JP6908515B2 - Semiconductor devices and their manufacturing methods - 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するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

高耐圧を要求される素子は、たとえば国際公開第2012/127960号(特許文献1)、国際公開第2011/161748号(特許文献2)および特開2013−135188号公報(特許文献3)に開示されている。 Elements that require high withstand voltage are disclosed in, for example, International Publication No. 2012/127960 (Patent Document 1), International Publication No. 2011/161748 (Patent Document 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-135188 (Patent Document 3). Has been done.

特許文献1には、平面視においてソースの周囲がドレインで囲まれ、ソースとバックゲートとがチャネル幅方向に隣接しながら繰り返された構造が開示されている。また特許文献2および3には、ソースとバックゲートとがチャネル長方向に並び、ソースとバックゲートとの間に絶縁膜が挟まれた構造が開示されている。 Patent Document 1 discloses a structure in which the source is surrounded by a drain in a plan view, and the source and the back gate are repeated while being adjacent to each other in the channel width direction. Further, Patent Documents 2 and 3 disclose a structure in which a source and a back gate are arranged in the channel length direction and an insulating film is sandwiched between the source and the back gate.

国際公開第2012/127960号International Publication No. 2012/127960 国際公開第2011/161748号International Publication No. 2011/161748 特開2013−135188号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-135188

特許文献1では、ソースおよびバックゲートに両側のドレインの各々から寄生ホール電流が流れ込む。このため、バックゲートの電位が浮き易くなり、オン耐圧が低下する場合がある。 In Patent Document 1, a parasitic hole current flows into the source and the back gate from each of the drains on both sides. Therefore, the potential of the back gate tends to float, and the on-voltage withstand voltage may decrease.

また特許文献2および3では、ソースおよびバックゲートの間の絶縁膜は、ソースとバックゲートとの電気的分離のためのものであり、オン耐圧の向上に効果を有しない。 Further, in Patent Documents 2 and 3, the insulating film between the source and the back gate is for electrical separation between the source and the back gate, and has no effect on improving the on-voltage withstand voltage.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other challenges and novel features will become apparent from the description and accompanying drawings herein.

一実施の形態の半導体装置は、主表面を有する半導体基板と、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ部を有する素子と、絶縁層とを備える。その素子は、第1不純物領域と、第1導電型の少なくとも1つのバックゲート領域と、第2導電型の少なくとも1つの第2不純物領域と、を含む。第1不純物領域は、主表面において素子のチャネル長方向に互いに並ぶ第1部分および第2部分を有し、かつドレインおよびコレクタのいずれかである。少なくとも1つのバックゲート領域は、第1部分と第2部分とに挟まれるように主表面に配置されている。少なくとも1つの第2不純物領域は、主表面において素子のチャネル幅方向に少なくとも1つのバックゲート領域と隣り合い、かつソースおよびエミッタのいずれかである。少なくとも1つの第2不純物領域は、主表面に配置された第1領域と、主表面に配置されかつ第1領域よりも第2部分の近くに位置する第2領域とを有している。絶縁層は、第1領域と第2領域との間において主表面から第1領域および第2領域よりも深い位置まで延びている。 The semiconductor device of one embodiment includes a semiconductor substrate having a main surface, an element having an insulated gate type field effect transistor portion, and an insulating layer. The device includes a first impurity region, at least one backgate region of the first conductive type, and at least one second impurity region of the second conductive type. The first impurity region has a first portion and a second portion aligned with each other in the channel length direction of the device on the main surface, and is either a drain or a collector. At least one backgate region is arranged on the main surface so as to be sandwiched between the first portion and the second portion. The at least one second impurity region is adjacent to at least one backgate region in the channel width direction of the device on the main surface and is either a source or an emitter. At least one second impurity region has a first region arranged on the main surface and a second region arranged on the main surface and located closer to the second portion than the first region. The insulating layer extends from the main surface between the first region and the second region to a position deeper than the first region and the second region.

一実施の形態の半導体装置の製造方法は、半導体基板の主表面に凹部を形成する工程と、その凹部内に絶縁層を形成する工程と、半導体基板の主表面に絶縁ゲート型電界効果トランジスタ部を有する素子を形成する工程とを有する。素子を形成する工程は、以下の工程を有している。 The method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment includes a step of forming a recess on the main surface of the semiconductor substrate, a step of forming an insulating layer in the recess, and an insulated gate type field effect transistor portion on the main surface of the semiconductor substrate. It has a step of forming an element having the above. The step of forming the element has the following steps.

主表面にて素子のチャネル長方向に互いに並ぶ第1部分および第2部分を有し、かつドレインおよびコレクタのいずれかである第1不純物領域が形成される。第1部分と第2部分とに挟まれるように主表面に配置された第1導電型の少なくとも1つのバックゲート領域が形成される。主表面において素子のチャネル幅方向に少なくとも1つのバックゲート領域と隣り合い、かつソースおよびエミッタのいずれかである第2導電型の少なくとも1つの第2不純物領域が形成される。少なくとも1つの第2不純物領域は、第1領域と、その第1領域よりも第2部分の近くに位置する第2領域とを主表面に有するように形成される。第1領域と第2領域とは、絶縁層が埋め込まれた凹部を挟み、かつその凹部よりも浅くなるように形成される。 A first impurity region is formed on the main surface that has first and second portions aligned with each other in the channel length direction of the device and is either a drain or a collector. At least one backgate region of the first conductive type arranged on the main surface so as to be sandwiched between the first portion and the second portion is formed. At least one second impurity region of the second conductive type, which is adjacent to at least one backgate region in the channel width direction of the device on the main surface and is either a source or an emitter, is formed. At least one second impurity region is formed so as to have a first region and a second region located closer to the second portion than the first region on the main surface. The first region and the second region are formed so as to sandwich a recess in which an insulating layer is embedded and to be shallower than the recess.

前記一実施の形態によれば、オン耐圧が向上できる半導体装置およびその製造方法を提供する。 According to the above-described embodiment, a semiconductor device capable of improving the on-voltage withstand voltage and a method for manufacturing the same are provided.

実施の形態1におけるチップ状態の半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。FIG. 5 is a plan view schematically showing a configuration of a semiconductor device in a chip state according to the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device in Embodiment 1. FIG. 図2の領域R1を拡大して示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows the area R1 of FIG. 2 enlarged. 図3のIV−IV線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the IV-IV line of FIG. 図3のV−V線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VV line of FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の第1工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st step of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の第2工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd step of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の第3工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd process of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の第4工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 4th process of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の第5工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 5th process of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 1. FIG. 比較例の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the comparative example. 図11のXII−XII線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the XII-XII line of FIG. 実施の形態1と比較例との各々におけるId−Vd波形を示す図である。It is a figure which shows the Id-Vd waveform in each of Embodiment 1 and Comparative Example. 比較例(A)と実施の形態1(B)との各々における電流密度分布を示す図である。It is a figure which shows the current density distribution in each of the comparative example (A) and the first embodiment (B). 比較例(A)と実施の形態1(B)との各々におけるポテンシャル分布を示す図である。It is a figure which shows the potential distribution in each of the comparative example (A) and the first embodiment (B). 実施の形態1における効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2における半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device in Embodiment 2. 実施の形態2における半導体装置の製造方法の第1工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st step of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 2. 実施の形態2における半導体装置の製造方法の第2工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd step of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 2. 実施の形態2における半導体装置の製造方法の第3工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd process of the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 2. 実施の形態1(A)と実施の形態2(B)との各々における電流密度分布を示す図である。It is a figure which shows the current density distribution in each of Embodiment 1 (A) and Embodiment 2 (B). 実施の形態1(A)と実施の形態2(B)との各々におけるポテンシャル分布を示す図である。It is a figure which shows the potential distribution in each of Embodiment 1 (A) and Embodiment 2 (B). チャネル幅方向に並ぶ複数のソース領域を凹部が横断する構成の一例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing an example of a configuration in which recesses cross a plurality of source regions arranged in the channel width direction. 図23のXXIV−XXIV線に沿う断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line XXIV-XXIV of FIG. チャネル幅方向に並ぶ複数のソース領域を凹部が横断する構成の他の例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing another example of a configuration in which a recess traverses a plurality of source regions arranged in the channel width direction. チャネル幅方向に並ぶ複数のソース領域を凹部が横断する構成のさらに他の例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing still another example of a configuration in which recesses traverse a plurality of source regions arranged in the channel width direction. 図23のXXIV−XXIV線に沿う断面に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to the cross section along the line XXIV-XXIV of FIG. コンタクトホールが凹部内まで延びる構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure which the contact hole extends into a recess. 凹部がソース領域内のみ位置しバックゲート領域に達していない状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which the recess is located only in the source area and does not reach the back gate area.

以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1に示されるように、本実施の形態の半導体装置は、たとえばチップ状態であり、半導体基板を有している。半導体基板の表面には、ドライバ回路DRC、プリドライバ回路PDC、アナログ回路ANC、電源回路PWC、ロジック回路LOC、入出力回路IOCなどの各形成領域が配置されている。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the semiconductor device of this embodiment is, for example, in a chip state and has a semiconductor substrate. On the surface of the semiconductor substrate, formation regions such as a driver circuit DRC, a pre-driver circuit PDC, an analog circuit ANC, a power supply circuit PWC, a logic circuit LOC, and an input / output circuit IOC are arranged.

なお本実施の形態の半導体装置は、半導体チップに限定されず、ウエハ状態であってもよく、また封止樹脂で封止されたパッケージ状態であってもよい。 The semiconductor device of the present embodiment is not limited to the semiconductor chip, and may be in a wafer state or in a package state sealed with a sealing resin.

図2および図3に示されるように、半導体基板SBの主表面MSには、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ部を有する素子が複数個形成されている。複数の素子の各々は、たとえば横型高耐圧トランジスタであって、nチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタTRである。 As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of elements having an insulated gate type field effect transistor portion are formed on the main surface MS of the semiconductor substrate SB. Each of the plurality of elements is, for example, a horizontal high withstand voltage transistor and is an n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor TR.

