JP5674121B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、より特定的には、横型バイポーラトランジスタおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a lateral bipolar transistor and a manufacturing method thereof.
従来、バイポーラトランジスタの耐圧性能を向上するべく、種々の構成の半導体装置が開発されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, semiconductor devices having various configurations have been developed in order to improve the breakdown voltage performance of bipolar transistors (for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示される半導体装置500は、図8に示すように、コレクタ耐圧領域24においてベース領域25と表面コレクタ領域27とを分離するシリコン酸化膜20b(第2側面分離絶縁物領域)を具備する。図8は、従来の半導体装置の構成を示す縦断面図の一例である。なお、シリコン酸化膜20bは、埋め込みコレクタ領域23までは分断しない。このシリコン酸化膜20bを備えることによってベース領域25と表面コレクタ領域27との間における電界が緩和され、ベース領域25と表面コレクタ領域27との間の距離を狭めても(半導体装置を小型集積化しても)高い耐圧性能を維持することができる。
As shown in FIG. 8, the
しかしながら、上記特許文献1に開示される半導体装置は、製造工程数が増えてしまうという問題があった。具体的には、図8に示すシリコン酸化膜20b(第2側面分離絶縁物領域)、および素子形成領域を囲むシリコン酸化膜20a(第1側面分離絶縁物領域)は、これらを形成する領域をエッチングしてトレンチ溝を形成した後に、当該トレンチ溝内表面を酸化およびポリシリコンで埋めることによって形成される。但し、シリコン酸化膜20bは、埋め込みコレクタ領域23を分断しないようにシリコン酸化膜20aに比べて浅く形成する必要がある。すなわち、シリコン酸化膜20aおよびシリコン酸化膜20bを形成する際には、各々について異なる深さのトレンチ溝を形成する必要がある。そのため、シリコン酸化膜20bとシリコン酸化膜20aとを同じ条件で同時にエッチングすることができない。したがって、特許文献1に係る半導体装置を製造する際には、シリコン酸化膜20aおよびシリコン酸化膜20bの各々の深さに応じてエッチングの条件を変更して、エッチングを複数回行う必要があった。
However, the semiconductor device disclosed in Patent Document 1 has a problem that the number of manufacturing steps increases. Specifically, the silicon oxide film 20b (second side surface isolation insulator region) and the silicon oxide film 20a (first side surface isolation insulator region) surrounding the element formation region shown in FIG. After the trench groove is formed by etching, the inner surface of the trench groove is filled with oxidation and polysilicon. However, the silicon oxide film 20b needs to be formed shallower than the silicon oxide film 20a so as not to divide the buried
このように、従来の半導体装置では、製品の性能が向上する一方で製造工程が増加し、製造コストが増加したり、製造時間が増加したりしてしまうという問題があった。 As described above, the conventional semiconductor device has a problem that the performance of the product is improved while the number of manufacturing processes is increased, and the manufacturing cost is increased and the manufacturing time is increased.
本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、少ない工数で製造可能でありながら高い耐圧性能を有する半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having high pressure resistance while being manufacturable with a small number of man-hours.
