャル基板)は、N−型として形成されている。半導体基板21(エピタキシャル基板)の表層には横型のMOSトランジスタ41が形成されている。そして、半導体基板21(エピタキシャル基板)内に、エピタキシャル基板と同一成分の非晶質層24が形成されている。この非晶質層24は、第1主面31に対して、MOSトランジスタ41を構成する不純物領域、すなわち、第1不純物領域としてのドレイン領域42、第2不純物領域としてのソース領域43、チャネル領域44およびチャネルコンタクト領域45よりも深い位置において、素子領域の全域に亘って形成されている。   As shown in FIGS. 12 and 13, in this embodiment, an epitaxial substrate epitaxially grown on a supporting substrate 22 is used as the semiconductor substrate 21. As the bulk single crystal substrate as the support substrate 22, an MCZ substrate or the like can be used. In addition, the semiconductor substrate 21 (epitaxial substrate) in the present embodiment is formed as an N− type. A lateral MOS transistor 41 is formed on the surface layer of the semiconductor substrate 21 (epitaxial substrate). An amorphous layer 24 having the same component as the epitaxial substrate is formed in the semiconductor substrate 21 (epitaxial substrate). The amorphous layer 24 has an impurity region constituting the MOS transistor 41 with respect to the first main surface 31, that is, a drain region 42 as a first impurity region, a source region 43 as a second impurity region, and a channel region. 44 and the channel contact region 45 at a deeper position than the entire device region.

また、半導体基板21における第1主面31であってMOSトランジスタ41の素子領域上には、上記不純物領域に対応して開口部を有する絶縁膜32が形成され、絶縁膜32上にはフィールドプレート33が形成されている。さらに、第1主面31上には、ドレイン電極46、ソース電極47、ゲート電極48、およびチャネルコンタクト電極49が形成されている。   An insulating film 32 having an opening corresponding to the impurity region is formed on the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 and on the element region of the MOS transistor 41. A field plate is formed on the insulating film 32. 33 is formed. Further, a drain electrode 46, a source electrode 47, a gate electrode 48, and a channel contact electrode 49 are formed on the first main surface 31.

本実施形態では、図12及び図13に示すように、半導体基板21の第1主面31に平行な一方向に延びて、ドレイン領域42としてのN+型半導体領域が、第1主面31の表層に形成されている。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the N + type semiconductor region as the drain region 42 extending in one direction parallel to the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 is formed on the first main surface 31. It is formed on the surface layer.

また、半導体基板21の第1主面31に平行な方向において、上記ドレイン領域42と離間しつつドレイン領域42を取り囲むリング形状をなして、ソース領域43としてのN+型半導体領域、チャネル領域44としてのP型半導体領域およびチャネルコンタクト領域5としてのP+型半導体領域が、第1主面31の表層に形成されている。チャネル領域44とソース領域43との接合面および、チャネル領域44とチャネルコンタクト領域45との接合面は第1主面31で終端されている。すなわち、ソース領域43、チャネル領域44およびチャネルコンタクト領域45は第1主面31に露出しており、P型のチャネル領域44が、N+型のソース領域43とP+型のチャネルコンタクト領域45とを取り囲んで形成されている。   Further, in a direction parallel to the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21, a ring shape surrounding the drain region 42 while being separated from the drain region 42 is formed, and an N + type semiconductor region as the source region 43 and a channel region 44 are formed. The P + type semiconductor region and the P + type semiconductor region as the channel contact region 5 are formed on the surface layer of the first main surface 31. The junction surface between the channel region 44 and the source region 43 and the junction surface between the channel region 44 and the channel contact region 45 are terminated at the first main surface 31. That is, the source region 43, the channel region 44, and the channel contact region 45 are exposed at the first main surface 31, and the P-type channel region 44 connects the N + -type source region 43 and the P + -type channel contact region 45. Surrounding is formed.

