JPH03290948A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH03290948A
JPH03290948A JP40219290A JP40219290A JPH03290948A JP H03290948 A JPH03290948 A JP H03290948A JP 40219290 A JP40219290 A JP 40219290A JP 40219290 A JP40219290 A JP 40219290A JP H03290948 A JPH03290948 A JP H03290948A
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Abstract

PURPOSE:To obtain a semiconductor device having a reduced parasitic resistance and a high speed-power product by a method wherein a silicon single crystal layer is formed on a substrate on which a silicon oxide film is formed and U-shaped trenches which reach the substrate are formed from the surface of the silicon single crystal layer and buried layers are buried in the U-shaped trenches with insulating films therebetween. CONSTITUTION:An Si oxide film 203 is formed on the surface of an Si substrate 201 and a single crystal substrate is put on the surface of the film 203 and bonded to the surface by compression and polished. Then a buried layer 212 and an Si epitaxial film 213 are formed. After that, U-shaped trenches 231 which pierce through the film 213, the layer 212 and the film 203 and reach the substrate 201 are formed. After Si oxide films 233 are formed on the side wall surfaces of the trenches 231 only, polycrystalline Si layers 234 are formed in the trenches 231. With this constitution, soft-error strength can be improved, a parasitic resistance can be reduced and a speed-power product can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[0001] [0001]

【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は半導体装置に関し、特にSOI  (Sili
con  On  In5ulator)構造とU字状
の溝(以後、U溝と記す)構造の絶縁分離領域とを有す
る半導体装置に関する。 [0002] r従来の技術】 シリコン半導体装置が高速化されるに伴ない、半導体素
子を形成する拡散層等の寄生容量の低減方法が重要にな
ってきた。SOI構造は寄生容量を低減する有力な方法
である。SOI構造では、絶縁物からなる基板あるいは
膜の上にシリコン単結晶膜が形成されている。このシリ
コン単結晶膜に半導体素子が形成されている。 [0003] SOI構造の当初のもは、5O3(Silicon  
On  5apphireor  5pinel)構造
であった。これは、サファイアあるいはスピネルを基板
とし、その表面にシリコンをヘテロエピタキシャル成長
させた構造である。しかしながらこれは、経済性という
面で不利であった。それ以上に、これらの基板とシリコ
ン単結晶膜との熱膨張係数が違いすぎるため、取扱いが
難かしく加工性に難があるという大きな問題点があった
。 [0004] その後、半導体素子の微細化の進展にともない、α粒子
に誘起されるソフトエラーに対する耐性の向上が重要に
なってきた。また半導体素子の微細化の進展にともない
、3次元デバイスの研究開発が進められてきた。これら
の潮流に伴ない、SO8とは異なる新たな構造のSOI
構造が出現した。 [0005] これら最近のSOI構造は3種類ある。第1の構造では
、表面に絶縁膜が形成されたシリコン基板の上に、シリ
コン単結晶膜が形成されている。これの形成方法は以下
の方法からなる。シリコン単結晶表面に絶縁膜が形成さ
れ、その表面に非晶質シリコンあるいは多結晶シリコン
からなる堆積膜が形成され、この堆積膜は例えばレーザ
照射により単結晶化される。この構造では、シリコン単
結晶膜の結晶性に難がある。 [0006] 最近のSOIの第2の構造では、シリコン単結晶基板の
表面から浅い部分に、シリコン酸化膜が形成されている
。これは、SIMOX (Separat 1onby
  IMplanted  Oxygen)と呼ばれテ
ィる。これは、シリコン単結晶基板の表面に1017〜
1011018Cの酸素を高エネルギーでイオン注入し
1300℃前後の高温でアニールすることにより、得ら
れる。この構造での表面のシリコン単結晶層における転
位密度の最小値は104cm−2である。このときのシ
リコン酸化膜の膜厚は高々200nm程度である。SI
MOX構造を実デバイスに採用するには、2つの障壁が
ある。第1の障壁は経済性である。SIMOX構造を実
デバイスに用いるとすると、シリコン酸化膜の膜厚は厚
くする必要がある。寄生容量を低減するためには、表面
のシリコン単結晶層の下のシリコン酸化膜の膜厚は厚い
方が良い。これは、経済性を度外視すれば、イオン注入
、高温アニール、シリコンのエピタキシャル成長からな
る操作を複数回繰返すことにより実現できる。第2の障
壁は結晶欠陥に起因する接合リークである。この構造で
の表面のシリコン単結晶層中には酸素がガウス分布して
いる。SIMOX構造の形成段階での転位の存在に加え
て、ガウス分布した酸素の析出が600〜700℃での
温度で起ることにより、積層欠陥が発生するとともに新
たな転位が発生する。 [0007] 最近(7)SOI(7)第3の構造には、BESOI 
 (Bonding  and  Etch  bac
k  SOIの略)と呼ばれる構造がある。この構造で
は、表面にシリコン酸化膜が形成された基板に、シリコ
ン単結晶基体が熱圧着されている。この構造は、シリコ
ン酸化膜上のシリコン単結晶の結晶欠陥密度が低く、安
価に製造できる。 [0008] ショットキー・クランプ型のIKビットのECL  R
AMのセルに上述のBESOIを採用した例が、アイ・
イー・デイ−・エム テクニカル ダイジェスト198
8年、870〜872ページ(IEDM  Tech、
Digest、pp870−872.1988)に報告
されている。この報告におけるこの構造の採用目的は、
α粒子に誘起されるソフトエラー耐性の向上と、寄生容
量の低減である。例えば、シリコン基板とコレクタ領域
との間の寄生容量は、通常のU溝構造を採用した場合に
比べて、1/4程度に低減される。シリコン基板とコレ
クタ領域との間の寄生容量は、バイパーラ素子全体の6
0〜70%を占めている。図13はこの報告における半
導体装置の略断面図である。 [0009] この半導体装置の構成は、以下のようになっている。例
えばP型のシリコン基板101の表面には、膜厚1μm
程度のシリコン酸化膜103が形成されている。シリコ