上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明は、基板と、基板上に形成される素子形成領域と、素子形成領域を外部領域から絶縁分離するべく、素子形成領域表面から基板表面までの深さで素子形成領域側面を包囲するよう形成された第1絶縁トレンチ領域とを備える半導体装置であって、素子形成領域は、基板上面に埋め込み酸化膜を介して形成された高濃度第1導電型の埋め込みコレクタ領域と、埋め込みコレクタ領域の上部に形成された低濃度第1導電型のコレクタ耐圧領域と、コレクタ耐圧領域の表面部に形成される第2導電型のベース領域と、コレクタ耐圧領域の表面部にベース領域と離れて形成される高濃度第1導電型の表面コレクタ領域と、ベース領域の表面部に形成される高濃度第1導電型のエミッタ領域と、ベース領域と表面コレクタ領域との間におけるキャリアの直線的な移動を遮るよう、当該領域間において素子形成領域表面から基板表面にまでの深さで形成される第2絶縁トレンチ領域とを備え、半導体装置を平面視した際、第2絶縁トレンチと第1絶縁トレンチ領域との間には、キャリアが第2絶縁トレンチを迂回してベース領域と表面コレクタ領域との間を移動するためのキャリア迂回領域が形成されていることを特徴とする、半導体装置である。 In order to solve the above problems, the present application adopts the following configuration. That is, according to the first aspect of the present invention, in order to insulate and separate the substrate, the element formation region formed on the substrate, and the element formation region from the external region, the element formation region side surface is formed at a depth from the element formation region surface to the substrate surface. A first insulating trench region formed so as to surround the element, wherein the element forming region includes a buried collector region of a high concentration first conductivity type formed on the upper surface of the substrate via a buried oxide film; A low-concentration first conductivity type collector breakdown voltage region formed on the buried collector region, a second conductivity type base region formed on the surface of the collector breakdown voltage region, and a base region on the surface of the collector breakdown voltage region A high-concentration first conductivity type surface collector region formed separately, a high-concentration first conductivity type emitter region formed on the surface of the base region, a base region, and a surface collector region A second insulating trench region formed at a depth from the surface of the element formation region to the surface of the substrate between the regions so as to block the linear movement of carriers in the semiconductor device. A carrier bypass region is formed between the insulating trench and the first insulating trench region so that carriers bypass the second insulating trench and move between the base region and the surface collector region. It is a semiconductor device.
第2の発明は、第1の発明において、素子形成領域を平面視した場合に、第2絶縁トレンチ領域は、第1絶縁トレンチ領域と分離するよう形成されることを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, the second insulating trench region is formed so as to be separated from the first insulating trench region when the element forming region is viewed in plan.
第3の発明は、第2の発明において、第1絶縁トレンチ領域、および第2絶縁トレンチ領域の各々と電気的に接続され、第1絶縁トレンチ領域、および第2絶縁トレンチ領域を予め定められた電位になるよう制御する電位制御部をさらに備えることを特徴とする。 According to a third invention, in the second invention, the first insulating trench region and the second insulating trench region are electrically connected to each of the first insulating trench region and the second insulating trench region, and the first insulating trench region and the second insulating trench region are predetermined. It is further characterized by further including a potential control unit that controls the potential.
第4の発明は、第1の発明において、素子形成領域を平面視した場合に、第2絶縁トレンチ領域は、一方端部において第1絶縁トレンチ領域と連結するよう一体的に形成され、他方端部において第1絶縁トレンチ領域と分離するよう形成されることを特徴とする。 According to a fourth invention, in the first invention, when the element forming region is viewed in plan, the second insulating trench region is integrally formed at one end so as to be connected to the first insulating trench region, and the other end The first insulating trench region is formed so as to be separated from the first insulating trench region.
第5の発明は、第4の発明において、一体的に形成された第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域の何処かの部位において電気的に接続され、当該接続された第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域を予め定められた電位になるよう制御する電位制御部をさらに備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the first insulating trench region electrically connected at any part of the integrally formed first insulating trench region and the second insulating trench region. And a potential controller for controlling the second insulating trench region to have a predetermined potential.