絶縁膜32は、半導体基板21の第1主面31におけるドレイン領域42、ソース領域43、チャネル領域44およびチャネルコンタクト領域45が露出する箇所を除く部分に形成されている。本実施形態では、この絶縁膜32が、LOCOS酸化膜からなる。そして、絶縁膜32上において、ドレイン領域42と、ソース領域43、チャネル領域44およびチャネルコンタクト領域45との間の部分(対向部分)に、多結晶シリコンからなる抵抗型のフィールドプレート33が形成されている。本実施形態では、リング形状をなすソース領域43、チャネル領域44およびチャネルコンタクト領域45に沿って、フィールドプレート33が形成されている。すなわちフィールドプレート33が渦巻き構造を有している。そして、フィールドプレート33の両端は、図示しないアルミ配線を介して、それぞれドレイン電極46およびゲート電極48に接続されている。   The insulating film 32 is formed in a portion of the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 excluding a portion where the drain region 42, the source region 43, the channel region 44 and the channel contact region 45 are exposed. In the present embodiment, the insulating film 32 is made of a LOCOS oxide film. On the insulating film 32, a resistance type field plate 33 made of polycrystalline silicon is formed in a portion (opposing portion) between the drain region 42, the source region 43, the channel region 44, and the channel contact region 45. ing. In the present embodiment, the field plate 33 is formed along the source region 43, the channel region 44, and the channel contact region 45 having a ring shape. That is, the field plate 33 has a spiral structure. The both ends of the field plate 33 are connected to the drain electrode 46 and the gate electrode 48, respectively, via aluminum wiring (not shown).

第1主面31上において、ドレイン電極46はドレイン領域42に接続されている。また、ソース電極47はソース領域43、チャネルコンタクト電極49はチャネルコンタクト領域45にそれぞれ接続されている。また、ゲート電極48の一部は、図示しないゲート酸化膜を介して、チャネル領域44上に位置している。   On the first main surface 31, the drain electrode 46 is connected to the drain region 42. The source electrode 47 is connected to the source region 43, and the channel contact electrode 49 is connected to the channel contact region 45. A part of the gate electrode 48 is located on the channel region 44 through a gate oxide film (not shown).

次に、上記したような半導体基板21としてのエピタキシャル基板上に形成されたMOSトランジスタ41の製造方法について、図14を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the MOS transistor 41 formed on the epitaxial substrate as the semiconductor substrate 21 will be described with reference to FIG.

先ず、半導体基板21(エピタキシャル基板)の作製工程を説明する。   First, a manufacturing process of the semiconductor substrate 21 (epitaxial substrate) will be described.

最初に、図14(a)に示すように、結晶を成長させる支持基板22として、主面50を有する単結晶シリコンからなるバルク単結晶基板を用意する。このバルク単結晶基板としては、例えば、MCZ基板でN型(ドープ材はリン)であり、主面50の面方位<100>、抵抗率30〜60Ωcmのものを用いることができる。   First, as shown in FIG. 14A, a bulk single crystal substrate made of single crystal silicon having a main surface 50 is prepared as a support substrate 22 for growing crystals. As this bulk single crystal substrate, for example, an MCZ substrate that is N-type (the doping material is phosphorus), a surface orientation <100> of the principal surface 50, and a resistivity of 30 to 60 Ωcm can be used.

次いで、図14(b)に示すように、支持基板22としてのバルク単結晶基板の主面50に有機金属気相成長法によりN−型の半導体基板21(エピタキシャル基板)を成長させる。なお、エピタキシャル基板の成長は、有機金属気相成長法に限らず、分子線エピタキシー法を用いることもできる。   Next, as shown in FIG. 14B, an N− type semiconductor substrate 21 (epitaxial substrate) is grown on the main surface 50 of the bulk single crystal substrate as the support substrate 22 by metal organic vapor phase epitaxy. The growth of the epitaxial substrate is not limited to the metal organic chemical vapor deposition method, and a molecular beam epitaxy method can also be used.