ン酸化膜103表面に熱圧着されたシリコ・ン単結晶基
体はさらに研削(etch  back )により薄く
され、これにN型の不純物が導入され、これはN 型の
埋込み層112となる。埋込み層112表面にシリコン
のN−型のシリコンエピタキシャル膜113が堆積され
ている。この場合のシリコン単結晶層は、埋込み層11
2およびシリコンエピタキシャル膜113によって構成
される。 シリコンエピタキシャル膜113表面の所定位置からシ
リコン酸化膜103達するU溝131が設けられている
。U溝131の側壁表面には、側壁絶縁膜132が設け
られている。側壁絶縁膜132の膜厚はシリコン酸化膜
103の膜厚より薄い。U溝131の内部には、側壁絶
縁膜132を介して多結晶シリコン134が埋込まれて
いる。シリコンエピタキシャル膜113表面には、Nu
領域141、P 型のベース領域142.およびN 型
のエミッタ領域143が設けられ1からなる。広義のコ
レクタ領域は、拡散領域が形成されずに残された部分の
シリコンエピタキシャル膜113.埋込み層112.お
よびN 型領域141からなる。シリコンエピタキシャ
ル膜113.N  型領域141.P  型のベース領
域142.N  型のエミッタ領域143.およびU溝
131の表面には、表面保護膜148が設けられている
。表面保護膜148のN 型領域141.P  型のベ
ース領域142.N  型のエミッタ領域143.およ
びシリコンエピタキシャル膜113に形成された開口部
を介して、コレクタ電極151.ベース電極152、エ
ミッタ電極153.およびショットキー電極154が設
けられている。 [0010] 広義のコレクタ領域と基板との間の寄生容量(Co8)
は、広義のコレクタ領域の底面と基板との間の寄生容量
(C)および広義のコレクタ領域の側面とC5(B) 基板との間の寄生容量(C)の和である。上述の半導体
装置にけるC65(BO2(S) )は、シリコン基板101と広義のコレクタ領域との間
の厚いシリコン酸化膜103の存在により、通常のバイ
ポーラ半導体装置より低減する。上述の半導体装置にけ
るC   は通常のバイポーラ半導体装置と同じである
。このC65(B)のC3(S) 低減により、Ccsは通常のバイポーラ半導体装置の1
/4程度になる。なおこのCは、広義のコレクタ領域の
側面と多結晶シリコン134との間に形成さC5(S) れる容量(Co工)、および多結晶シリコン134とシ
リコン基板101との間に形成される容量(C18)か
ら構成される。絶縁膜の膜厚、および対向面積の違いか
ら、Co1)CIsとなっている。 [0011]
The present invention relates to semiconductor devices, and particularly to SOI (Sili
The present invention relates to a semiconductor device having an insulating isolation region having a U-shaped groove (hereinafter referred to as a U-groove) structure. [0002]Related Art As the speed of silicon semiconductor devices increases, methods for reducing parasitic capacitance of diffusion layers and the like forming semiconductor elements have become important. SOI structure is an effective way to reduce parasitic capacitance. In the SOI structure, a silicon single crystal film is formed on a substrate or film made of an insulator. A semiconductor element is formed on this silicon single crystal film. [0003] The original SOI structure was 5O3 (Silicon
It had a 5apphireor 5pinel) structure. This is a structure in which silicon is grown heteroepitaxially on the surface of a sapphire or spinel substrate. However, this was disadvantageous in terms of economy. More than that, there was a major problem in that the thermal expansion coefficients of these substrates and the silicon single crystal film were too different, making them difficult to handle and difficult to process. [0004] Subsequently, with the progress of miniaturization of semiconductor devices, it has become important to improve resistance to soft errors induced by α particles. Further, with the progress of miniaturization of semiconductor elements, research and development of three-dimensional devices has been progressing. Along with these trends, SOI with a new structure different from SO8
A structure has emerged. [0005] There are three types of these recent SOI structures. In the first structure, a silicon single crystal film is formed on a silicon substrate on which an insulating film is formed. The method for forming this consists of the following method. An insulating film is formed on the surface of a silicon single crystal, a deposited film made of amorphous silicon or polycrystalline silicon is formed on the surface, and this deposited film is made into a single crystal by, for example, laser irradiation. In this structure, the crystallinity of the silicon single crystal film is difficult. [0006] In a recent second SOI structure, a silicon oxide film is formed in a shallow portion from the surface of a silicon single crystal substrate. This is SIMOX (Separat 1onby
It is called IMplanted Oxygen. This is 1017~ on the surface of a silicon single crystal substrate.