複数のMOSトランジスタTRの各々は、ゲート電極層GEと、n+ドレイン領域DR(第1不純物領域)と、n+ソース領域SR(第2不純物領域)と、p+バックゲート領域BGRとを主に有している。平面視において、ゲート電極層GEは、n+ドレイン領域DRの周囲を取り囲むように配置されている。ゲート電極層GEは、平面視において矩形の枠形状を有している。ゲート電極層GEの枠形状は、チャネル長方向の寸法よりもチャネル幅方向の寸法が大きくなる形状を有している。ゲート電極層GEは、たとえば不純物が導入された多結晶シリコン(以下、ドープドポリシリコンと称する)よりなっている。 Each of the plurality of MOS transistors TR mainly includes a gate electrode layer GE, an n + drain region DR (first impurity region), an n + source region SR (second impurity region), and a p + back gate region BGR. Have in. In plan view, the gate electrode layer GE is arranged so as to surround the n + drain region DR. The gate electrode layer GE has a rectangular frame shape in a plan view. The frame shape of the gate electrode layer GE has a shape in which the dimension in the channel width direction is larger than the dimension in the channel length direction. The gate electrode layer GE is made of, for example, polycrystalline silicon (hereinafter, referred to as doped polysilicon) into which impurities have been introduced.

なおゲート電極層GEは、平面視において、n+ドレイン領域DRの周囲を取り囲まない非環状の形状であってもよい。ゲート電極層GEは、平面視において、たとえば一直線状に延びる部分のみよりなっていてもよい。 The gate electrode layer GE may have an acyclic shape that does not surround the n + drain region DR in a plan view. The gate electrode layer GE may consist of only a portion extending in a straight line, for example, in a plan view.

平面視におけるゲート電極層GEの枠の外には、複数のn+ソース領域SRがチャネル幅方向に並んでいる。また平面視におけるゲート電極層GEの枠の外には、複数のp+バックゲート領域BGRがチャネル幅方向に並んでいる。複数のn+ソース領域SRと複数のp+バックゲート領域BGRとは、n+ソース領域SRとp+バックゲート領域BGRとが交互に並ぶように配置されている。 A plurality of n + source region SRs are arranged in the channel width direction outside the frame of the gate electrode layer GE in a plan view. Further, a plurality of p + back gate region BGRs are arranged in the channel width direction outside the frame of the gate electrode layer GE in a plan view. The plurality of n + source region SRs and the plurality of p + backgate regions BGR are arranged so that the n + source region SRs and the p + backgate region BGRs are alternately arranged.

枠形状のゲート電極層GEは複数個設けられている。複数のゲート電極層GEは、たとえば3つのゲート電極層GEA、GEB、GECを含んでいる。またドレイン領域DRは複数個設けられている。複数のドレイン領域DRは、たとえば3つのドレイン領域DRA、DRB、DRCを含んでいる。 A plurality of frame-shaped gate electrode layers GE are provided. The plurality of gate electrode layers GE include, for example, three gate electrode layers GEA, GEB, and GEC. Further, a plurality of drain region DRs are provided. The plurality of drain regions DR include, for example, three drain regions DRA, DRB, and DRC.

ドレイン領域DRAは、平面視においてゲート電極層GEAにより取り囲まれている。ドレイン領域DRBは、平面視においてゲート電極層GEBにより取り囲まれている。ドレイン領域DRCは、平面視においてゲート電極層GECにより取り囲まれている。 The drain region DRA is surrounded by the gate electrode layer GEA in plan view. The drain region DRB is surrounded by the gate electrode layer GEB in plan view. The drain region DRC is surrounded by the gate electrode layer GEC in plan view.

複数のゲート電極層GEは3つ以外に2つであっても良く、また4つ以上であってもよい。また複数のドレイン領域DRも3つ以外に2つであっても良く、また4つ以上であってもよい。 The plurality of gate electrode layers GE may be two in addition to three, or may be four or more. Further, the plurality of drain region DRs may be two in addition to three, or may be four or more.

なお本明細書において平面視とは、半導体基板SBの主表面MSに対して垂直な方向から見た視点を意味する。 In the present specification, the plan view means a viewpoint viewed from a direction perpendicular to the main surface MS of the semiconductor substrate SB.

図4および図5に示されるように、半導体基板SB内には、基板領域SBRが配置されている。この基板領域SBRの主表面MS側には、n型埋め込み領域BLが配置されている。n型埋め込み領域BLの主表面MS側には、p型エピタキシャル領域EPがn型埋め込み領域BLとpn接合を構成するように配置されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, a substrate region SBR is arranged in the semiconductor substrate SB. An n-type embedded region BL is arranged on the main surface MS side of the substrate region SBR. On the main surface MS side of the n-type embedded region BL, the p-type epitaxial region EP is arranged so as to form a pn junction with the n-type embedded region BL.

p型エピタキシャル領域EPの内部には、p型ウエル領域WR1が配置されている。p型エピタキシャル領域EPの内部であって、p型ウエル領域WR1の主表面MS側にはp型ウエル領域WR2が配置されている。 A p-type well region WR1 is arranged inside the p-type epitaxial region EP. Inside the p-type epitaxial region EP, the p-type well region WR2 is arranged on the main surface MS side of the p-type well region WR1.

半導体基板SBの主表面MSには、n型ドリフト領域WR3が配置されている。n型ドリフト領域WR3は、p型エピタキシャル領域EPおよびp型ウエル領域WR2の各々とpn接合を構成している。 An n-type drift region WR3 is arranged on the main surface MS of the semiconductor substrate SB. The n-type drift region WR3 constitutes a pn junction with each of the p-type epitaxial region EP and the p-type well region WR2.

n型ドリフト領域WR3内の主表面には、STI(Shallow Trench Isolation)構造ST2が配置されている。STI構造ST2は、半導体基板SBの主表面MSに配置された溝TR2と、その溝TR2内を充填する埋め込み絶縁層BI2とを有している。このSTI構造ST2は、図2および図3に示されるように平面視において矩形の枠形状を有している。 An STI (Shallow Trench Isolation) structure ST2 is arranged on the main surface in the n-type drift region WR3. The STI structure ST2 has a groove TR2 arranged on the main surface MS of the semiconductor substrate SB, and an embedded insulating layer BI2 that fills the inside of the groove TR2. This STI structure ST2 has a rectangular frame shape in a plan view as shown in FIGS. 2 and 3.

このSTI構造ST2に囲まれる半導体基板SBの主表面MSには、n+ドレイン領域DRが配置されている。このn+ドレイン領域DRは、n型ドリフト領域WR3内の主表面MSに配置されており、n型ドリフト領域WR3と接している。n+ドレイン領域DRは、n型ドリフト領域WR3よりも高いn型不純物濃度を有している。 An n + drain region DR is arranged on the main surface MS of the semiconductor substrate SB surrounded by the STI structure ST2. This n + drain region DR is arranged on the main surface MS in the n-type drift region WR3 and is in contact with the n-type drift region WR3. The n + drain region DR has an n-type impurity concentration higher than that of the n-type drift region WR3.

半導体基板SBの主表面MSには、p型ボディ領域WR4が配置されている。p型ボディ領域WR4は、p型ウエル領域WR2の真上に位置している。p型ボディ領域WR4は、周囲をp型エピタキシャル領域EPに取り囲まれており、p型エピタキシャル領域EPと接している。 A p-type body region WR4 is arranged on the main surface MS of the semiconductor substrate SB. The p-type body region WR4 is located directly above the p-type well region WR2. The p-type body region WR4 is surrounded by the p-type epitaxial region EP and is in contact with the p-type epitaxial region EP.

図4に示されるように、p型ボディ領域WR4により周囲を取り囲まれるように、半導体基板SBの主表面MSにはp+バックゲート領域BGRが形成されている。p+バックゲート領域BGRは、p型ボディ領域WR4よりも高いp型不純物濃度を有している。 As shown in FIG. 4, a p + back gate region BGR is formed on the main surface MS of the semiconductor substrate SB so as to be surrounded by the p-type body region WR4. The p + backgate region BGR has a higher p-type impurity concentration than the p-type body region WR4.

図4に示す断面において、半導体基板SBの主表面MSには、n+ドレイン領域DRA(第1部分)とn+ドレイン領域DRB(第2部分)とがMOSトランジスタTRのチャネル長方向に互いに間隔をあけて並んで配置されている。n+ドレイン領域DRAとn+ドレイン領域DRBとの間には、p+バックゲート領域BGRとp型ボディ領域WR4との各々が挟まれている。 In the cross section shown in FIG. 4, on the main surface MS of the semiconductor substrate SB, the n + drain region DRA (first portion) and the n + drain region DRB (second portion) are spaced apart from each other in the channel length direction of the MOS transistor TR. They are arranged side by side with a gap. Between the n + drain region DRA and the n + drain region DRB, each of the p + back gate region BGR and the p-type body region WR4 is sandwiched.

図5に示されるように、p型ボディ領域WR4により周囲を取り囲まれるように、半導体基板SBの主表面MSにはn+ソース領域SRが形成されている。n+ソース領域SRは、p型ボディ領域WR4とpn接合を構成している。 As shown in FIG. 5, an n + source region SR is formed on the main surface MS of the semiconductor substrate SB so as to be surrounded by the p-type body region WR4. The n + source region SR constitutes a pn junction with the p-type body region WR4.

図5に示す断面において、n+ソース領域SRおよびp型ボディ領域WR4の各々は、n+ドレイン領域DRAとn+ドレイン領域DRBとの間に挟まれている。n+ソース領域SRは、図2および図3に示されるように、p+バックゲート領域BGRとMOSトランジスタTRのチャネル幅方向に隣り合っている。n+ソース領域SRとp+バックゲート領域BGRとはpn接合を構成している。 In the cross section shown in FIG. 5, each of the n + source region SR and the p-type body region WR4 is sandwiched between the n + drain region DRA and the n + drain region DRB. As shown in FIGS. 2 and 3, the n + source region SR is adjacent to the p + back gate region BGR in the channel width direction of the MOS transistor TR. The n + source region SR and the p + backgate region BGR form a pn junction.