第6の発明は、第1の発明に係る半導体装置を製造する方法であって、基板上面に酸化膜を介して埋め込みコレクタ領域、および、当該埋め込みコレクタ領域の上部にコレクタ耐圧領域を形成するコレクタ領域形成工程と、埋め込みコレクタ領域およびコレクタ耐圧領域のうち、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域が形成される領域をエッチングしてトレンチを形成するエッチング工程と、トレンチ内に絶縁層を形成することによって第1絶縁トレンチ領域、および第2絶縁トレンチ領域を同時に形成する絶縁領域形成工程と、コレクタ耐圧領域に第1導電型イオンおよび第2導電型イオンを注入することによってベース領域、表面コレクタ領域、およびエミッタ領域を形成する電極領域形成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である。 A sixth invention is a method of manufacturing a semiconductor device according to the first invention, wherein a collector collector region is formed on an upper surface of a substrate via an oxide film, and a collector breakdown voltage region is formed above the buried collector region. A region forming step, an etching step of forming a trench by etching a region in which the first insulating trench region and the second insulating trench region are formed in the buried collector region and the collector breakdown voltage region, and forming an insulating layer in the trench An insulating region forming step for simultaneously forming the first insulating trench region and the second insulating trench region, and implanting the first conductivity type ions and the second conductivity type ions into the collector breakdown voltage region to thereby form the base region and the surface collector. And an electrode region forming step for forming an emitter region It is a manufacturing method of a semiconductor device.
第1の発明によれば、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域が同じ深さで形成されるため、これらの領域を同じ工程で同時に形成することができる。そして、ベース領域と表面コレクタ領域との間に第2絶縁トレンチ領域が形成されていることによって、ベース領域と表面コレクタ領域との間の電位が安定し、高い耐圧性能を得ることができる。なお、第1絶縁トレンチ領域と第2絶縁トレンチ領域との間にはキャリア迂回領域が形成されているため、第2絶縁トレンチ領域によってベース領域と表面コレクタ領域との間のキャリアの移動が完全に断絶されることはなく、トランジスタとしての機能が損なわれることはない。 According to the first invention, since the first insulating trench region and the second insulating trench region are formed with the same depth, these regions can be formed simultaneously in the same process. Since the second insulating trench region is formed between the base region and the surface collector region, the potential between the base region and the surface collector region is stabilized, and high breakdown voltage performance can be obtained. Since a carrier bypass region is formed between the first insulating trench region and the second insulating trench region, the second insulating trench region completely moves carriers between the base region and the surface collector region. There is no disconnection, and the function as a transistor is not impaired.
第2の発明によれば、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域を各々分離形成することができる。 According to the second invention, the first insulating trench region and the second insulating trench region can be formed separately.
第3の発明によれば、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域の電位を固定することによって、ベース領域と表面コレクタ領域との間の電位分布を、より安定化することができる。 According to the third aspect, by fixing the potentials of the first insulating trench region and the second insulating trench region, the potential distribution between the base region and the surface collector region can be further stabilized.
第4の発明によれば、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域を一体形成することができる。 According to the fourth invention, the first insulating trench region and the second insulating trench region can be integrally formed.
第5の発明によれば、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域の電位を固定することによって、ベース領域と表面コレクタ領域との間の電位分布を、より安定化することができる。また、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域が一体的に形成されているため、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域の何れかと電位制御部を接続することによって、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域の双方の電位を同時に制御することができる。 According to the fifth aspect, by fixing the potentials of the first insulating trench region and the second insulating trench region, the potential distribution between the base region and the surface collector region can be further stabilized. In addition, since the first insulating trench region and the second insulating trench region are integrally formed, by connecting the potential control unit to either the first insulating trench region or the second insulating trench region, the first insulating trench is formed. The potentials of both the region and the second insulating trench region can be controlled simultaneously.