It is obtained by ion-implanting 1011018C oxygen at high energy and annealing at a high temperature of around 1300°C. In this structure, the minimum value of the dislocation density in the silicon single crystal layer on the surface is 104 cm-2. The thickness of the silicon oxide film at this time is approximately 200 nm at most. S.I.
There are two barriers to adopting the MOX structure in actual devices. The first barrier is economics. If the SIMOX structure is to be used in an actual device, the thickness of the silicon oxide film must be increased. In order to reduce parasitic capacitance, it is better that the silicon oxide film under the surface silicon single crystal layer be thicker. This can be achieved by repeating operations consisting of ion implantation, high-temperature annealing, and epitaxial growth of silicon multiple times, if economic efficiency is not considered. The second barrier is junction leakage caused by crystal defects. In this structure, oxygen has a Gaussian distribution in the silicon single crystal layer on the surface. In addition to the presence of dislocations during the formation stage of the SIMOX structure, the precipitation of oxygen in a Gaussian distribution at temperatures of 600-700° C. causes stacking faults and the generation of new dislocations. [0007] Recently (7) SOI (7) The third structure includes BESOI
(Bonding and Etch back
There is a structure called SOI (abbreviation for SOI). In this structure, a silicon single crystal base is thermocompression bonded to a substrate on which a silicon oxide film is formed. This structure has a low crystal defect density in the silicon single crystal on the silicon oxide film, and can be manufactured at low cost. [0008] Schottky clamp type IK bit ECL R
An example of adopting the above-mentioned BESOI in an AM cell is I.
EDM Technical Digest 198
8, pp. 870-872 (IEDM Tech,
Digest, pp870-872.1988). The purpose of this structure in this report is to
These are improved resistance to soft errors induced by alpha particles and reduced parasitic capacitance. For example, the parasitic capacitance between the silicon substrate and the collector region is reduced to about 1/4 compared to when a normal U-groove structure is adopted. The parasitic capacitance between the silicon substrate and the collector region is 6
It accounts for 0 to 70%. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device in this report. [0009] The configuration of this semiconductor device is as follows. For example, the surface of the P-type silicon substrate 101 has a film thickness of 1 μm.
A silicon oxide film 103 of about 100 mL is formed. The silicon single crystal substrate thermocompressed onto the surface of the silicon oxide film 103 is further thinned by etching back, and an N-type impurity is introduced into it, which becomes an N-type buried layer 112. An N − type silicon epitaxial film 113 is deposited on the surface of the buried layer 112 . In this case, the silicon single crystal layer is the buried layer 11.
2 and a silicon epitaxial film 113. A U-groove 131 is provided extending from a predetermined position on the surface of the silicon epitaxial film 113 to the silicon oxide film 103. A sidewall insulating film 132 is provided on the sidewall surface of the U-groove 131. The thickness of the sidewall insulating film 132 is thinner than that of the silicon oxide film 103. Polycrystalline silicon 134 is buried inside the U-groove 131 with a sidewall insulating film 132 interposed therebetween. On the surface of the silicon epitaxial film 113, Nu