図5に示されるように、n+ソース領域SRは、第1領域SRAと、第2領域SRBとを有している。第2領域SRBは、第1領域SRAよりもn+ドレイン領域DRBの近くに位置している。第1領域SRAおよび第2領域SRBは、互いに同じn型不純物濃度分布を有している。 As shown in FIG. 5, the n + source region SR has a first region SRA and a second region SRB. The second region SRB is located closer to the n + drain region DRB than the first region SRA. The first region SRA and the second region SRB have the same n-type impurity concentration distribution with each other.

第1領域SRAと第2領域SRBとの間において、半導体基板SBの主表面MSにはSTI構造ST1が配置されている。このSTI構造ST1は、凹部TR1と、埋め込み絶縁層BI1(絶縁層)とを有している。 The STI structure ST1 is arranged on the main surface MS of the semiconductor substrate SB between the first region SRA and the second region SRB. This STI structure ST1 has a recess TR1 and an embedded insulating layer BI1 (insulating layer).

凹部TR1は、第1領域SRAと第2領域SRBとの間において半導体基板SBの主表面MSに形成されている。凹部TR1は、主表面MSから第1領域SRAおよび第2領域SRBの各々よりも深い位置まで延びている。このため凹部TR1の底部は、第1領域SRAおよび第2領域SRBの各々とp型ボディ領域WR4とのpn接合部よりも深い位置に延びており、p型ボディ領域WR4内に位置している。凹部TR1は、STI構造ST2の溝TR2と同じ深さを有していてもよい。また凹部TR1は、p型ボディ領域WR4よりも深い位置まで延びていてもよい。 The recess TR1 is formed on the main surface MS of the semiconductor substrate SB between the first region SRA and the second region SRB. The recess TR1 extends from the main surface MS to a position deeper than each of the first region SRA and the second region SRB. Therefore, the bottom of the recess TR1 extends deeper than the pn junction between each of the first region SRA and the second region SRB and the p-type body region WR4, and is located in the p-type body region WR4. .. The recess TR1 may have the same depth as the groove TR2 of the STI structure ST2. Further, the recess TR1 may extend to a position deeper than the p-type body region WR4.

埋め込み絶縁層BI1は、その凹部TR1の内部全体を充填している。このため、埋め込み絶縁層BI1は、主表面MSから第1領域SRAおよび第2領域SRBの各々よりも深い位置まで延びている。埋め込み絶縁層BI1は、STI構造ST2の埋め込み絶縁層BI2と同じ深さを有していてもよい。また埋め込み絶縁層BI1は、p型ボディ領域WR4よりも深い位置まで延びていてもよい。埋め込み絶縁層BI1の上面は、半導体基板SBの主表面MSよりも上方に突き出していてもよい。 The embedded insulating layer BI1 fills the entire inside of the recess TR1. Therefore, the embedded insulating layer BI1 extends from the main surface MS to a position deeper than each of the first region SRA and the second region SRB. The embedded insulating layer BI1 may have the same depth as the embedded insulating layer BI2 of the STI structure ST2. Further, the embedded insulating layer BI1 may extend to a position deeper than the p-type body region WR4. The upper surface of the embedded insulating layer BI1 may protrude above the main surface MS of the semiconductor substrate SB.

図2および図3に示されるように、凹部TR1および埋め込み絶縁層BI1の各々は、n+ソース領域SR内に位置しており、n+ソース領域SRからp+バックゲート領域BGRに達している。具体的には、凹部TR1および埋め込み絶縁層BI1の各々は、半導体基板SBの主表面MSにおいてn+ソース領域SRのn型不純物濃度とp+バックゲート領域BGRのp型不純物濃度とが同じとなる位置、またはその位置よりもp+バックゲート領域BGRの内側の位置まで延びている。 As shown in FIGS. 2 and 3, each of the recesses TR1 and the buried insulating layer BI1 is located in n + source region SR, reaches the n + source region SR to p + back gate region BGR .. Specifically, in each of the recess TR1 and the embedded insulating layer BI1, the n-type impurity concentration in the n + source region SR and the p-type impurity concentration in the p + backgate region BGR are the same in the main surface MS of the semiconductor substrate SB. Or extends to a position inside the p + backgate region BGR from that position.

凹部TR1および埋め込み絶縁層BI1の各々は、平面視において矩形の形状を有している。凹部TR1を構成する壁面のうちチャネル幅方向に互いに対向する1対の壁面の一方には、一のバックゲート領域BGRが接しており、上記1対の壁面の他方には他のバックゲート領域BGRが接している。 Each of the recess TR1 and the embedded insulating layer BI1 has a rectangular shape in a plan view. One back gate region BGR is in contact with one of the pair of wall surfaces facing each other in the channel width direction among the wall surfaces constituting the recess TR1, and the other back gate region BGR is on the other of the pair of wall surfaces. Is in contact.

図5に示されるように、凹部TR1のn+ドレイン領域DRA側の側壁(チャネル長方向に互いに対向する1対の壁面の一方)には第1領域SRAが接している。また凹部TR1のn+ドレイン領域DRB側の側壁(チャネル長方向に互いに対向する1対の壁面の他方)には第2領域SRBが接している。 As shown in FIG. 5, the first region SRA is in contact with the side wall of the recess TR1 on the n + drain region DRA side (one of a pair of wall surfaces facing each other in the channel length direction). Further, the second region SRB is in contact with the side wall surface of the recess TR1 on the n + drain region DRB side (the other side of the pair of wall surfaces facing each other in the channel length direction).

図4および図5に示されるように、半導体基板SBの主表面MS上には、ゲート絶縁層GIを介在してゲート電極層GE(GEA、GEB、GEC:図2)が配置されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, a gate electrode layer GE (GEA, GEB, GEC: FIG. 2) is arranged on the main surface MS of the semiconductor substrate SB with the gate insulating layer GI interposed therebetween.

図5に示されるように、ゲート電極層GEAは、n+ドレイン領域DRAと第1領域SRAとに挟まれるp型ボディ領域WR4およびp型エピタキシャル領域EPの各々にゲート絶縁層GIを介在して対向している。また図4に示されるように、このゲート電極層GEAは、n+ドレイン領域DRAとp+バックゲート領域BGRとに挟まれるp型ボディ領域WR4およびp型エピタキシャル領域EPの各々にゲート絶縁層GIを介在して対向している。 As shown in FIG. 5, the gate electrode layer GEA has a gate insulating layer GI interposed in each of the p-type body region WR4 and the p-type epitaxial region EP sandwiched between the n + drain region DRA and the first region SRA. They are facing each other. Further, as shown in FIG. 4, the gate electrode layer GEA has a gate insulating layer GI in each of the p-type body region WR4 and the p-type epitaxial region EP sandwiched between the n + drain region DRA and the p + back gate region BGR. Are facing each other.

図5に示されるように、ゲート電極層GEBは、n+ドレイン領域DRBと第2領域SRBとに挟まれるp型ボディ領域WR4およびp型エピタキシャル領域EPの各々にゲート絶縁層GIを介在して対向している。また図4に示されるように、このゲート電極層GEBは、n+ドレイン領域DRBとp+バックゲート領域BGRとに挟まれるp型ボディ領域WR4およびp型エピタキシャル領域EPの各々にゲート絶縁層GIを介在して対向している。 As shown in FIG. 5, the gate electrode layer GEB has a gate insulating layer GI interposed in each of the p-type body region WR4 and the p-type epitaxial region EP sandwiched between the n + drain region DRB and the second region SRB. They are facing each other. Further, as shown in FIG. 4, the gate electrode layer GEB has a gate insulating layer GI in each of the p-type body region WR4 and the p-type epitaxial region EP sandwiched between the n + drain region DRB and the p + back gate region BGR. Are facing each other.

ゲート電極層GEの側面には、側壁絶縁層SWが配置されている。半導体基板SBの主表面MS上には、ゲート電極層GEを覆うように層間絶縁層IIが配置されている。層間絶縁層IIには、複数のコンタクトホールCH1、CH2、CH3が配置されいてる。 A side wall insulating layer SW is arranged on the side surface of the gate electrode layer GE. An interlayer insulating layer II is arranged on the main surface MS of the semiconductor substrate SB so as to cover the gate electrode layer GE. A plurality of contact holes CH1, CH2, and CH3 are arranged in the interlayer insulating layer II.

コンタクトホールCH1(図5)は、層間絶縁層IIの上面からn+ソース領域SRに達している。コンタクトホールCH2(図4)は、層間絶縁層IIの上面からp+バックゲート領域BGRに達している。コンタクトホールCH3は、層間絶縁層IIの上面からn+ドレイン領域DRに達している。 The contact hole CH1 (FIG. 5) reaches the n + source region SR from the upper surface of the interlayer insulating layer II. The contact hole CH2 (FIG. 4) reaches the p + backgate region BGR from the upper surface of the interlayer insulating layer II. The contact hole CH3 reaches the n + drain region DR from the upper surface of the interlayer insulating layer II.

複数のコンタクトホールCH1、CH2、CH3の内部は、それぞれプラグ導電層PL1、PL2、PL3により埋め込まれている。 The insides of the plurality of contact holes CH1, CH2, and CH3 are embedded by the plug conductive layers PL1, PL2, and PL3, respectively.

層間絶縁層IIの上面上には配線層IC1、IC2が配置されている。配線層IC1は、コンタクトホールCH1、CH2の各々を介在してn+ソース領域SRおよびp+バックゲート領域BGRの各々と電気的に接続されている。配線層IC2は、コンタクトホールCH3を介在してn+ドレイン領域DRと電気的に接続されている。 Wiring layers IC1 and IC2 are arranged on the upper surface of the interlayer insulating layer II. The wiring layer IC1 is electrically connected to each of the n + source region SR and the p + backgate region BGR via each of the contact holes CH1 and CH2. The wiring layer IC2 is electrically connected to the n + drain region DR via the contact hole CH3.