次いで、図14(c)に示すように、半導体基板21(エピタキシャル基板)の第1主面31からアルゴンイオンを注入して、非晶質層24を形成する。アルゴンイオンの注入は、素子の不純物領域、すなわち、MOSトランジスタ41のドレイン領域42、ソース領域43、チャネル領域44およびチャネルコンタクト領域45よりも深い位置に非晶質層24が形成されるように、加速エネルギーを調整して行われる。具体的には、100keV〜200keV(例えば、150keV)とし、ドーズ量を3×1014ions/cm〜1×1016ions/cm(例えば、2×1015ions/cm)とすると良い。これにより、半導体基板21(エピタキシャル基板)の所定の深さにシリコンの結晶格子に歪みを生じさせ、非晶質化させる。 Next, as shown in FIG. 14C, argon ions are implanted from the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 (epitaxial substrate) to form the amorphous layer 24. Argon ion implantation is performed so that the amorphous layer 24 is formed at a position deeper than the impurity region of the element, that is, the drain region 42, the source region 43, the channel region 44, and the channel contact region 45 of the MOS transistor 41. This is done by adjusting the acceleration energy. Specifically, it is preferable to set the dose to 100 keV to 200 keV (for example, 150 keV) and the dose amount to 3 × 10 14 ions / cm 2 to 1 × 10 16 ions / cm 2 (for example, 2 × 10 15 ions / cm 2 ). . As a result, the silicon crystal lattice is distorted to a predetermined depth of the semiconductor substrate 21 (epitaxial substrate) to make it amorphous.

上記の方法により、非晶質層24を有する半導体基板21としてのエピタキシャル基板を製造することができる。   By the above method, an epitaxial substrate as the semiconductor substrate 21 having the amorphous layer 24 can be manufactured.

次に、図示しないが、非晶質層24を有する半導体基板21(エピタキシャル基板)の第1主面31に形成されるMOSトランジスタ41の形成方法について説明する。素子形成のフローは、形成する素子がダイオードであることを除いて第2実施形態に記載の素子形成フローと同様である。   Next, although not shown, a method for forming the MOS transistor 41 formed on the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 (epitaxial substrate) having the amorphous layer 24 will be described. The element formation flow is the same as the element formation flow described in the second embodiment except that the element to be formed is a diode.

最初に、上記の方法で製造した半導体基板21(エピタキシャル基板)の第1主面31のうち、ドレイン領域42、ソース領域43、チャネル領域44およびチャネルコンタクト領域45を形成する部分を除く表層にLOCOS酸化により絶縁膜32を形成する。   First, in the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 (epitaxial substrate) manufactured by the above method, the LOCOS is formed on the surface layer excluding the portion where the drain region 42, the source region 43, the channel region 44 and the channel contact region 45 are formed. An insulating film 32 is formed by oxidation.

次いで、LOCOS酸化により形成された絶縁膜32をマスクとして、イオン注入を行うことにより、MOSトランジスタ41を形成する。本実施形態におけるMOSトランジスタ41は横型素子であり、その構造ならびに製造方法は一般に知られる構造ならびに方法に準拠するため、ここでは詳細を割愛する。   Next, the MOS transistor 41 is formed by performing ion implantation using the insulating film 32 formed by LOCOS oxidation as a mask. The MOS transistor 41 in the present embodiment is a lateral element, and its structure and manufacturing method conform to a generally known structure and method, and therefore details are omitted here.