第6の発明によれば、第1絶縁トレンチ領域および第2絶縁トレンチ領域を同じ工程で形成することができるので、第1の発明に係る半導体装置を比較的少ない工数で製造することができる。 According to the sixth invention, since the first insulating trench region and the second insulating trench region can be formed in the same process, the semiconductor device according to the first invention can be manufactured with a relatively small number of steps.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置100について説明する。半導体装置100は、いわゆるバイポーラトランジスタ装置である。先ず、図1および図2を参照して半導体装置100の構成について説明する。なお、図1は、第1の実施形態に係る半導体装置100の構成を示す平面視レイアウト図である。図2は、第1の実施形態に係る半導体装置100の構成を示す、図1のAA’線における断面図である。なお、以下では、図1に示す半導体装置100の基板平面をXY平面とし、図2に示す断面をXZ平面としたXYZ座標系で半導体装置100の構成等について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, the
図1および図2に示すように、半導体装置100は、シリコン基板1、素子形成領域11、第1絶縁トレンチ領域10a、および電位制御部13を備える。素子形成領域11はシリコン基板1上に形成されており、当該素子形成領域11の側面を包囲するよう第1絶縁トレンチ領域10aが形成されている。なお、シリコン基板1は、典型的には単結晶シリコンの支持基盤である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1絶縁トレンチ領域10aは、素子形成領域11を外部領域から絶縁分離する絶縁部である。第1絶縁トレンチ領域10aは、図2に示すように素子形成領域11表面からシリコン基板1表面に至るまでの深さを有する。第1絶縁トレンチ領域10aは、トレンチ側壁酸化膜6およびトレンチ埋込ポリシリコン7から成る。
The first
素子形成領域11は、埋め込みコレクタ領域3、コレクタ耐圧領域4、ベース領域5、エミッタ領域8a、表面コレクタ領域8b、および第2絶縁トレンチ10bを備える。また、素子形成領域11の上部にはエミッタ電極9a、ベース電極9b、コレクタ電極9c、表面酸化膜16が形成される。本実施形態においては、図1に示すように、素子形成領域11は、平面視矩形領域として形成される。
The element formation region 11 includes a buried collector region 3, a collector
素子形成領域11の底面、すなわちシリコン基板1の上面には埋込酸化膜2が形成される。埋込酸化膜2は、典型的には、BOX(Buried Oxide)酸化膜である。そして、埋込酸化膜2の上部には埋め込みコレクタ領域3が形成される。埋め込みコレクタ領域3は、N+型の領域である。さらに、埋め込みコレクタ領域3の上部にはコレクタ耐圧領域4が形成されている。コレクタ耐圧領域4は、N-型の領域である。コレクタ耐圧領域4の上面は、エミッタ電極9a、ベース電極9b、コレクタ電極9cと接続される領域(いわゆる、コンタクトホール)を除き、表面酸化膜16によって覆われている。
A buried oxide film 2 is formed on the bottom surface of the element formation region 11, that is, on the top surface of the silicon substrate 1. The buried oxide film 2 is typically a BOX (Buried Oxide) oxide film. A buried collector region 3 is formed on the buried oxide film 2. The buried collector region 3 is an N + type region. Further, a collector
ベース領域5は、コレクタ耐圧領域4の表面部において島状に形成されるP+型の領域である。ベース電極9bは、ベース領域5に電気的に接続される電極である。表面コレクタ領域8bは、コレクタ耐圧領域4の表面部においてベース領域5と離れて形成される島状のN+型の領域である。コレクタ電極9cは、表面コレクタ領域8bと電気的に接続される電極である。エミッタ領域8aは、ベース領域5の表面部に島状に形成されるN+型の領域である。エミッタ電極9aは、エミッタ領域8aと電気的に接続される電極である。なお、エミッタ電極9a、ベース電極9b、およびコレクタ電極9cは、典型的には、アルミ等の金属製の電極である。
The
第2絶縁トレンチ領域10bは、ベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間において、キャリアの直線的な移動を遮るよう形成された絶縁領域である。図2に示すように半導体装置100を縦断面視した場合、第2絶縁トレンチ領域10bは、素子形成領域11表面からシリコン基板1表面にかけて形成される。なお、第2絶縁トレンチ領域10bは、第1絶縁トレンチ領域10aと同様にトレンチ側壁酸化膜6およびトレンチ埋込ポリシリコン7から成る。また、図1に示すように半導体装置100を平面視した際に、第2絶縁トレンチ10bと第1絶縁トレンチ領域10aとの間には、キャリア迂回領域12a、12bが形成されている。すなわち、第2絶縁トレンチ10bと第1絶縁トレンチ領域10aとは分離して形成されている。より詳細には、第2絶縁トレンチ10bは、平面視した場合にY軸方向に延設される壁状領域となっており、その両端が一定の距離で第1絶縁トレンチ領域10aとは離間するよう形成されている。この離間した領域が上述キャリア迂回領域12a、12bに相当する。
The second