次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法について図4〜図10を用いて説明する。
図6に示されるように、基板領域SBRの上に、n型埋め込み領域BLが形成される。このn型埋め込み領域BLの上に、p型エピタキシャル領域EPが形成される。p型エピタキシャル領域EPの内部に、p型ウエル領域WR1、p型ウエル領域WR2、n型ドリフト領域WR3およびp型ボディ領域WR4が形成される。
Next, the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 10.
As shown in FIG. 6, an n-type embedded region BL is formed on the substrate region SBR. A p-type epitaxial region EP is formed on the n-type embedded region BL. A p-type well region WR1, a p-type well region WR2, an n-type drift region WR3, and a p-type body region WR4 are formed inside the p-type epitaxial region EP.

図7に示されるように、半導体基板SBの主表面MSにSTI構造ST1、ST2が形成される。具体的には、まず半導体基板SBの主表面に、通常の写真製版技術およびエッチング技術により凹部TR1、溝TR2が形成される。凹部TR1および溝TR2の各々は、互いに同じ写真製版技術およびエッチング技術により形成されてもよく、また互いに異なる写真製版技術およびエッチング技術により形成されてもよい。この後、凹部TR1および溝TR2の各々を埋め込むように埋め込み絶縁層BI2が形成される。 As shown in FIG. 7, the STI structures ST1 and ST2 are formed on the main surface MS of the semiconductor substrate SB. Specifically, first, recesses TR1 and grooves TR2 are formed on the main surface of the semiconductor substrate SB by ordinary photoengraving techniques and etching techniques. Each of the recess TR1 and the groove TR2 may be formed by the same photoengraving technique and etching technique, or may be formed by different photoengraving techniques and etching techniques. After that, the embedded insulating layer BI2 is formed so as to embed each of the recess TR1 and the groove TR2.

図8に示されるように、半導体基板SBの主表面MSがたとえば熱酸化される。これにより、半導体基板SBの主表面MSにゲート絶縁層GIが形成される。ゲート絶縁層GIの上に、ゲート電極層となる導電層CLが形成される。導電層CLは、たとえばドープドポリシリコンから形成される。この後、導電層CLが通常の写真製版技術およびエッチング技術によりパターニングされる。 As shown in FIG. 8, the main surface MS of the semiconductor substrate SB is, for example, thermally oxidized. As a result, the gate insulating layer GI is formed on the main surface MS of the semiconductor substrate SB. A conductive layer CL to be a gate electrode layer is formed on the gate insulating layer GI. The conductive layer CL is formed from, for example, doped polysilicon. After that, the conductive layer CL is patterned by ordinary photoengraving techniques and etching techniques.

図9に示されるように、上記のパターニングにより、導電層CLからゲート電極層GEが形成される。ゲート電極層GEは、一部がSTI構造ST2の上に乗り上げるように形成される。この後、ゲート電極層GEの側壁に側壁絶縁層SWが形成される。 As shown in FIG. 9, the gate electrode layer GE is formed from the conductive layer CL by the above patterning. The gate electrode layer GE is formed so as to partially ride on the STI structure ST2. After this, the side wall insulating layer SW is formed on the side wall of the gate electrode layer GE.

図10に示されるように、半導体基板SBの主表面MSにn型不純物がイオン注入などされることにより、n+ドレイン領域DRとn+ソース領域SRとが形成される。また半導体基板SBの主表面MSにp型不純物がイオン注入などされることにより、p+バックゲート領域BGR(図示せず)が形成される。p+バックゲート領域BGRは、n+ドレイン領域DRおよびn+ソース領域SRの形成後に形成されてもよく、またn+ドレイン領域DRおよびn+ソース領域SRの形成前に形成されてもよい。 As shown in FIG. 10, an n-type impurity is ion-implanted into the main surface MS of the semiconductor substrate SB to form an n + drain region DR and an n + source region SR. Further, a p + backgate region BGR (not shown) is formed by ion-implanting a p-type impurity into the main surface MS of the semiconductor substrate SB. p + back gate region BGR may be formed after the formation of the n + drain region DR and the n + source region SR, or may be formed before the formation of the n + drain region DR and the n + source region SR.

図4および図5に示されるように、半導体基板SBの主表面MS上に、層間絶縁層IIが形成される。この後、通常の写真製版技術およびエッチング技術により層間絶縁層IIにコンタクトホールCH1、CH2、CH3が形成される。このコンタクトホールCH1、CH2、CH3のそれぞれにプラグ導電層PL1、PL2、PL3が埋め込まれる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the interlayer insulating layer II is formed on the main surface MS of the semiconductor substrate SB. After that, contact holes CH1, CH2, and CH3 are formed in the interlayer insulating layer II by ordinary photoengraving techniques and etching techniques. The plug conductive layers PL1, PL2, and PL3 are embedded in the contact holes CH1, CH2, and CH3, respectively.

この後、層間絶縁層IIの上面上に導電層が形成され、この導電層が通常の写真製版技術およびエッチング技術によりパターニングされる。これにより、この導電層から配線層IC1、IC2が形成される。配線層IC1は、プラグ導電層PL1を介在してn+ソース領域SRと電気的に接続するように、かつプラグ導電層PL2を介在してp+バックゲート領域BGRと電気的に接続するように形成される。また配線層IC2は、プラグ導電層PL3を介在してn+ドレイン領域DRと電気的に接続するように形成される。 After that, a conductive layer is formed on the upper surface of the interlayer insulating layer II, and the conductive layer is patterned by ordinary photoengraving techniques and etching techniques. As a result, the wiring layers IC1 and IC2 are formed from the conductive layer. The wiring layer IC1 is electrically connected to the n + source region SR via the plug conductive layer PL1 and is electrically connected to the p + backgate region BGR via the plug conductive layer PL2. It is formed. Further, the wiring layer IC2 is formed so as to be electrically connected to the n + drain region DR via the plug conductive layer PL3.

以上により、本実施の形態の半導体装置が製造される。
次に、本実施の形態の半導体装置の作用効果について図11および図12に示す比較例と対比して説明する。
As described above, the semiconductor device of the present embodiment is manufactured.
Next, the effects of the semiconductor device of this embodiment will be described in comparison with the comparative examples shown in FIGS. 11 and 12.

図11および図12に示されるように、比較例の半導体装置は、n+ソース領域SR内に凹部を有しない点において本実施の形態の半導体装置と異なっている。上記以外の比較例の構成は、上述した本実施の形態の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付して、その説明を繰り返さない。 As shown in FIGS. 11 and 12, the semiconductor device of the comparative example is different from the semiconductor device of the present embodiment in that it does not have a recess in the n + source region SR. Since the configurations of the comparative examples other than the above are substantially the same as the configurations of the present embodiment described above, the same elements are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

本発明者は、本実施の形態の構成と比較例の構成とについて、Id−Vd波形と、電流密度分布と、ポテンシャル分布とを調べた。これらは、TCAD(Technology Computer-Aided Design)シミュレーションにより調べた。上記により得られたId−Vd波形の結果を図13に、電流密度分布の結果を図14に、ポテンシャル分布の結果を図15にそれぞれ示す。 The present inventor investigated the Id-Vd waveform, the current density distribution, and the potential distribution with respect to the configuration of the present embodiment and the configuration of the comparative example. These were investigated by TCAD (Technology Computer-Aided Design) simulation. The results of the Id-Vd waveform obtained as described above are shown in FIG. 13, the result of the current density distribution is shown in FIG. 14, and the result of the potential distribution is shown in FIG.

図13に示されるように、同一のVdの値のときに、実線で示された本実施の形態のIdの値は、破線で示された比較例のIdよりも低くなっていることが分かる。 As shown in FIG. 13, when the values of Vd are the same, it can be seen that the value of Id of the present embodiment shown by the solid line is lower than the value of Id of the comparative example shown by the broken line. ..

また図14(A)は比較例の電流密度分布を示し、図14(B)は本実施の形態の電流密度分布を示している。図14(A)、(B)に示されるように、本実施の形態においては、STI構造ST1がソース領域SRに配置されることによって、ソース領域SRの直下において比較例よりも電流密度が低くなっていることが分かる。 Further, FIG. 14 (A) shows the current density distribution of the comparative example, and FIG. 14 (B) shows the current density distribution of the present embodiment. As shown in FIGS. 14A and 14B, in the present embodiment, the STI structure ST1 is arranged in the source region SR, so that the current density is lower than that in the comparative example directly under the source region SR. You can see that it is.

また図15(A)は比較例のポテンシャル分布を示し、図15(B)は本実施の形態のポテンシャル分布を示している。図15(A)、(B)に示されるように、本実施の形態においては、STI構造ST1がソース領域SRに配置されることによって、ソース領域SRの直下において比較例よりもポテンシャルが低くなっていることが分かる。 Further, FIG. 15 (A) shows the potential distribution of the comparative example, and FIG. 15 (B) shows the potential distribution of the present embodiment. As shown in FIGS. 15A and 15B, in the present embodiment, by arranging the STI structure ST1 in the source region SR, the potential is lower than that in the comparative example directly under the source region SR. You can see that.

図14の結果から、本実施の形態では、n+ソース領域SRにSTI構造ST1が配置されたことにより、STI構造ST1の近傍をホール電流が流れにくくなっている。これにより図15に示すように、n+ソース領域SRの下端のSTI構造ST1近傍でのp型ボディ領域WR4の電位の持ち上がりが抑制されている。この電位上昇の抑制効果により、図15に示すように、n+ソース領域SRの下全体の電位上昇も抑制される。この一連の効果により、図13に示すように本実施の形態においては比較例に比べてオン耐圧が改善できる。なお上記TCADシミュレーションは、本実施の形態におけるSTI構造ST1の深さをn+ドレイン領域DRの深さの2倍として行われた。 From the result of FIG. 14, in the present embodiment, since the STI structure ST1 is arranged in the n + source region SR, it is difficult for the hall current to flow in the vicinity of the STI structure ST1. As a result, as shown in FIG. 15, the rise of the potential of the p-type body region WR4 in the vicinity of the STI structure ST1 at the lower end of the n + source region SR is suppressed. Due to this effect of suppressing the potential increase, as shown in FIG. 15, the potential increase of the entire lower part of the n + source region SR is also suppressed. Due to this series of effects, as shown in FIG. 13, the on-voltage withstand voltage can be improved in the present embodiment as compared with the comparative example. The TCAD simulation was performed by setting the depth of the STI structure ST1 in the present embodiment to twice the depth of the n + drain region DR.