region 141, P type base region 142. and an N type emitter region 143. The collector region in a broad sense is the portion of the silicon epitaxial film 113 that is left without forming the diffusion region. Buried layer 112. and an N type region 141. Silicon epitaxial film 113. N type region 141. P-type base region 142. N type emitter region 143. A surface protection film 148 is provided on the surface of the U-groove 131. N type region 141 of surface protection film 148. P-type base region 142. N type emitter region 143. and the collector electrode 151 . through the opening formed in the silicon epitaxial film 113 . Base electrode 152, emitter electrode 153. and a Schottky electrode 154 are provided. [0010] Parasitic capacitance between the collector region and the substrate in a broad sense (Co8)
is the sum of the parasitic capacitance (C) between the bottom surface of the collector region in a broad sense and the substrate and the parasitic capacitance (C) between the side surface of the collector region in a broad sense and the substrate C5(B). C65 (BO2(S)) in the above-mentioned semiconductor device is lower than that in a normal bipolar semiconductor device due to the presence of the thick silicon oxide film 103 between the silicon substrate 101 and the collector region in a broad sense. C in the above semiconductor device is the same as in a normal bipolar semiconductor device. By reducing C3(S) of C65(B), Ccs becomes 1
It will be about /4. Note that this C is a capacitance (Co process) formed between the side surface of the collector region in a broad sense and the polycrystalline silicon 134, and a capacitance formed between the polycrystalline silicon 134 and the silicon substrate 101. (C18). Due to the difference in the thickness of the insulating film and the facing area, it is Co1)CIs. [0011]

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

半導体装置の高速化にとって、スピード・パワー積の向
上という点から、寄生容量の低減は重要である。半導体
装置の高速化は、半導体装置を構成する半導体素子の微
細化の進展に伴なって実現されている。半導体装置の高
速化は、微細化された半導体素子を駆動させるために多
量の電流を流すことになる。半導体素子における電流密
度は増大し、ジュール熱の発生も局所的に急増する。こ
の発熱を放置すると、半導体素子の性能の劣化が起る。 このため、半導体装置の高速化にとって、寄生容量の低
減とともに、半導体素子からの発熱の放熱効果の向上が
重要である。半導体素子の上部は熱伝導率の低い気体が
存在する。半導体素子の底面は、直接、あるいは熱伝導
率の高い材料を介して、半導体装置のパッケージを構成
する金属材料と接続している。したがって、半導体素子
からのジュール熱は、半導体素子の底面から放熱される
のが一般的である。 [0012] ところが上述のBESOI構造では、放熱効果が通常の
場合より低下する。シリコン酸化膜の熱伝導率がシリコ
ン単結晶のそれに比べて2桁程度低い。このため、バイ
ポーラ素子の底面における放熱効果が低下する。BES
OI構造におけるシリコン基板上のシリコン酸化膜の膜
厚を薄くすれば放熱効果は上昇する。このシリコン酸化
膜の膜厚に関係した放熱効果の向上と寄生容量の低減と
は相反関係にあるため、上述の報告にあるBESOI構
造でこの2つを両立させることは不可能である。 [0013] 本発明の目的は、ソフトエラー耐性を維持しながら寄生
抵抗を低減し、スピード・パワー積の高い半導体装置を
提供することにある。本発明の目的は、SOI構造およ
びU溝構造の絶縁分離領域を採用し、SOI構造を持た
ずにU溝構造の絶縁分離領域を有する半導体装置の放熱
効果に近ずける構造の半導体装置を提供するものである
。 [0014]
In order to increase the speed of semiconductor devices, reducing parasitic capacitance is important from the viewpoint of improving the speed-power product. 2. Description of the Related Art The speed of semiconductor devices has been increased with the progress of miniaturization of semiconductor elements that constitute semiconductor devices. Increasing the speed of semiconductor devices requires a large amount of current to flow in order to drive miniaturized semiconductor elements. The current density in the semiconductor device increases, and the generation of Joule heat locally increases rapidly. If this heat generation is left untreated, the performance of the semiconductor element will deteriorate. Therefore, in order to increase the speed of semiconductor devices, it is important to reduce parasitic capacitance and improve the heat dissipation effect of heat generated from semiconductor elements. A gas with low thermal conductivity exists