次いで、MOSトランジスタ41のドレイン電極46、ソース電極47、ゲート電極48およびチャネルコンタクト電極49を形成する工程を行う。また、LOCOS酸化により形成された絶縁膜32上に多結晶シリコンよりなる抵抗型フィールドプレート33を形成する工程を行う。これらの工程も、一般的に知られた工程に準拠するため、詳細を割愛する。なお、フィールドプレート33は、両端がドレイン電極46およびゲート電極48に接続された渦巻き形状であり、ドレイン電極46を取り囲むように配置される。   Next, a step of forming the drain electrode 46, the source electrode 47, the gate electrode 48, and the channel contact electrode 49 of the MOS transistor 41 is performed. Further, a step of forming a resistance type field plate 33 made of polycrystalline silicon on the insulating film 32 formed by LOCOS oxidation is performed. Since these steps also conform to generally known steps, details are omitted. The field plate 33 has a spiral shape whose both ends are connected to the drain electrode 46 and the gate electrode 48, and is disposed so as to surround the drain electrode 46.

最後に、層間絶縁膜の形成工程、保護膜形成工程およびアルミ配線等の工程を経て半導体装置20を得ることができる。   Finally, the semiconductor device 20 can be obtained through processes such as an interlayer insulating film forming process, a protective film forming process, and aluminum wiring.

続いて、本実施形態に係る半導体装置20の特徴部分である非晶質層24の作用効果を説明する。   Next, functions and effects of the amorphous layer 24 that is a characteristic part of the semiconductor device 20 according to the present embodiment will be described.

第2実施形態に記載の作用効果に加えて、半導体基板21にエピタキシャル基板を用いた場合には、バルク単結晶基板に較べて結晶性、純度ともに優れていることに起因する効果が期待できる。すなわち、半導体基板21として高結晶性あるいは高純度を必要とする素子や、多くの種類の化合物半導体に対して形成された素子など、エピタキシャル成長での形成が必要な基板に対しても、水平方向の耐圧を向上させることができる。   In addition to the operational effects described in the second embodiment, when an epitaxial substrate is used as the semiconductor substrate 21, an effect resulting from superior crystallinity and purity as compared with a bulk single crystal substrate can be expected. That is, the horizontal direction is also applied to a substrate that needs to be formed by epitaxial growth, such as an element that requires high crystallinity or high purity as the semiconductor substrate 21 or an element formed for many types of compound semiconductors. The breakdown voltage can be improved.

なお、本実施形態では、MOSトランジスタ41が半導体基板21としてのエピタキシャル基板上に形成される例を示したが、エピタキシャル基板の表層に形成される素子は、MOSトランジスタ41に限定されるものではなく、あらゆる横型素子の形成が可能である。また、素子の形状についても限定されるものではない。   In the present embodiment, an example in which the MOS transistor 41 is formed on the epitaxial substrate as the semiconductor substrate 21 is shown, but the element formed on the surface layer of the epitaxial substrate is not limited to the MOS transistor 41. Any horizontal element can be formed. Further, the shape of the element is not limited.

(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

第2実施形態および第3実施形態では、半導体基板21に一つの素子を形成する例を示したが、同一の半導体基板21に複数の素子を形成することができる。この場合には、トレンチ分離あるいはPN接合分離により素子分離を行う。とくに、第2実施形態のように、半導体基板21としてバルク単結晶基板を用いる場合には、以下に示すようにトレンチ分離することができる。   In the second embodiment and the third embodiment, an example in which one element is formed on the semiconductor substrate 21 has been described. However, a plurality of elements can be formed on the same semiconductor substrate 21. In this case, element isolation is performed by trench isolation or PN junction isolation. In particular, when a bulk single crystal substrate is used as the semiconductor substrate 21 as in the second embodiment, trench isolation can be performed as described below.