第2絶縁トレンチ10bのXY平面における形状および配置は、図1に示すものに限らず、キャリアの直線的な移動を遮るよう形成していれば任意の形態に変形して構わない。但し、第2絶縁トレンチ10bは、半導体装置100を平面視した際に、ベース領域5の外周状の任意の点と、表面コレクタ領域8bの外周上の任意の点とを結ぶ直線が遮られるよう形成することが、より好ましい。
The shape and arrangement of the second insulating
上記のような構成により、半導体装置100のコレクタ・ベース間に所定の電圧がバイアスされた際には、キャリアは、キャリア迂回領域12a、12bを通ってベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間を移動することができる。より具体的には、キャリアは、図1の太線矢印CM1で示す経路でベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間を移動することができる。このように、キャリア迂回領域12a、12bが設けられていることによって、第2絶縁トレンチ領域10bが素子形成領域11表面からシリコン基板1表面に至るまでの深さで形成されていても、キャリアの移動経路が確保され、半導体装置100のトランジスタとしての機能が損なわれることはない。
With the above configuration, when a predetermined voltage is biased between the collector and the base of the
図1に示すように、第1絶縁トレンチ領域10aは第1接続線14を介して、第2絶縁トレンチ10bは第2接続線15を介して、各々、電位制御部13と電気的に接続される。電位制御部13は、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bの電位を固定する回路或いは部材である。電位制御部13は、典型的には接地端子台である。
As shown in FIG. 1, the first insulating
上述の半導体装置100を製造する方法について、図3および図4を参照して説明する。図3および図4は、各々第1の実施形態に係る半導体装置100の製造過程を示す図である。
A method for manufacturing the
先ず、N-型の半導体基板を用意し、当該半導体基板の一方面に高濃度のN+型イオンを注入拡散することによって、N+型の埋め込みコレクタ領域3およびN-型のコレクタ耐圧領域4を層状に形成する。次いで、例えば、P-型の半導体基板を別途用意し、当該半導体基板を熱酸化することによって、シリコン基板1および埋込酸化膜2を層状に形成する。そして、これらの2つの基板を加熱および圧接して張り合わせることによって、図3に示すように、半導体基板1、埋込酸化膜2、埋め込みコレクタ領域3、およびコレクタ耐圧領域4が順に積層した、いわゆるSOI(Silicon on Insulator)基板を製造する。なお、上記の方法は一例であり、図3のようなSOI基板を製造する方法は従来周知の任意の手法を用いて良い。
First, N - prepared -type semiconductor substrate, by implanting diffusing high-concentration N + type ions in one surface of the semiconductor substrate, N + -type buried collector region 3 and the N - type collector withstand
次いで、図3に示したSOI基板において、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bを形成する予定領域以外にレジストマスクを形成する。そして、プラズマエッチング等のエッチング処理を施すことによって、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bの形成予定領域にトレンチ溝を形成する。なお、エッチング処理の方法は従来周知の任意の手法を用いて良い。トレンチ溝形成後にSOI基板を熱酸化することによって、トレンチ溝内表面にトレンチ側壁酸化膜6を形成する。そして、トレンチ溝内の空洞にポリシリコンを注入することによってトレンチ埋込ポリシリコン7を形成する。このような工程を経て、図4に示すように第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bが同時に形成される。
Next, in the SOI substrate shown in FIG. 3, a resist mask is formed in regions other than the regions where the first insulating
次いで、図4のようなSOI基板に、各々対応する導電型イオンを順次注入することによってベース領域5、エミッタ領域8a、表面コレクタ領域8bを形成する。その後、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)等によって表面酸化膜16を形成する。表面酸化膜16にはフォトリソグラフィおよびエッチング処理を施し、ベース領域5、エミッタ領域8a、表面コレクタ領域8bを対応する電極と接合するためのコンタクトホール(開口部)を形成する。そして、アルミ等の金属配線を上述のコンタクトホールに蒸着することによって、エミッタ電極9a、ベース電極9b、およびコレクタ電極9cを形成する。
Next, the
この通り、本発明に係る半導体装置100は、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bが同じ深さで形成されるため、これらを同じ工程で形成することができる。すなわち、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bを形成するためにエッチングの条件を変更して繰り返しエッチングを行う必要が無いため、従来の半導体装置に比して低コスト、短時間で製造することができる。
As described above, since the first insulating