above the semiconductor element. The bottom surface of the semiconductor element is connected directly or via a material with high thermal conductivity to a metal material that constitutes the package of the semiconductor device. Therefore, Joule heat from the semiconductor element is generally radiated from the bottom surface of the semiconductor element. [0012] However, in the above BESOI structure, the heat dissipation effect is lower than in the normal case. The thermal conductivity of silicon oxide film is about two orders of magnitude lower than that of silicon single crystal. Therefore, the heat dissipation effect at the bottom surface of the bipolar element is reduced. BES
If the thickness of the silicon oxide film on the silicon substrate in the OI structure is made thinner, the heat dissipation effect will be improved. Since the improvement of heat dissipation effect related to the thickness of the silicon oxide film and the reduction of parasitic capacitance are in a contradictory relationship, it is impossible to achieve both in the BESOI structure reported above. [0013] An object of the present invention is to provide a semiconductor device that reduces parasitic resistance while maintaining soft error resistance and has a high speed-power product. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a structure that employs an insulation isolation region of an SOI structure and a U-groove structure, and which approaches the heat dissipation effect of a semiconductor device that does not have an SOI structure but has an insulation isolation region of a U-groove structure. It is something to do. [0014]

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本発明の半導体装置は、表面にシリコン酸化膜が形成さ
れた基板上にシリコン単結晶層を有し、シリコン単結晶
層表面から基板に達するU溝構造の絶縁分離領域を有し
ている。基板は、好ましくはシリコンあるいは炭化ケイ
素(SiC)からなる。U溝の側壁表面には絶縁膜が設
けられている。この絶縁膜は、好ましくはシリコン酸化
膜、およびシリコン窒化膜のうちの少なくとも1つから
なる。U溝の内部には、絶縁膜を介して埋設物が埋込ま
れている。埋設物は、好ましくは多結晶シリコンあるい
は炭化ケイ素である。基板上に設けられたシリコン単結
晶層の膜厚と基板上に形成されたシリコン酸化膜の膜厚
との和が、加工可能なU溝されたシリコン酸化膜の膜厚
はU溝の側壁表面に設けられた絶縁膜の膜厚より厚いこ
とが好ましい。本発明における半導体装置はバイポーラ
半導体装置、あるいはMOS半導体装置である。 [0015]
The semiconductor device of the present invention has a silicon single crystal layer on a substrate having a silicon oxide film formed on the surface thereof, and has an insulating isolation region having a U-groove structure extending from the surface of the silicon single crystal layer to the substrate. The substrate is preferably made of silicon or silicon carbide (SiC). An insulating film is provided on the side wall surface of the U-groove. This insulating film is preferably made of at least one of a silicon oxide film and a silicon nitride film. A buried object is embedded inside the U-groove with an insulating film interposed therebetween. The implant is preferably polycrystalline silicon or silicon carbide. The sum of the thickness of the silicon single crystal layer provided on the substrate and the thickness of the silicon oxide film formed on the substrate is the thickness of the silicon oxide film formed into the U-groove that can be processed, based on the side wall surface of the U-groove. It is preferable that the thickness of the insulating film is greater than that of the insulating film provided on the insulating film. The semiconductor device in the present invention is a bipolar semiconductor device or a MOS semiconductor device. [0015]

【実施例】【Example】

次に、本発明について図面を参照して説明する。 [0016] 本発明の第1の実施例がバイポーラ半導体装置に適用さ
れた場合について、図1〜図4に示す工程順の略断面図
を用いて説明する。 [0017] まず、例えばP型のシリコン基板201の表面に、シリ
コン酸化膜203が形成される。これの膜厚は約1.0
μmである。シリコン酸化膜203表面にシリコン単結
晶基体が重ねられる。これに高温中で高電圧が印加され
、これはシリコン酸化膜203に圧着される。その後、