先ず、半導体基板21の第1主面31のうち、素子を構成する領域を除く表層にLOCOS酸化により絶縁膜32を形成する。次に、イオン注入により所望の不純物領域を形成する。次に、半導体基板21の第2主面25側から不活性元素のイオン注入を行い、第1主面から所定の深さに非晶質層24を形成する。次に、半導体基板21の第2主面25側からトレンチエッチングにより、素子分離箇所にトレンチを形成し、該トレンチ内に絶縁層を形成して複数の素子を電気的に分離する。最後に、上記の各実施形態と同様に、電極、フィールドプレート33、層間絶縁膜、保護膜およびアルミ配線等を形成する工程を経て、半導体装置20が得られる。なお、非晶質層24を形成する工程とトレンチ分離を行う工程とは順序を逆にしてもよい。   First, the insulating film 32 is formed by LOCOS oxidation on the surface layer of the first main surface 31 of the semiconductor substrate 21 excluding the region constituting the element. Next, a desired impurity region is formed by ion implantation. Next, ion implantation of an inert element is performed from the second main surface 25 side of the semiconductor substrate 21 to form an amorphous layer 24 at a predetermined depth from the first main surface. Next, a trench is formed at an element isolation location by trench etching from the second main surface 25 side of the semiconductor substrate 21, and an insulating layer is formed in the trench to electrically isolate a plurality of elements. Finally, as in the above embodiments, the semiconductor device 20 is obtained through the steps of forming electrodes, field plates 33, interlayer insulating films, protective films, aluminum wirings, and the like. Note that the order of forming the amorphous layer 24 and the step of performing trench isolation may be reversed.

また、上記した各実施形態では、半導体基板21内に形成される高抵抗層として、非晶質層24を用いた例を示したが、上記例に限定されるものではない。例えば、多結晶層を用いてもよい。   In each of the above-described embodiments, the example in which the amorphous layer 24 is used as the high resistance layer formed in the semiconductor substrate 21 has been described. However, the present invention is not limited to the above example. For example, a polycrystalline layer may be used.

また、上記した各実施形態では、フィールドプレートに抵抗型フィールドプレートを用いた例を示したが、上記例に限定されるものではなく、容量型フィールドプレートを用いても良い。   In each of the embodiments described above, an example in which a resistance type field plate is used as the field plate has been described. However, the present invention is not limited to the above example, and a capacitive type field plate may be used.

また、上記した各実施形態では、シリコンを主成分とした半導体基板等を用いた例を示したが、上記例に限定されるものではなく、GaAs等の化合物半導体を用いてもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the example using the semiconductor substrate mainly composed of silicon is shown, but the present invention is not limited to the above example, and a compound semiconductor such as GaAs may be used.

また、上記した各実施形態では、非晶質層24を形成するために注入されるイオン種として、アルゴンを用いる例を示したが、上記例に限定されるものではない。半導体基板21に対してドーパントとして不活性(ドーパントとして作用しない)な元素であればよく、炭素、酸素、シリコン、クリプトン、キセノンの各イオンを用いても良い。   In each of the above-described embodiments, argon is used as the ion species implanted to form the amorphous layer 24. However, the embodiment is not limited to the above example. Any element that is inert to the semiconductor substrate 21 (does not act as a dopant) may be used, and carbon, oxygen, silicon, krypton, and xenon ions may be used.

16・・・IGBT
17・・・ダイオード
21・・・半導体基板
22・・・支持基板
23・・・埋込絶縁膜
24・・・非晶質層
26・・・絶縁分離トレンチ
27・・・コレクタ領域
28・・・バッファ領域
29・・・エミッタ領域
30・・・チャネル領域
32・・・絶縁膜
33・・・フィールドプレート
37・・・カソード領域
38・・・アノード領域
16 ... IGBT
17 ... Diode 21 ... Semiconductor substrate 22 ... Support substrate 23 ... Embedded insulating film 24 ... Amorphous layer 26 ... Insulation isolation trench 27 ... Collector region 28 ... Buffer region 29 ... Emitter region 30 ... Channel region 32 ... Insulating film 33 ... Field plate 37 ... Cathode region 38 ... Anode region

Claims (12)