上述の半導体装置100は、第2絶縁トレンチ10bを備えていることによって、ベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間における電界を緩和し、高い耐圧性能を得ることができる。以下、図5および図6を参照して、半導体装置100において電界が緩和される様子について説明する。図5は、第1の実施形態に係る半導体装置100を平面視した際の電位分布を示す図である。図6は、第2絶縁トレンチ10bを備えない従来の半導体装置を平面視した際の電位分布を示す図である。より具体的には、図5および図6は、各半導体装置の平面図において同じ電位の箇所を通る等電位線を示したものである。なお、図5および図6に示す等電位線は、同寸法の半導体装置100および従来の半導体装置各々についてコレクタ・ベース間に同一の正電圧をバイアスした状態にした場合を想定し、デバイスシミュレーションを行って得られたシミュレーション結果である。
Since the
図5および図6の各々に示すベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間(図5および図6の点線で囲われた領域)における等電位線の間隔を比べると、図5に示す半導体装置100の方が、図6に示す従来品に比べて当該等電位線の間隔が長くなっている。すなわち、半導体装置100ではベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間において単位長さ当たりの電位変化量が従来品に比して小さくなっており、当該領域における電界強度が緩和されている。これは、半導体装置100では、第2絶縁トレンチ10bの存在により、ベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間におけるキャリアの直線的な移動が遮られていることに起因する。このように、本発明に係る半導体装置100によれば、ベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間における電界強度を緩和し、高い耐圧性能を得ることができる。
When comparing the equipotential line intervals between the
以上に示した通り、本発明第1の実施形態に係る半導体装置100によれば、少ない工数で製造可能でありながら高い耐圧性能を得ることができる。
As described above, according to the
(第2の実施形態)
上記第1の実施形態では、第2絶縁トレンチ10bが第1絶縁トレンチ領域10aと分離して形成されている例について説明したが、第2絶縁トレンチ10bは、第1絶縁トレンチ領域10aと一体的に形成されていても構わない。以下、第2の実施形態に係る半導体装置200について説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the example in which the second insulating
第2の実施形態に係る半導体装置200は、図7に示すように、第2絶縁トレンチ10bの一端が第1絶縁トレンチ領域10aと連結するよう一体的に形成されている。図7は、第2の実施形態に係る半導体装置200の構成を示す平面視レイアウト図である。なお、図7において上述第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図7に示すように、第2絶縁トレンチ10bは、平面視した場合にY軸方向に延設される壁状領域となっており、第2絶縁トレンチ10bの他方端部は第1絶縁トレンチ領域10aと離間している。そして、当該離間箇所がキャリア迂回領域12cとして機能する。
As shown in FIG. 7, the
上記のような構成により、半導体装置200がコレクタ・ベース間に所定の電圧がバイアスされた際には、キャリアは、キャリア迂回領域12cを通ってベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間を移動することができる。より具体的には、キャリアは、図7の太線矢印CM2で示す経路でベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間を移動することができる。すなわち、キャリア迂回領域12cが設けられていることによって、第2の実施形態に係る半導体装置200においても第1の実施形態と同様にキャリアの移動経路が確保され、半導体装置200のトランジスタとしての機能が損なわれることはない。
With the above configuration, when the
また、上述の通り、第2の実施形態に係る半導体装置200も、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bが同じ深さで形成されるため、上述第1の実施形態に係る半導体装置100と同様に、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bを同じ工程で形成することができる。以上の通り、第2の実施形態に係る半導体装置200も、第1の実施形態に係る半導体装置100と同様に、少ない工数で製造可能でありながら高い耐圧性能を得ることができる。
Further, as described above, the
なお、第2の実施形態に係る半導体装置200においても、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bは、電位制御部13と電気的に接続されることが好ましい。ここで、半導体装置200においては第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bが一体的に形成されて電気的にも接続されているため、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bと電位制御部13とを接続する配線を1本で構成することができる。なお、図7では、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bと電位制御部13とが、第1接続線14によって第1絶縁トレンチ領域10aと接続するよう配線されている例を示しているが、当該接続線は第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bの任意の箇所に接続して構わない。
Note that, also in the