シリコン単結晶基体は研磨(etch−back)され
、膜厚的1.0μmのシリコン単結晶基体211となる
〔図1〕[0018] 次に、シリコン単結晶基体201に砒素が拡散され、N
 型の埋込み層212が形成される。続いて、埋込み層
212表面にN−型のシリコンエピタキシャル膜213
が堆積される。シリコンエピタキシャル膜213の膜厚
は、約1.0μmである。本実施例を適用したバイポー
ラ半導体装置におけるシリコン単結晶層は、シリコンエ
ピタキシャル膜213と埋込み層212とから構成され
る。次にシリコンエピタキシャル膜213表面にシリコ
ン酸化膜221.シリコン窒化膜222が順次形成され
る。次に、通常のフォトリソグラフィー技術と7反応性
イオンエツチング(以下、RIEと記す)による異方性
エツチングを行ない、シリコンエピタキシャル膜213
.埋込み層212.およびシリコン酸化膜203を貫通
し、シリコン単結晶層表面からシリコン基板201に達
するU溝231が形成される。U溝231の幅、および
深さは、約1.0μm、約4μmである。 1i?rjf1士d−乙1υコj/15jlLjJであ
る。続いて、表面全面に高温CVD (HTCVDと記
す)法により、シリコン酸化膜233が堆積される〔図
2〕。シリコン酸化膜233の膜厚は約0.1μmであ
る。HTCVD法を用いる理由は、段差被覆性に優れて
おり、かつ得られる堆積膜の膜質が優れている(シリコ
ン酸化膜の場合、熱酸化によるシリコン酸化膜とほぼ同
じ膜質である)からである。なお、これの代りに熱酸化
によるシリコン酸化膜、あるいはCVD法によるシリコ
ン窒化膜を用いてもよい。 [0019] 次に、シリコン酸化膜233はRIEによるエッチバッ
クが行なわれ、シリコン窒化膜222表面、およびU溝
231底部のシリコン酸化膜233が除去される。U溝
231側壁表面にのみシリコン酸化膜233が残存する
。これは、側壁絶縁膜として機能することになる。続い
て、全面に膜厚的2.0μmの多結晶シリコンが堆積さ
れ、これがエッチバックされ、U溝231内部に埋込ま
れた多結晶シリコン234が形成される。このエッチバ
ックに際して、シリコン窒化膜222はストッパーとし
て機能する。その後、表面に形成されていたシリコン窒
化膜222.シリコン酸化膜221が順次エツチング除
去される。次に、シリコン[00201 次に、シリコンエピタキシャル膜213の表面に選択的
にボロンがイオン注入され、P 壓のベース領域242
が形成される。ベース領域242の拡散層の深である。 この段階で広義のコレクタ領域の形成が完了する。これ
は、ベース領域242を除いたシリコンエピタキシャル
膜213.N  領域241.および埋込み層212か
ら構成される。次に、表面保護用絶縁膜としてのシリコ
ン酸化膜249が表面全面に形成される。これの膜厚は
0.2程度である。シリコン酸化膜249に選択的に開
口部が設けられ、燐が拡散され、N 型のエミッタ領域
243が形成される。引き続きシリコン酸化膜249に
選択的に開口部が設けられ、域243に接続するコレク
タ電極251.ベース電極252.エミッタ電極253
が形成される〔図4〕。これらの電極は例えばアルミニ
ウム膜からなる。 [0021] 図5は図4に対応する略平面図である。シリコン酸化膜
203と接するコレクタ領域の底面の面積は、前述のU
溝231により分割された埋込み層212の底面の面積
と同一であり、200μm2である。また、ベース領域
242側面の面積が0.3X (10+2X12) μ
m2 (約10μm2)であることから、広義のコレク
タ領域がU溝231と接する面積は、(1+1)X (
2X10+2X20)μm2−10μm2=110μm
2となる。 [0022] 図13に示した従来のBESOI構造を有しU溝構造の
絶縁分離領域を有するバイポーラ半導体装置、および通
常のU溝構造の絶縁分離領域を有するバイポーラ半導体
装置を作成した。これらの各構成部品の素材、および寸
法は本実施例に示したものと同一にした。これらのバイ
ポーラ半導体装置と本実施例によるバイポーラ半導体装
置との比較を行なった。 [0023] 広義のコレクタ領域とシリコン基板との間の寄生容量(
Ccs)は、本実施例によるバイポーラ半導体装置では
図13に示した従来のものと同様に、通常のU溝構造の
絶縁分離領域を有するバイポーラ半導体装置の約1/4
であった。本実施例に示したように各構成部品の素材、
および寸法を設定するならば、本実施例によるバイポー
ラ半導体装置および図13に示した従来のものではCc
s(s)=5゜50   となることから、Cにおいて
C(=Cc■)が支配的となる。 C3(B)           C3C3(S)Cの
値は通常のU溝構造の絶縁分離領域を有するバイポーラ
半導体装置でC3(S) もほぼ同じである。それにもかかわらず上述の結果を得
たことは、SOI構造を採用することにより、Cが通常
の場合に比べて約1/20と大きく低減しC3(B) たことになる。 [0024] 本実施例におけるバイポーラ半導体装置では、バイポー
ラ素子の底面からの放熱より側面からの放熱が主となる
。上述の3種類のバイポーラ半導体装置に関して、コレ
クタ電流Icに対する半導体装置の温度上昇ΔTを測定
した。図6はその結果である。同図において、線Aは本
実施例の測定結果であり、線Bは図13に示した構造を
有するバイポーラ半導体装置の測定結果である。また線
Cは、通常のU溝構造の絶縁分離領域を有するバイポー
ラ半導体装置の測定結果である。 同図におけるΔTの逆数を比較することにより、放熱効
果の比較ができる。図13に示した構造を有するバイポ
ーラ半導体装置の放熱効果は、通常のU溝構造の絶縁分
離領域を有するバイポーラ半導体装置の放熱効果の約1
/6である。本実施例の場合には、約1/2となる。全
体の寄生容量に占めるC68が60%としてスピード・
パワー積を考察する。図13の構造の半導体装置におけ
るスピード・パワー積は、通常のU溝構造の絶縁分離領
域を有するバイポーラ半導体装置のスピード・パワー積
の約40%である。一方、本実施例でのスピード・パワ
ー積は、通常のU溝構造の絶縁分離領域を有するバイポ
ーラ半導体装置のスピード・パワー積の約120%とな
る。これは以下のことを示している。本実施例において
は、放熱効果が通常のU溝構造の絶縁分離領域を有する
バイポーラ半導体装置より低下するが、寄生容量の低減
による効果がそれを上回ることになる。さらに、ソフト
エラー耐性は通常のU溝構造の絶縁分離領域を有するバ
イポーラ半導体装置より向上する。 [0025] バイポーラ素子がさらに微細化すると、バイポーラ素子
の側面面積の縮小は底面面積の縮小より少なくなる。こ
のため、側面からの放熱効果が良い構造は、ますます有
効になる。ちなみに側面からの放熱効果のみ比較するな
らば、本実施例の方が通常のU溝構造の絶縁分離領域を
有するバイポーラ半導体装置より優れている。 [0026] なお、本実施例はバイポーラ半導体装置に適用した例で
あるが、本実施例をMO8半導体装置に適用することを
できる。この場合には、まず図1に示したシリコン単結
晶基体211の膜厚は0.2〜0.5μm程度に薄くす
る。その後U溝構造の絶縁分離領域が形成され、引き続
いてMOS素子が形成される。MOS半実施例をこれに
適用するならば、チャネル領域で対向するソース・ドレ
イン領域の側面の寄生容量以外は1/20程度に低減で
きる。このため、上述のバイポーラ半導体装置と同様の
効果を得ることができる。 [0027] 図72図8は、本発明の第2の実施例を説明するための
略断面図である。図7はバイポーラ半導体装置に適用し
た例であり、図8はMOS半導体装置に適用した例であ
る。本実施例においては、U溝231の内部に埋込む材
料が、第1の実施例での多結晶シリコンの代りに、炭化
ケイ素235である。 [0028] 図7に示したバイポーラ半導体装置の場合には、炭化ケ
イ素235が用いられること以外は第1の実施例と同じ
である。炭化ケイ素235の形成方法について述べる。 まず、U溝231の側壁表面にシリコン酸化膜233を
形成する。このとき、シリコン単結晶層(埋込み層21
2とシリコンエピタキシャル膜213とから構成される
)の表面はシリコン窒化膜等により覆われている。続い
て、600℃程度の温度で、SiHC1、CH、HCI