第1主面と該第1主面と反対の第2主面とを有する半導体基板と、
該半導体基板における第1主面の表層に形成された第1不純物領域と、前記第1主面の表層において、前記第1不純物領域にオーバーラップしない位置に形成され、前記第1不純物領域との間に電流が流れる第2不純物領域と、を有する素子と、
前記半導体基板の第1主面のうち、前記第1不純物領域および前記第2不純物領域の間の領域を含む表面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上の前記第1不純物領域および前記第2不純物領域の間に形成されたフィールドプレートと、を有する半導体装置であって、
前記半導体基板の第1主面から、前記第1不純物領域および前記第2不純物領域よりも深い所定の深さにおいて、少なくとも前記第1不純物領域および前記第2不純物領域の間の領域に前記半導体基板と同一成分および不活性元素を含む非晶質層を有し、
前記非晶質層は、前記不活性元素のイオン注入により形成され、擬似的なフィールドプレートとして機能するとともに、前記半導体基板に存在する金属不純物を捕獲するゲッタリング層として機能することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
A first impurity region formed in a surface layer of the first main surface of the semiconductor substrate; and a surface layer of the first main surface formed at a position not overlapping with the first impurity region; A device having a second impurity region through which a current flows,
An insulating film formed on a surface including a region between the first impurity region and the second impurity region in the first main surface of the semiconductor substrate;
A field plate formed between the first impurity region and the second impurity region on the insulating film,
The semiconductor substrate at least in a region between the first impurity region and the second impurity region at a predetermined depth deeper than the first impurity region and the second impurity region from the first main surface of the semiconductor substrate. Having an amorphous layer containing the same components and inert elements,
The amorphous layer is formed by ion implantation of the inert element, functions as a pseudo field plate, and functions as a gettering layer that captures metal impurities present in the semiconductor substrate. Semiconductor device.
前記半導体基板は、前記第2主面が、所定膜厚の埋込絶縁膜を介して支持基板に支持されたSOI構造を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate has an SOI structure in which the second main surface is supported by a support substrate via a buried insulating film having a predetermined thickness. 前記非晶質層が前記埋込絶縁膜に隣接して形成されることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the amorphous layer is formed adjacent to the buried insulating film. 前記半導体基板は、バルク単結晶基板であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a bulk single crystal substrate. 前記半導体基板は、バルク単結晶基板上にエピタキシャル成長により形成されたエピタキシャル基板であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is an epitaxial substrate formed by epitaxial growth on a bulk single crystal substrate. 前記素子として、横型のダイオードを含み、前記ダイオードは、前記第1不純物領域としてのカソード領域と、前記第2不純物領域としてのアノード領域と、を有することを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載の半導体装置。   6. The device according to claim 1, wherein the element includes a lateral diode, and the diode includes a cathode region as the first impurity region and an anode region as the second impurity region. 2. A semiconductor device according to item 1. 前記素子として、横型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタを含み、前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、前記第1不純物領域としてのコレクタ領域と、前記第2不純物領域としてのエミッタ領域と、を有することを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の半導体装置。   The device includes a lateral insulated gate bipolar transistor, and the insulated gate bipolar transistor includes a collector region as the first impurity region and an emitter region as the second impurity region. Item 7. The semiconductor device according to any one of Items 1 to 6. 前記素子として、横型のMOSトランジスタを含み、前記MOSトランジスタは、前記第1不純物領域としてのドレイン領域と、前記第2不純物領域としてのソース領域と、を有することを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載の半導体装置。   The element includes a lateral MOS transistor, and the MOS transistor has a drain region as the first impurity region and a source region as the second impurity region. The semiconductor device according to any one of the above. 請求項2に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の第2主面側から不活性元素をイオン注入して、前記第1主面から所定の深さに、非晶質層を形成する工程と、
前記半導体基板の第2主面と、該半導体基板の第2主面との対向面に埋込絶縁膜を有する支持基板と、を前記埋込絶縁膜を介して貼り合わせる工程と、