以上説明したように本実施の形態においては、図16に示されるように、n+ソース領域SRの第1領域SRAと第2領域SRBとの間にSTI構造ST1の凹部TR1および埋め込み絶縁層BI1が設けられている。このため、たとえば図中破線で示されるように、n+ドレイン領域DRBから第2領域SRBの下側を通過して第1領域SRAに入ろうとするホール電流をSTI構造ST1により遮断することができる。このようにSTI構造ST1を設けたことにより、ホール電流がソース領域SRに入る経路を減少させることができる。これによりオン耐圧BVONを向上させることが可能となる。 As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 16, the recess TR1 of the STI structure ST1 and the embedded insulating layer BI1 are located between the first region SRA and the second region SRB of the n + source region SR. Is provided. Therefore, for example, as shown by the broken line in the figure, the Hall current that passes from the n + drain region DRB to the lower side of the second region SRB and enters the first region SRA can be cut off by the STI structure ST1. .. By providing the STI structure ST1 in this way, it is possible to reduce the path through which the Hall current enters the source region SR. This makes it possible to improve the on-voltage BV ON.

また本実施の形態においては、図2および図3に示されるように、凹部TR1および埋め込み絶縁層BI1の各々は、n+ソース領域SRをチャネル幅方向に挟み込む2つのp+バックゲート領域BGRの各々に達している。これによりn+ソース領域SRを第1領域SRAと第2領域SRBとに互いに分離することができる。このため、第1領域SRAおよび第2領域SRBへのホール電流の経路をSTI構造ST1によりさらに減らすことができる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, each of the recess TR1 and the embedded insulating layer BI1 has two p + backgate regions BGR that sandwich the n + source region SR in the channel width direction. Each has been reached. As a result, the n + source region SR can be separated from each other into the first region SRA and the second region SRB. Therefore, the path of the Hall current to the first region SRA and the second region SRB can be further reduced by the STI structure ST1.

また本実施の形態においては、図4および図5に示されるように、凹部TR1の内部全体が埋め込み絶縁層BI1により埋め込まれている。このためSTI構造ST1の製造が容易であるとともに、STI構造ST1のサイズを小さくすることができる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the entire inside of the recess TR1 is embedded by the embedded insulating layer BI1. Therefore, the STI structure ST1 can be easily manufactured, and the size of the STI structure ST1 can be reduced.

また本実施の形態においては、図2および図3に示されるように、複数のp+バックゲート領域BGRと複数のn+ソース領域SRとが交互に並ぶように配置されている。これにより複数のp+バックゲート領域BGRにおいてp型ボディ領域WR4の電位を固定することが可能となる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of p + back gate regions BGR and a plurality of n + source regions SR are arranged so as to be alternately arranged. This makes it possible to fix the potential of the p-type body region WR4 in a plurality of p + backgate region BGRs.

(実施の形態2)
図17に示されるように、本実施の形態の半導体装置の構成は、実施の形態1の構成と比較して、STI構造ST1の凹部TR1内にソース電位の導電層が挿入されている点において異なっている。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 17, the configuration of the semiconductor device of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that a conductive layer having a source potential is inserted in the recess TR1 of the STI structure ST1. It's different.

本実施の形態においては、STI構造ST1の凹部TR1内に埋め込み絶縁層BI1が配置されている。埋め込み絶縁層BI1の上面には、凹部TR1内に延びる穴部TREが配置されている。この穴部TREの底部は埋め込み絶縁層BI1の内部に位置しており、穴部TREの底部と凹部TR1の底部との間には埋め込み絶縁層BI1が残っている。 In the present embodiment, the embedded insulating layer BI1 is arranged in the recess TR1 of the STI structure ST1. On the upper surface of the embedded insulating layer BI1, a hole TRE extending into the recess TR1 is arranged. The bottom of the hole TRE is located inside the embedded insulating layer BI1, and the embedded insulating layer BI1 remains between the bottom of the hole TRE and the bottom of the recess TR1.

この穴部TREを埋め込むように、埋め込み導電層BCが配置されている。これにより埋め込み導電層BCの一部は、凹部TR1内に配置されている。埋め込み導電層BCと凹部TR1の壁面との間には、埋め込み絶縁層BI1が配置されている。埋め込み導電層BCは、たとえばドープドポリシリコンよりなっている。 The embedded conductive layer BC is arranged so as to embed the hole TRE. As a result, a part of the embedded conductive layer BC is arranged in the recess TR1. An embedded insulating layer BI1 is arranged between the embedded conductive layer BC and the wall surface of the recess TR1. The embedded conductive layer BC is made of, for example, doped polysilicon.

埋め込み導電層BCは、埋め込み絶縁層BI1の上面より上方に突き出している。埋め込み絶縁層BI1の上面から上方につきました埋め込み導電層BCの部分の側壁には、側壁絶縁層SW2が配置されている。層間絶縁層IIには、層間絶縁層IIの上面から埋め込み導電層BCに達するコンタクトホールCH4が配置されている。 The embedded conductive layer BC projects upward from the upper surface of the embedded insulating layer BI1. The side wall insulating layer SW2 is arranged on the side wall of the portion of the embedded conductive layer BC that is above the upper surface of the embedded insulating layer BI1. In the interlayer insulating layer II, a contact hole CH4 that reaches the embedded conductive layer BC from the upper surface of the interlayer insulating layer II is arranged.

このコンタクトホールCH4内には、プラグ導電層PL4が埋め込まれている。このプラグ導電層PL4を介在して配線層IC1は、埋め込み導電層BCに電気的に接続されている。これにより埋め込み導電層BCは、n+ソース領域SRおよびp+バックゲート領域BGRと同じ電位となっている。 A plug conductive layer PL4 is embedded in the contact hole CH4. The wiring layer IC1 is electrically connected to the embedded conductive layer BC via the plug conductive layer PL4. As a result, the embedded conductive layer BC has the same potential as the n + source region SR and the p + back gate region BGR.

なお、上記以外の本実施の形態の構成は、実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、実施の形態1の要素と同じ要素について実施の形態2においても同じ符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration of the present embodiment other than the above is almost the same as the configuration of the first embodiment, the same elements as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals in the second embodiment, and the description thereof will be described. Do not repeat.

次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法について図18〜図20を用いて説明する。 Next, the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 18 to 20.

本実施の形態の半導体装置の製造方法は、まず図6および図7に示す工程を経る。この後、図18に示されるように、通常の写真製版技術およびエッチング技術により、埋め込み絶縁層BI1の上面に穴部TREが形成される。この後、半導体基板SBの主表面MSがたとえば熱酸化されることにより、半導体基板SBの主表面MSにゲート絶縁層GIが形成される。穴部TREを埋め込むように、かつゲート絶縁層GIの上に位置するように、ゲート電極層となる導電層CLが形成される。導電層CLは、たとえばドープドポリシリコンから形成される。この後、導電層CLが通常の写真製版技術およびエッチング技術によりパターニングされる。 The method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment first goes through the steps shown in FIGS. 6 and 7. After that, as shown in FIG. 18, a hole TRE is formed on the upper surface of the embedded insulating layer BI1 by ordinary photoengraving techniques and etching techniques. After that, the main surface MS of the semiconductor substrate SB is thermally oxidized, for example, to form a gate insulating layer GI on the main surface MS of the semiconductor substrate SB. A conductive layer CL to be a gate electrode layer is formed so as to embed the hole TRE and to be located on the gate insulating layer GI. The conductive layer CL is formed from, for example, doped polysilicon. After that, the conductive layer CL is patterned by ordinary photoengraving techniques and etching techniques.

図19に示されるように、上記のパターニングにより、導電層CLからゲート電極層GEと埋め込み導電層BCとが形成される。ゲート電極層GEは、一部がSTI構造ST2の上に乗り上げるように形成される。埋め込み導電層BCは、穴部TREを埋め込むように、かつ穴部TREから上方に突き出すように形成される。この後、ゲート電極層GEの側壁に側壁絶縁層SWが形成されるとともに、埋め込み導電層BCの側壁に側壁絶縁層SW2が形成される。 As shown in FIG. 19, the gate electrode layer GE and the embedded conductive layer BC are formed from the conductive layer CL by the above patterning. The gate electrode layer GE is formed so as to partially ride on the STI structure ST2. The embedded conductive layer BC is formed so as to embed the hole TRE and to protrude upward from the hole TRE. After that, the side wall insulating layer SW is formed on the side wall of the gate electrode layer GE, and the side wall insulating layer SW2 is formed on the side wall of the embedded conductive layer BC.

図20に示されるように、半導体基板SBの主表面MSにn型不純物がイオン注入などされることにより、n+ドレイン領域DRとn+ソース領域SRとが形成される。また半導体基板SBの主表面MSにp型不純物がイオン注入などされることにより、p+バックゲート領域BGR(図示せず)が形成される。p+バックゲート領域BGRは、n+ドレイン領域DRおよびn+ソース領域SRの形成後に形成されてもよく、またn+ドレイン領域DRおよびn+ソース領域SRの形成前に形成されてもよい。 As shown in FIG. 20, an n-type impurity is ion-implanted into the main surface MS of the semiconductor substrate SB to form an n + drain region DR and an n + source region SR. Further, a p + backgate region BGR (not shown) is formed by ion-implanting a p-type impurity into the main surface MS of the semiconductor substrate SB. p + back gate region BGR may be formed after the formation of the n + drain region DR and the n + source region SR, or may be formed before the formation of the n + drain region DR and the n + source region SR.