、およびH2からなる混合ガスを用いたCVD法により
、U溝231の内部に選択的に炭化ケイ素235が成長
する。 [0029] 図8に示したMOS半導体装置について述べる。この場
合のシリコン単結晶層はPウェル214とNウェル21
5とから構成される。シリコン単結晶層の膜厚は0.2
〜0.5μm程度である。ゲート絶縁膜244およびゲ
ート電極245に対して自己整合的にソース・ドレイン
領域が形成されている。N 型のソースドレイン領域2
46はPウェル214に形成され、P 型のソース・ド
レイン領域247はNウェル215に形成されている。 ソース・ドレイン領域246゜247の底部はシリコン
酸化膜203と接している。ソース・ドレイン領域24
5.246は、チャネル領域側を除き、U溝231に対
して自己整合的に形成されている。表面保護膜であるシ
リコン酸化膜249に設けられた開口部を介してゲート
電極245.ソース・ドレイン領域246.ソース・ド
レイン領域247と接続する金属配線255が設けられ
ている。 [0030] 炭化ケイ素の熱伝導率は多結晶シリコンの熱伝導率より
2〜3倍高い。このため、本実施例の半導体装置では、
第1の実施例より半導体素子側面からの放熱効果が向上
する。 [00313 図9は本発明の第3の実施例を説明するための略断面図
である。同図はバイポーラ半導体装置におけるバイポー
ラ素子の形成前の状態を示している。MOS半導体装置
にも、第1.第2の実施例と同様に、本実施例は適用で
きる。本実施例では、シリコン基板201上にCVD法
により炭化ケイ素膜205を形成したものが、基板とし
て用いられる。炭化ケイ素膜205の膜厚は、2〜5μ
m程度である。シリコン酸化膜204の膜厚は0.1〜
0.5μm程度である。シリコン酸化膜204は、HT
CVD法による形成するのが好ましい。このシリコン酸
化膜204は、BESOI構造を得るために必要である
。動作速度が例えばIGH2あるならば、炭化ケイ素の
誘電率がシリコン酸化膜の約4倍であることを考慮して
、これら2つの膜厚の設定を行なう。本実施例における
その他は第1の実施例と同じである。 [0032] 本実施例においては、バイポーラ素子の底面における放
熱効果が第1.第2の実施例より改善される。U溝23
1aが熱伝導率の高い炭化ケイ素膜205に接続してい
ることから、バイポーラ素子の側面における放熱効果は
第1の実施例より多少改善される。また、本実施例をM
OS半導体装置に適用する場合にも、同様の効果が得ら
れる。 [0033] 図10は本発明の第4の実施例を説明するための略断面
図である。同図はバイポーラ半導体装置におけるバイポ
ーラ素子の形成前の状態を示している。MOS半導体装
置にも、第1.第2.第3の実施例と同様に、本実施例
は適用できる。 本実施例と第3の実施例との相違点は、U溝り31a内
に埋込まれる材料が炭化ケイ素235である点である。 [0034] 本実施例においては、第3の実施例に比べて、半導体素
子側面の放熱効果がさらに向上する。 [0035] 図11は本発明の第5の実施例を説明するための略断面
図である。同図はバイポーラ半導体装置におけるバイポ
ーラ素子の形成前の状態を示している。MOS半導体装
置にも、第1.第2.第3.第4の実施例と同様に、本
実施例は適用できる。本実施例においては、U溝り31
a内には多結晶シリコン234が埋込まれている。また
、基板として炭化ケイ素基板202を用いている。その
ため、第3、第4の実施例におけるシリコン酸化膜20
4に対する誘電率に係わる膜厚の制約が無くなる。シリ
コン酸化膜204の膜厚は、放熱効果の面からはより薄
くすることが好ましいが、シリコン単結晶層を貼付ける
に要する厚さだけは必要である。シリコン酸化膜204
の膜厚としては、0.05〜0.1μm程度が好ましい
。本実施例では、第1.第2.第3.第4の実施例に比
べて、半導体素子底面における放熱効果は向上し、さら
に半導体素子底面における寄生容量も低減する。 [0036] 図12は本発明の第6の実施例を説明するための略断面
図である。同図はバイポーラ半導体装置におけるバイポ
ーラ素子の形成前の状態を示している。MOS半導体装
置にも、第1.第2.第3.第4.第5の実施例と同様
に、本実施例は適用できる。本実施例と第5の実施例え
との相違点は、U溝り31a内に埋込まれている材料が
炭化ケイ素235であるという点である。本実施例では
、第5の実施例に比べて、半導体素子側面における放熱
効果は向上し、さらに半導体素子側面における寄生容量
も低減する。 [0037]
Next, the present invention will be explained with reference to the drawings. [0016] A case where the first embodiment of the present invention is applied to a bipolar semiconductor device will be described using schematic cross-sectional views in the order of steps shown in FIGS. 1 to 4. [0017] First, a silicon oxide film 203 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 201, for example. The film thickness of this is approximately 1.0
It is μm. A silicon single crystal substrate is superimposed on the surface of silicon oxide film 203. A high voltage is applied to this at high temperature, and it is pressed against the silicon oxide film 203. after that,
The silicon single crystal substrate is etched back to form a silicon single crystal substrate 211 with a film thickness of 1.0 μm [FIG. 1] [0018] Next, arsenic is diffused into the silicon single crystal substrate 201, and N
A mold buried layer 212 is formed. Next, an N- type silicon epitaxial film 213 is formed on the surface of the buried layer 212.
is deposited. The thickness of the silicon epitaxial film 213 is approximately 1.0 μm. The silicon single crystal layer in the bipolar semiconductor device to which this embodiment is applied is composed of a silicon epitaxial film 213 and a buried layer 212. Next, a silicon oxide film 221 is formed on the surface of the silicon epitaxial film 213. A silicon nitride film 222 is sequentially formed. Next, anisotropic etching is performed using a normal photolithography technique and 7-reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE) to form the silicon epitaxial film 213.