なお、上記各実施形態では第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bが電位制御部13と接続されることによって、電位が固定されている例について説明したが、第1絶縁トレンチ領域10aおよび第2絶縁トレンチ10bの電位を固定せずとも、第2絶縁トレンチ10bを形成するだけでベース領域5と表面コレクタ領域8bとの間における電界強度を、ある程度緩和することが可能である。すなわち、半導体装置に要求される性能や、コスト、およびレイアウトを考慮して電位制御部13、第1接続線14、および第2接続線15の構成は適宜省略しても良い。
In each of the above embodiments, the example in which the potential is fixed by connecting the first insulating
本発明に係る半導体装置は、少ない工数で製造可能でありながら高い耐圧性能を有する半導体装置などとして有用である。 The semiconductor device according to the present invention is useful as a semiconductor device having high withstand voltage performance while being manufacturable with a small number of steps.
1 シリコン基板
2 埋込酸化膜
3 埋め込みコレクタ領域
4 コレクタ耐圧領域
5 ベース領域
6 トレンチ側壁酸化膜
7 トレンチ埋込ポリシリコン
8a エミッタ領域
8b 表面コレクタ領域
9a エミッタ電極
9b ベース電極
9c コレクタ電極
10a 第1絶縁トレンチ領域
10b 第2絶縁トレンチ
11 素子形成領域
12a、12b キャリア迂回領域
13 電位制御部
14 第1接続線
15 第2接続線
16 表面酸化膜
100、200 半導体装置
1 silicon substrate 2 buried oxide film 3 buried
Claims (3)
前記基板上に形成される素子形成領域と、
前記素子形成領域を外部領域から絶縁分離するべく前記素子形成領域表面から前記基板表面までの深さで前記素子形成領域側面を包囲するよう形成された第1絶縁トレンチ領域とを備える半導体装置であって、
前記素子形成領域は、
前記基板上面に埋め込み酸化膜を介して形成された高濃度第1導電型の埋め込みコレクタ領域と、
前記埋め込みコレクタ領域の上部に形成された低濃度第1導電型のコレクタ耐圧領域と、
前記コレクタ耐圧領域の表面部に形成される第2導電型のベース領域と、
前記コレクタ耐圧領域内で島状となるように前記コレクタ耐圧領域の表面部に前記ベース領域と離れて形成される高濃度第1導電型の表面コレクタ領域と、
前記ベース領域の表面部に形成される高濃度第1導電型のエミッタ領域と、
前記ベース領域と前記表面コレクタ領域との間におけるキャリアの直線的な移動を遮るよう、当該領域間において前記素子形成領域表面から前記基板表面までの深さで形成される第2絶縁トレンチ領域とを備え、
前記半導体装置を平面視した際、前記第2絶縁トレンチと前記第1絶縁トレンチ領域との間には、前記キャリアが前記第2絶縁トレンチを迂回して前記ベース領域と前記表面コレクタ領域との間を移動するためのキャリア迂回領域が形成されており、
前記素子形成領域を平面視した場合に、前記第2絶縁トレンチ領域は、前記第1絶縁トレンチ領域と分離するよう形成されていることを特徴とする、半導体装置。 A substrate,
An element formation region formed on the substrate;
A first insulating trench region formed so as to surround a side surface of the element formation region at a depth from the surface of the element formation region to the surface of the substrate so as to insulate and isolate the element formation region from an external region. And
The element formation region is
A high concentration first conductivity type buried collector region formed on the upper surface of the substrate via a buried oxide film;
A low-concentration first conductivity type collector breakdown voltage region formed on the buried collector region;
A base region of a second conductivity type formed on a surface portion of the collector breakdown voltage region;
A high-concentration first conductivity type surface collector region formed apart from the base region on the surface of the collector withstand voltage region so as to be island-shaped in the collector withstand voltage region
A high-concentration first conductivity type emitter region formed on a surface portion of the base region;
The base region and to block the linear movement of the carrier between the said surface collector region, a second isolation trench region formed from said device formation region surface between the region at a depth in said substrate table Menma And