図17に示されるように、半導体基板SBの主表面MS上に、層間絶縁層IIが形成される。この後、通常の写真製版技術およびエッチング技術により層間絶縁層IIにコンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4が形成される。このコンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4のそれぞれにプラグ導電層PL1、PL2、PL3、PL4が埋め込まれる。 As shown in FIG. 17, the interlayer insulating layer II is formed on the main surface MS of the semiconductor substrate SB. After that, contact holes CH1, CH2, CH3, and CH4 are formed in the interlayer insulating layer II by ordinary photoengraving techniques and etching techniques. The plug conductive layers PL1, PL2, PL3, and PL4 are embedded in each of the contact holes CH1, CH2, CH3, and CH4.

この後、層間絶縁層IIの上面上に導電層が形成され、この導電層が通常の写真製版技術およびエッチング技術によりパターニングされる。これにより、この導電層から配線層IC1、IC2が形成される。配線層IC1は、プラグ導電層PL1を介在してn+ソース領域SRと電気的に接続するように、プラグ導電層PL2を介在してp+バックゲート領域BGRと電気的に接続するように、かつプラグ導電層PL4を介在して埋め込み導電層BCと電気的に接続するように形成される。また配線層IC2は、プラグ導電層PL3を介在してn+ドレイン領域DRと電気的に接続するように形成される。 After that, a conductive layer is formed on the upper surface of the interlayer insulating layer II, and the conductive layer is patterned by ordinary photoengraving techniques and etching techniques. As a result, the wiring layers IC1 and IC2 are formed from the conductive layer. The wiring layer IC1 is electrically connected to the n + source region SR via the plug conductive layer PL1 and is electrically connected to the p + backgate region BGR via the plug conductive layer PL2. Moreover, it is formed so as to be electrically connected to the embedded conductive layer BC via the plug conductive layer PL4. Further, the wiring layer IC2 is formed so as to be electrically connected to the n + drain region DR via the plug conductive layer PL3.

以上により、本実施の形態の半導体装置が製造される。
次に、本実施の形態の半導体装置の作用効果について図2〜図5に示す実施の形態1と対比して説明する。
As described above, the semiconductor device of the present embodiment is manufactured.
Next, the effects of the semiconductor device of this embodiment will be described in comparison with the first embodiment shown in FIGS. 2 to 5.

本発明者は、本実施の形態の構成と実施の形態1の構成とについて、電流密度分布と、ポテンシャル分布とを調べた。上記により得られた電流密度分布の結果を図21に、ポテンシャル分布の結果を図22にそれぞれ示す。 The present inventor investigated the current density distribution and the potential distribution of the configuration of the present embodiment and the configuration of the first embodiment. The results of the current density distribution obtained as described above are shown in FIG. 21, and the results of the potential distribution are shown in FIG. 22.

図21(A)は実施の形態1の電流密度分布を示し、図21(B)は本実施の形態の電流密度分布を示している。図21(A)、(B)に示されるように、本実施の形態においては、凹部TR1内に埋め込み導電層BCが配置されることによって、ソース領域SRの直下において実施の形態1よりも電流密度が低くなっていることが分かる。 FIG. 21 (A) shows the current density distribution of the first embodiment, and FIG. 21 (B) shows the current density distribution of the present embodiment. As shown in FIGS. 21 (A) and 21 (B), in the present embodiment, by arranging the embedded conductive layer BC in the recess TR1, the current is higher than that in the first embodiment directly under the source region SR. It can be seen that the density is low.

また図22(A)は実施の形態1のポテンシャル分布を示し、図22(B)は本実施の形態のポテンシャル分布を示している。図22(A)、(B)に示されるように、本実施の形態においては、凹部TR1内に埋め込み導電層BCが配置されることによって、ソース領域SRの直下において実施の形態1よりもポテンシャルが低くなっていることが分かる。 Further, FIG. 22 (A) shows the potential distribution of the first embodiment, and FIG. 22 (B) shows the potential distribution of the present embodiment. As shown in FIGS. 22 (A) and 22 (B), in the present embodiment, by arranging the embedded conductive layer BC in the recess TR1, the potential is higher than that of the first embodiment directly under the source region SR. Can be seen to be low.

図21の結果から、本実施の形態では、凹部TR1内に埋め込み導電層BCが配置されたことにより、STI構造ST1の近傍をホール電流がさらに流れにくくなっている。これにより図22に示すように、n+ソース領域SRの下端のSTI構造ST1近傍でのp型ボディ領域WR4の電位の持ち上がりがさらに抑制されている。この電位上昇の抑制効果により、図22に示すように、n+ソース領域SRの下全体の電位上昇もさらに抑制される。この一連の効果により、本実施の形態においては実施の形態1に比べてオン耐圧BVONが改善できる。 From the results of FIG. 21, in the present embodiment, since the embedded conductive layer BC is arranged in the recess TR1, the hall current is more difficult to flow in the vicinity of the STI structure ST1. As a result, as shown in FIG. 22, the rise of the potential of the p-type body region WR4 in the vicinity of the STI structure ST1 at the lower end of the n + source region SR is further suppressed. Due to this effect of suppressing the potential increase, as shown in FIG. 22, the potential increase of the entire lower part of the n + source region SR is also further suppressed. Due to this series of effects, the on-voltage BV ON can be improved in the present embodiment as compared with the first embodiment.

(実施の形態3)
図23に示されるように、本実施の形態の半導体装置の構成は、実施の形態1の構成と比較して、STI構造ST1(凹部TR1、埋め込み絶縁層BI1)が複数のn+ソース領域SRおよび複数のp+バックゲート領域BGRをチャネル幅方向へ横断する点において異なっている。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 23, in the configuration of the semiconductor device of the present embodiment, the STI structure ST1 (recess TR1, embedded insulating layer BI1) has a plurality of n + source regions SR as compared with the configuration of the first embodiment. And they differ in that they traverse multiple p + backgate regions BGR in the channel width direction.

STI構造ST1(凹部TR1、埋め込み絶縁層BI1)のチャネル幅方向の寸法は、たとえばn+ドレイン領域DRのチャネル幅方向の寸法よりも小さい。この場合、STI構造ST1(凹部TR1、埋め込み絶縁層BI1)のチャネル幅方向の両端は、チャネル幅方向に並ぶ複数のn+ソース領域SRのうち最も外側に位置するn+ソース領域SR(以下、最端部ソース領域SRと称する)内に達していてもよい。これによりSTI構造ST1(凹部TR1)は、チャネル幅方向に並ぶ複数のn+ソース領域SRのすべてを分割している。 The dimension of the STI structure ST1 (recess TR1, embedded insulating layer BI1) in the channel width direction is smaller than, for example, the dimension of n + drain region DR in the channel width direction. In this case, both ends of the STI structure ST1 (recess TR1, embedded insulating layer BI1) in the channel width direction are the outermost n + source region SRs (hereinafter, hereinafter, among a plurality of n + source region SRs arranged in the channel width direction). It may reach within the outermost source area SR). As a result, the STI structure ST1 (recess TR1) divides all of the plurality of n + source regions SR arranged in the channel width direction.

この構成においては、図5に示されるように、STI構造ST1(凹部TR1、埋め込み絶縁層BI1)により、n+ソース領域SRは2つに分割されている。また図24に示されるように、STI構造ST1(凹部TR1、埋め込み絶縁層BI1)により、p+バックゲート領域BGRも2つに分割されている。 In this configuration, as shown in FIG. 5, the n + source region SR is divided into two by the STI structure ST1 (recess TR1, embedded insulating layer BI1). Further, as shown in FIG. 24, the p + back gate region BGR is also divided into two by the STI structure ST1 (recess TR1, embedded insulating layer BI1).

なお、上記以外の本実施の形態の構成は、実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、実施の形態1の要素と同じ要素について実施の形態2においても同じ符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration of the present embodiment other than the above is almost the same as the configuration of the first embodiment, the same elements as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals in the second embodiment, and the description thereof will be described. Do not repeat.

また図25に示されるように、STI構造ST1(凹部TR1、埋め込み絶縁層BI1)のチャネル幅方向の寸法は、n+ドレイン領域DRのチャネル幅方向の寸法と同じでもよい。この場合、STI構造ST1(凹部TR1、埋め込み絶縁層BI1)のチャネル幅方向の端部は、最端部ソース領域SRよりもさらに外側に位置するp+バックゲート領域BGR(以下、最端部バックゲート領域と称する)内に達していてもよい。 Further, as shown in FIG. 25, the dimensions of the STI structure ST1 (recess TR1, embedded insulating layer BI1) in the channel width direction may be the same as the dimensions of the n + drain region DR in the channel width direction. In this case, the end of the STI structure ST1 (recess TR1, embedded insulating layer BI1) in the channel width direction is p + back gate region BGR (hereinafter, the end back) located further outside the end source region SR. It may reach within the gate area).

また図26に示されるように、STI構造ST1(凹部TR1、埋め込み絶縁層BI1)のチャネル幅方向の寸法は、n+ドレイン領域DRのチャネル幅方向の寸法よりも大きくてもよい。この場合、STI構造ST1(凹部TR1、埋め込み絶縁層BI1)のチャネル幅方向の端部は、最端部バックゲート領域BGRのチャネル幅方向における最も外側の端に達していてもよい。 Further, as shown in FIG. 26, the dimension of the STI structure ST1 (recess TR1, embedded insulating layer BI1) in the channel width direction may be larger than the dimension of the n + drain region DR in the channel width direction. In this case, the end portion of the STI structure ST1 (recess TR1, embedded insulating layer BI1) in the channel width direction may reach the outermost end in the channel width direction of the outermost end back gate region BGR.

図23、図25および図26に示される構成によれば、チャネル幅方向にSTI構造ST1(凹部TR1)を複数個に分割する必要がないため、実施の形態1に比較してレイアウトおよびプロセスが容易となる。 According to the configurations shown in FIGS. 23, 25 and 26, it is not necessary to divide the STI structure ST1 (recessed TR1) into a plurality of pieces in the channel width direction, so that the layout and process are different from those of the first embodiment. It will be easy.