前記第1主面上に、該第1主面の一部が露出するように前記絶縁膜を形成する工程と、
前記第1主面の表層に、前記絶縁膜をマスクとして前記第1主面側からイオン注入することにより、前記非晶質層に到達しない深さをもって、前記第1不純物領域および前記第2不純物領域を形成する工程と、
前記第1不純物領域と前記第2不純物領域との間の前記絶縁膜上にフィールドプレートを形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2,
Injecting an inert element from the second main surface side of the semiconductor substrate to form an amorphous layer at a predetermined depth from the first main surface;
Bonding a second main surface of the semiconductor substrate and a support substrate having a buried insulating film on a surface facing the second main surface of the semiconductor substrate via the buried insulating film;
Forming the insulating film on the first main surface so that a part of the first main surface is exposed;
By ion-implanting into the surface layer of the first main surface from the first main surface side using the insulating film as a mask, the first impurity region and the second impurity have a depth that does not reach the amorphous layer. Forming a region;
And a step of forming a field plate on the insulating film between the first impurity region and the second impurity region.
前記非晶質層を形成する工程において、前記半導体基板の第2主面の表層に前記非晶質層を形成することを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein in the step of forming the amorphous layer, the amorphous layer is formed on a surface layer of the second main surface of the semiconductor substrate. 請求項4に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板としてのバルク単結晶基板に対して、前記第1主面側から不活性元素をイオン注入して、前記第1主面から所定の深さに、非晶質層を形成する工程と、
前記半導体基板を、前記第2主面側からを研削することにより、所定の厚さとする工程と、
前記第1主面上に、該第1主面の一部が露出するように絶縁膜を形成する工程と、
前記第1主面の表層に、前記絶縁膜をマスクとして前記第1主面側からイオン注入することにより、前記非晶質層に到達しない深さをもって、前記第1不純物領域および前記第2不純物領域を形成する工程と、
前記第1不純物領域と前記第2不純物領域との間の前記絶縁膜上にフィールドプレートを形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4,
A step of ion-implanting an inert element from the first main surface side to the bulk single crystal substrate as the semiconductor substrate to form an amorphous layer at a predetermined depth from the first main surface; ,
Grinding the semiconductor substrate from the second main surface side to a predetermined thickness;
Forming an insulating film on the first main surface so that a part of the first main surface is exposed;
By ion-implanting into the surface layer of the first main surface from the first main surface side using the insulating film as a mask, the first impurity region and the second impurity have a depth that does not reach the amorphous layer. Forming a region;
And a step of forming a field plate on the insulating film between the first impurity region and the second impurity region.
請求項5に記載の半導体装置の製造方法であって、
バルク単結晶基板の一面上にエピタキシャル成長により前記半導体基板としてのエピタキシャル基板を形成する工程と、
形成した前記半導体基板に対して、該半導体基板の第1主面側から不活性元素をイオン注入して、前記第1主面から所定の深さに、非晶質層を形成する工程と、
前記第1主面上に、該第1主面の一部が露出するように絶縁膜を形成する工程と、
前記第1主面の表層に、前記絶縁膜をマスクとして前記第1主面側からイオン注入することにより、前記非晶質層に到達しない深さをもって、前記第1不純物領域および前記第2不純物領域を形成する工程と、
前記第1不純物領域と前記第2不純物領域との間の前記絶縁膜上にフィールドプレートを形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5,
Forming an epitaxial substrate as the semiconductor substrate by epitaxial growth on one surface of a bulk single crystal substrate;
A step of ion-implanting an inert element from the first main surface side of the semiconductor substrate to the formed semiconductor substrate to form an amorphous layer at a predetermined depth from the first main surface;
Forming an insulating film on the first main surface so that a part of the first main surface is exposed;
By ion-implanting into the surface layer of the first main surface from the first main surface side using the insulating film as a mask, the first impurity region and the second impurity have a depth that does not reach the amorphous layer. Forming a region;
And a step of forming a field plate on the insulating film between the first impurity region and the second impurity region.
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