When the semiconductor device is viewed in plan, the carrier bypasses the second insulating trench and is between the base region and the surface collector region between the second insulating trench and the first insulating trench region. A carrier detour area for moving the vehicle ,
The semiconductor device, wherein the second insulating trench region is formed to be separated from the first insulating trench region when the element forming region is viewed in plan .
前記第1絶縁トレンチ領域の前記埋め込みポリシリコン、および前記第2絶縁トレンチ領域の前記埋め込みポリシリコンの各々と電気的に接続され、前記第1絶縁トレンチ領域の前記埋め込みポリシリコン、および前記第2絶縁トレンチ領域の前記埋め込みポリシリコンを予め定められた電位になるよう制御する電位制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。 The first insulating trench region and the second insulating trench region have buried polysilicon inside the trench,
Said buried polysilicon of the first isolation trench region, and the second is the buried polysilicon respectively electrically connected to the insulating trench region, said buried polysilicon of the first isolation trench region, and the second insulating and further comprising a potential control unit for controlling so that the stipulated buried polysilicon advance the potential of the trench region, the semiconductor device according to claim 1.
前記基板上面に前記酸化膜を介して前記埋め込みコレクタ領域、および、当該埋め込みコレクタ領域の上部に前記コレクタ耐圧領域を形成するコレクタ領域形成工程と、
前記埋め込みコレクタ領域および前記コレクタ耐圧領域のうち、前記第1絶縁トレンチ領域および前記第2絶縁トレンチ領域が形成される領域をエッチングして、前記第1絶縁トレンチ領域のトレンチと前記第2絶縁トレンチ領域のトレンチとが分離するようにトレンチを形成するエッチング工程と、
前記トレンチ内に絶縁層を形成することによって前記第1絶縁トレンチ領域、および前記第2絶縁トレンチ領域を同時に形成する絶縁領域形成工程と、
前記コレクタ耐圧領域に前記第1導電型イオンおよび前記第2導電型イオンを注入することによって前記ベース領域、前記表面コレクタ領域、および前記エミッタ領域を形成するイオン注入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 the semiconductor device according to claim 1,
A collector region forming step of forming the buried collector region on the upper surface of the substrate via the oxide film, and the collector breakdown voltage region on the buried collector region;
The buried among the collector region and the collector withstand voltage region, by etching the area where the first insulating trench region and the second isolation trench region is formed, the trench and the second isolation trench region of said first isolation trench region An etching step of forming a trench so as to be separated from the trench,
An insulating region forming step of simultaneously forming the first insulating trench region and the second insulating trench region by forming an insulating layer in the trench;
An ion implantation step of forming the base region, the surface collector region, and the emitter region by implanting the first conductivity type ions and the second conductivity type ions into the collector breakdown voltage region. A method for manufacturing a semiconductor device.
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