また図23の構成とすることにより、チャネル幅方向に並ぶ複数のn+ソース領域SRのすべてにSTI構造ST1を形成することができる。これにより、チャネル幅方向に並ぶ複数のn+ソース領域SRのすべてにおいて、図16で説明したようにホール電流がソース領域SRに入る経路を減少させることができるため、オン耐圧BVONを向上させることが可能となる。 Further, by adopting the configuration of FIG. 23, the STI structure ST1 can be formed in all of the plurality of n + source region SRs arranged in the channel width direction. Thus, in all of the plurality of n + source regions SR arranged in the channel width direction, since the hole current as described with reference to FIG. 16, it is possible to reduce the route to enter the source region SR, improve the on-state breakdown voltage BV ON It becomes possible.

また図25の構成とすることにより、ドレインとソースとの間の電流経路の全体にSTI構造ST1を配置することができる。 Further, by adopting the configuration of FIG. 25, the STI structure ST1 can be arranged in the entire current path between the drain and the source.

また図26の構成とすることにより、ドレインとソースとの間の電流が流れる領域に対してレイアウトおよびプロセス上のばらつきの影響がなくなるため、確実にホール電流経路にSTI構造ST1を配置することができる。 Further, by adopting the configuration of FIG. 26, the influence of layout and process variations on the region where the current flows between the drain and the source is eliminated, so that the STI structure ST1 can be surely arranged in the hall current path. can.

図23〜図26の構成から、STI構造ST1(凹部TR1)のチャネル幅方向における端部は、最端部ソース領域SR内から、その最端部バックゲート領域BGRのチャネル幅方向における最も外側の端までの領域に位置していればよい。 From the configurations of FIGS. 23 to 26, the end portion of the STI structure ST1 (recess TR1) in the channel width direction is the outermost portion of the STI structure ST1 (recess TR1) in the channel width direction from the inside of the endmost source region SR. It suffices to be located in the area up to the edge.

また図23のV−V線に沿う断面が図17に示す構成を有し、かつ図23のXXIV−XXIV線に沿う断面が図27に示す構成を有していてもよい。 Further, the cross section along the VV line of FIG. 23 may have the configuration shown in FIG. 17, and the cross section along the XXIV-XXIV line of FIG. 23 may have the configuration shown in FIG. 27.

図17および図27に示されるように、STI構造ST1の凹部TR1内にソース電位の埋め込み導電層BCが挿入されている。この埋め込み導電層BCが、図23において複数のn+ソース領域SRおよび複数のp+バックゲート領域BGRをチャネル幅方向へ横断している。 As shown in FIGS. 17 and 27, the source potential embedded conductive layer BC is inserted into the recess TR1 of the STI structure ST1. The embedded conductive layer BC traverses a plurality of n + source region SRs and a plurality of p + backgate regions BGR in the channel width direction in FIG. 23.

また図17および図27に示される配線層IC1と埋め込み導電層BCとを電気的に接続するコンタクトホールCH4(プラグ導電層PL4)も、図23において複数のn+ソース領域SRおよび複数のp+バックゲート領域BGRをチャネル幅方向へ横断している。 Further, the contact hole CH4 (plug conductive layer PL4) that electrically connects the wiring layer IC1 and the embedded conductive layer BC shown in FIGS. 17 and 27 also has a plurality of n + source regions SR and a plurality of p + in FIG. 23. It traverses the backgate region BGR in the channel width direction.

なお上記以外の図27の構成は、図24の構成とほぼ同じであるため、図24に示す要素と同じ要素について図27においても同じ符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration of FIG. 27 other than the above is almost the same as the configuration of FIG. 24, the same reference numerals are given to the same elements as those shown in FIG. 24 in FIG. 27, and the description thereof will not be repeated.

(変形例)
図28に示されるように、コンタクトホールCH5が層間絶縁層IIを貫通して埋め込み絶縁層BI1内に延びており、そのコンタクトホールCH5内にプラグ導電層PL5が充填されていてもよい。これによりプラグ導電層PL5は、凹部TR1内に延びている。このプラグ導電層PL5は、配線層IC1に電気的に接続されることにより、n+ソース領域SRおよびp+バックゲート領域BGRと同じ電位を有している。
(Modification example)
As shown in FIG. 28, the contact hole CH5 may penetrate the interlayer insulating layer II and extend into the embedded insulating layer BI1, and the contact hole CH5 may be filled with the plug conductive layer PL5. As a result, the plug conductive layer PL5 extends into the recess TR1. The plug conductive layer PL5 has the same potential as the n + source region SR and the p + back gate region BGR by being electrically connected to the wiring layer IC1.

なお上記以外の図28の構成は、図5の構成とほぼ同じであるため、図5に示す要素と同じ要素について図28においても同じ符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration of FIG. 28 other than the above is almost the same as the configuration of FIG. 5, the same reference numerals are given to the same elements as those shown in FIG. 5 in FIG. 28, and the description thereof will not be repeated.

また図28の構成の製造方法は、図6〜図10に示す実施の形態1の工程と同様の工程を経る。この後、図28に示されるように、半導体基板SBの主表面MS上に、層間絶縁層IIが形成される。この後、通常の写真製版技術およびエッチング技術により層間絶縁層IIにコンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH5が同時に形成される。 Further, the manufacturing method having the configuration of FIG. 28 goes through the same steps as those of the first embodiment shown in FIGS. 6 to 10. After that, as shown in FIG. 28, the interlayer insulating layer II is formed on the main surface MS of the semiconductor substrate SB. After that, contact holes CH1, CH2, CH3, and CH5 are simultaneously formed in the interlayer insulating layer II by ordinary photoengraving techniques and etching techniques.

このコンタクトホールCH5の形成時におけるオーバーエッチングにより、STI構造ST1の埋め込み絶縁層BI1がエッチングされる。これによりコンタクトホールCH5が凹部TR1の内部に延びるように形成される。 The embedded insulating layer BI1 of the STI structure ST1 is etched by the overetching at the time of forming the contact hole CH5. As a result, the contact hole CH5 is formed so as to extend inside the recess TR1.

この後、コンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH5のそれぞれにプラグ導電層PL1、PL2、PL3、PL5が埋め込まれる。 After that, the plug conductive layers PL1, PL2, PL3, and PL5 are embedded in the contact holes CH1, CH2, CH3, and CH5, respectively.

この後、層間絶縁層IIの上面上に導電層が形成され、この導電層が通常の写真製版技術およびエッチング技術によりパターニングされる。これにより、この導電層から配線層IC1、IC2が形成される。配線層IC1は、プラグ導電層PL1を介在してn+ソース領域SRと電気的に接続するように、プラグ導電層PL2を介在してp+バックゲート領域BGRと電気的に接続するように、かつプラグ導電層PL5と電気的に接続するように形成される。また配線層IC2は、プラグ導電層PL3を介在してn+ドレイン領域DRと電気的に接続するように形成される。 After that, a conductive layer is formed on the upper surface of the interlayer insulating layer II, and the conductive layer is patterned by ordinary photoengraving techniques and etching techniques. As a result, the wiring layers IC1 and IC2 are formed from the conductive layer. The wiring layer IC1 is electrically connected to the n + source region SR via the plug conductive layer PL1 and is electrically connected to the p + backgate region BGR via the plug conductive layer PL2. Moreover, it is formed so as to be electrically connected to the plug conductive layer PL5. Further, the wiring layer IC2 is formed so as to be electrically connected to the n + drain region DR via the plug conductive layer PL3.

以上により、図28に示す半導体装置が製造される。
図28に示す半導体装置によれば、簡易な製造プロセスで凹部TR1内に、ソース電位のプラグ導電層PL5を形成することができる。
As described above, the semiconductor device shown in FIG. 28 is manufactured.
According to the semiconductor device shown in FIG. 28, the source potential plug conductive layer PL5 can be formed in the recess TR1 by a simple manufacturing process.

このコンタクトホールCH5およびプラグ導電層PL5は、チャネル幅方向に並ぶ複数のn+ソース領域SRごとに分割して設けられていてもよい。またコンタクトホールCH5およびプラグ導電層PL5は、チャネル幅方向に並ぶ複数のn+ソース領域SRを横断するように設けられていてもよい。 The contact hole CH5 and the plug conductive layer PL5 may be provided separately for each of a plurality of n + source regions SR arranged in the channel width direction. Further, the contact hole CH5 and the plug conductive layer PL5 may be provided so as to cross a plurality of n + source regions SR arranged in the channel width direction.

なお図2および図3においては、平面視にてSTI構造ST1がp+バックゲート領域BGRに達する構成について説明したが、図29に示されるようにSTI構造ST1はn+ソース領域SR内のみに配置され、平面視においてp+バックゲート領域BGRに達していなくてもよい。この場合、半導体基板SBの主表面MSにおいて、STI構造ST1の全周をn+ソース領域SRが取り囲んでおり、STI構造ST1とp+バックゲート領域BGRとの間にはn+ソース領域SRが位置している。 Note that, in FIGS. 2 and 3, the configuration in which the STI structure ST1 reaches the p + backgate region BGR in a plan view has been described, but as shown in FIG. 29, the STI structure ST1 is located only in the n + source region SR. It is arranged and does not have to reach the p + backgate region BGR in plan view. In this case, in the main surface MS of the semiconductor substrate SB, the entire circumference of the STI structure ST1 is surrounded by the n + source region SR, and the n + source region SR is between the STI structure ST1 and the p + backgate region BGR. positioned.

上記の実施の形態においてはnチャネルMOSトランジスタについて説明したが、STI構造ST1はpチャネルMOSトランジスタにも同様に適用され得る。具体的には、p+ソース領域に上記STI構造ST1と同様の構造が形成されても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Although the n-channel MOS transistor has been described in the above embodiment, the STI structure ST1 can be similarly applied to the p-channel MOS transistor. Specifically, even if a structure similar to the STI structure ST1 is formed in the p + source region, the same effect as that of the embodiment can be obtained.

また上記の実施の形態においてはMOSトランジスタについて説明したが、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)のエミッタ領域にSTI構造ST1が形成されていてもよい。具体的には、IGBTにおいては、図4、図5、図17、図24、図27および図28におけるn+ドレイン領域DRがp+コレクタ領域に置き換えられ、n+ソース領域SRがn+エミッタ領域に置き換えられる。 Further, although the MOS transistor has been described in the above embodiment, the STI structure ST1 may be formed in the emitter region of the IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Specifically, in the IGBT, the n + drain region DR in FIGS. 4, 5, 17, 24, 27 and 28 is replaced with the p + collector region, and the n + source region SR is n + emitter. Replaced by an area.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.

ANC アナログ回路、BC 埋め込み導電層、BGR バックゲート領域、BI1,BI2 埋め込み絶縁層、BL n型埋め込み領域、CH1,CH2,CH3,CH4,CH5 コンタクトホール、CL 導電層、DR,DRA,DRB,DRC n+ドレイン領域、DRC ドライバ回路、EP p型エピタキシャル領域、GE,GEA,GEB,GEC ゲート電極層、GI ゲート絶縁層、IC1,IC2 配線層、II 層間絶縁層、IOC 入出力回路、LOC ロジック回路、MS 主表面、PC 電源回路、PDC プリドライバ回路、PL1,PL2,PL3,PL4,PL5 プラグ導電層、PWC 電源回路、SB 半導体基板、SBR 基板領域、SR n+ソース領域、SRA 第1領域、SRB 第2領域、ST1,ST2 STI構造、SW,SW2 側壁絶縁層、TR MOSトランジスタ、TR1 凹部、TR2 溝、TRE 穴部、WR1,WR2 p型ウエル領域、WR3 n型ドリフト領域、WR4 p型ボディ領域。 ANC analog circuit, BC embedded conductive layer, BGR backgate region, BI1, BI2 embedded insulating layer, BLn type embedded region, CH1, CH2, CH3, CH4, CH5 contact hole, CL conductive layer, DR, DRA, DRB, DRC n + drain region, DRC driver circuit, EP p-type epitaxial region, GE, GEA, GEB, GEC gate electrode layer, GI gate insulation layer, IC1, IC2 wiring layer, II interlayer insulation layer, IOC input / output circuit, LOC logic circuit , MS main surface, PC power supply circuit, PDC pre-driver circuit, PL1, PL2, PL3, PL4, PL5 plug conductive layer, PWC power supply circuit, SB semiconductor substrate, SBR substrate region, SR n + source region, SRA 1st region, SRB 2nd region, ST1, ST2 STI structure, SW, SW2 side wall insulation layer, TR MOS transistor, TR1 recess, TR2 groove, TRE hole, WR1, WR2 p-type well region, WR3 n-type drift region, WR4 p-type body region.

Claims (11)

主表面を有する半導体基板と、
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ部を有する素子と、を備え、
前記素子は、
前記主表面において前記素子のチャネル長方向に互いに並ぶ第1部分および第2部分を有し、かつドレインおよびコレクタのいずれかである第1不純物領域と、
前記第1部分と前記第2部分とに挟まれるように前記主表面に配置された第1導電型の少なくとも1つのバックゲート領域と、
前記主表面において前記素子のチャネル幅方向に前記少なくとも1つのバックゲート領域と隣り合い、かつソースおよびエミッタのいずれかである第2導電型の少なくとも1つの第2不純物領域と、を含み、
前記少なくとも1つの第2不純物領域は、前記主表面に配置された第1領域と、前記主表面に配置されかつ前記第1領域よりも前記第2部分の近くに位置する第2領域とを有し、さらに
前記第1領域と前記第2領域との間において前記主表面から前記第1領域および前記第2領域よりも深い位置まで延びる絶縁層を備える、半導体装置。
A semiconductor substrate with a main surface and
An element having an insulated gate type field effect transistor section is provided.
The element is
A first impurity region on the main surface that has first and second portions aligned with each other in the channel length direction of the device and is either a drain or a collector.
At least one back gate region of the first conductive type arranged on the main surface so as to be sandwiched between the first portion and the second portion.
The main surface comprises at least one second impurity region of the second conductive type adjacent to the at least one backgate region in the channel width direction of the device and which is either a source or an emitter.
The at least one second impurity region has a first region arranged on the main surface and a second region arranged on the main surface and located closer to the second portion than the first region. Further, a semiconductor device comprising an insulating layer extending from the main surface between the first region and the second region to a position deeper than the first region and the second region.
前記絶縁層は、前記主表面において前記少なくとも1つのバックゲート領域に達するように配置されており、
前記第1領域と前記第2領域とは前記絶縁層により互いに分割されている、請求項1に記載の半導体装置。
The insulating layer is arranged on the main surface so as to reach the at least one backgate region.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first region and the second region are separated from each other by the insulating layer.
前記半導体基板は、前記第1領域と前記第2領域との間において前記主表面に配置された凹部を有し、
前記絶縁層は、前記凹部の内部全体を埋め込む、請求項1に記載の半導体装置。
The semiconductor substrate has recesses arranged on the main surface between the first region and the second region.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer embeds the entire inside of the recess.
前記半導体基板は、前記第1領域と前記第2領域との間において前記主表面に配置された凹部を有し、
前記凹部の内部に配置され、かつ前記少なくとも1つの第2不純物領域と電気的に接続された埋め込み導電層をさらに備え、
前記絶縁層は、前記凹部の壁面と前記埋め込み導電層との間に配置されている、請求項1に記載の半導体装置。
The semiconductor substrate has recesses arranged on the main surface between the first region and the second region.
Further comprising an embedded conductive layer disposed inside the recess and electrically connected to the at least one second impurity region.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer is arranged between the wall surface of the recess and the embedded conductive layer.
前記絶縁層の前記チャネル幅方向の寸法は、前記第1不純物領域の前記チャネル幅方向の寸法よりも短い、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the dimension of the insulating layer in the channel width direction is shorter than the dimension of the first impurity region in the channel width direction. 前記絶縁層の前記チャネル幅方向の寸法は、前記第1不純物領域の前記チャネル幅方向の寸法と同じである、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the dimension of the insulating layer in the channel width direction is the same as the dimension of the first impurity region in the channel width direction. 前記絶縁層の前記チャネル幅方向の寸法は、前記第1不純物領域の前記チャネル幅方向の寸法よりも長い、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the dimension of the insulating layer in the channel width direction is longer than the dimension of the first impurity region in the channel width direction. 前記少なくとも1つのバックゲート領域は、前記チャネル幅方向に並んだ複数のバックゲート領域を有し、
前記少なくとも1つの第2不純物領域は、前記チャネル幅方向に並んだ複数の第2不純物領域を有し、
前記複数のバックゲート領域と前記複数の第2不純物領域とは、前記バックゲート領域と前記第2不純物領域とが交互に並ぶように配置されている、請求項1に記載の半導体装置。
The at least one backgate region has a plurality of backgate regions arranged in the channel width direction.
The at least one second impurity region has a plurality of second impurity regions arranged in the channel width direction.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of back gate regions and the plurality of second impurity regions are arranged so that the back gate regions and the second impurity regions are arranged alternately.
前記絶縁層は、前記チャネル幅方向に並ぶ前記複数の第2不純物領域を横断している、請求項8に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8, wherein the insulating layer crosses the plurality of second impurity regions arranged in the channel width direction. 半導体基板の主表面に凹部を形成する工程と、
前記凹部内に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体基板の前記主表面に、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ部を有する素子を形成する工程と、を備え、
前記素子を形成する工程は、
前記主表面にて前記素子のチャネル長方向に互いに並ぶ第1部分および第2部分を有し、かつドレインおよびコレクタのいずれかである第1不純物領域を形成する工程と、
前記第1部分と前記第2部分とに挟まれるように前記主表面に配置された第1導電型の少なくとも1つのバックゲート領域を形成する工程と、
前記主表面において前記素子のチャネル幅方向に前記少なくとも1つのバックゲート領域と隣り合い、かつソースおよびエミッタのいずれかである第2導電型の少なくとも1つの第2不純物領域を形成する工程と、を含み、
前記少なくとも1つの第2不純物領域は、第1領域と、前記第1領域よりも前記第2部分の近くに位置する第2領域とを前記主表面に有するように形成され、
前記第1領域と前記第2領域とは、前記絶縁層が埋め込まれた前記凹部を挟み、かつ前記凹部よりも浅くなるように形成される、半導体装置の製造方法。
The process of forming recesses on the main surface of the semiconductor substrate and
The step of forming an insulating layer in the recess and
A step of forming an element having an insulated gate type field effect transistor portion on the main surface of the semiconductor substrate is provided.
The step of forming the element is
A step of forming a first impurity region having a first portion and a second portion aligned with each other in the channel length direction of the element on the main surface and being either a drain or a collector.
A step of forming at least one back gate region of the first conductive type arranged on the main surface so as to be sandwiched between the first portion and the second portion.
A step of forming at least one second impurity region of the second conductive type, which is adjacent to the at least one backgate region in the channel width direction of the element on the main surface and is either a source or an emitter. Including
The at least one second impurity region is formed so as to have a first region and a second region located closer to the second portion than the first region on the main surface.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first region and the second region are formed so as to sandwich the recess in which the insulating layer is embedded and to be shallower than the recess.
前記主表面上に位置するように、かつ前記凹部内に位置するように導電層を形成する工程と、
前記導電層をパターニングすることにより、前記素子に含まれるゲート電極層と、前記凹部内を埋め込みかつ前記少なくとも1つの第2不純物領域と電気的に接続された埋め込み導電層とを前記導電層から形成する工程をさらに備える、請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
A step of forming a conductive layer so as to be located on the main surface and in the recess.
By patterning the conductive layer, a gate electrode layer included in the element and an embedded conductive layer embedded in the recess and electrically connected to the at least one second impurity region are formed from the conductive layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, further comprising a step of performing.
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