.. Buried layer 212. A U-groove 231 is formed that penetrates the silicon oxide film 203 and reaches the silicon substrate 201 from the surface of the silicon single crystal layer. The width and depth of the U-groove 231 are approximately 1.0 μm and approximately 4 μm. 1i? It is rjf1ushid−ot1υkoj/15jlLjJ. Subsequently, a silicon oxide film 233 is deposited on the entire surface by high temperature CVD (referred to as HTCVD) [FIG. 2]. The thickness of the silicon oxide film 233 is approximately 0.1 μm. The reason for using the HTCVD method is that it has excellent step coverage and the resulting deposited film has excellent film quality (in the case of a silicon oxide film, the film quality is almost the same as that of a silicon oxide film formed by thermal oxidation). Note that instead of this, a silicon oxide film formed by thermal oxidation or a silicon nitride film formed by CVD may be used. [0019] Next, the silicon oxide film 233 is etched back by RIE, and the silicon oxide film 233 on the surface of the silicon nitride film 222 and the bottom of the U-groove 231 is removed. The silicon oxide film 233 remains only on the side wall surface of the U-groove 231. This will function as a sidewall insulating film. Subsequently, polycrystalline silicon having a thickness of 2.0 μm is deposited on the entire surface, and this is etched back to form polycrystalline silicon 234 buried inside the U-groove 231. During this etchback, the silicon nitride film 222 functions as a stopper. Thereafter, a silicon nitride film 222. The silicon oxide film 221 is sequentially etched away. Next, boron ions are selectively implanted into the surface of the silicon epitaxial film 213, and the base region 242 of the silicon
is formed. This is the depth of the diffusion layer of the base region 242. At this stage, the formation of the collector region in a broad sense is completed. This is a silicon epitaxial film 213 . N area 241. and a buried layer 212. Next, a silicon oxide film 249 as a surface protection insulating film is formed over the entire surface. The film thickness of this is about 0.2. An opening is selectively provided in the silicon oxide film 249, phosphorus is diffused, and an N-type emitter region 243 is formed. Subsequently, openings are selectively provided in the silicon oxide film 249 to form collector electrodes 251 . Base electrode 252. Emitter electrode 253
is formed [Figure 4]. These electrodes are made of, for example, an aluminum film. [0021] FIG. 5 is a schematic plan view corresponding to FIG. 4. The area of the bottom surface of the collector region in contact with the silicon oxide film 203 is
This is the same area as the bottom surface of the buried layer 212 divided by the groove 231, which is 200 μm 2 . Also, the area of the side surface of the base region 242 is 0.3X (10+2X12) μ
m2 (approximately 10 μm2), the area where the collector region in a broad sense contacts the U groove 231 is (1+1)X (
2X10+2X20)μm2-10μm2=110μm
It becomes 2. [0022] A bipolar semiconductor device having the conventional BESOI structure shown in FIG. 13 and having an isolation region having a U-groove structure, and a bipolar semiconductor device having an isolation region having a normal U-groove structure were fabricated. The materials and dimensions of each of these components were the same as those shown in this example. A comparison was made between these bipolar semiconductor devices and the bipolar semiconductor device according to this example. [0023] Parasitic capacitance between the collector region and the silicon substrate in a broad sense (
Ccs) in the bipolar semiconductor device according to this embodiment is about 1/4 of that of a bipolar semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulation region, as in the conventional device shown in FIG.
Met. As shown in this example, the materials of each component,
In the bipolar semiconductor device according to this embodiment and the conventional device shown in FIG. 13, Cc
Since s(s)=5°50, C (=Cc■) becomes dominant in C. The value of C3(B) C3C3(S)C is almost the same as that of C3(S) in a bipolar semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulating isolation region. Nevertheless, the fact that the above results were obtained means that by employing the SOI structure, C has been greatly reduced to about 1/20 of that in the normal case, C3(B). [0024] In the bipolar semiconductor device of this embodiment, heat is mainly radiated from the side surface of the bipolar element rather than from the bottom surface. Regarding the three types of bipolar semiconductor devices described above, the temperature rise ΔT of the semiconductor device with respect to the collector current Ic was measured. Figure 6 shows the results. In the figure, line A is the measurement result of this example, and line B is the measurement result of the bipolar semiconductor device having the structure shown in FIG. Line C is the measurement result of a bipolar semiconductor device having an insulating isolation region with a normal U-groove structure. By comparing the reciprocals of ΔT in the figure, the heat dissipation effects can be compared. The heat dissipation effect of the bipolar semiconductor device having the structure shown in FIG.
/6. In this embodiment, it is approximately 1/2. Assuming that C68 accounts for 60% of the total parasitic capacitance, the speed
Consider the power product. The speed-power product of the semiconductor device having the structure shown in FIG. 13 is about 40% of the speed-power product of a bipolar semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulation region. On the other hand, the speed-power product in this embodiment is about 120% of the speed-power product of a bipolar semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulation region. This shows the following. In this embodiment, although the heat dissipation effect is lower than that of a bipolar semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulating isolation region, the effect of reducing the parasitic capacitance outweighs the heat dissipation effect. Furthermore, the soft error resistance is improved compared to a bipolar semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulating isolation region. [0025] When the bipolar element is further miniaturized, the reduction in the side surface area of the bipolar element is less than the reduction in the bottom surface area. Therefore, a structure with good heat dissipation effect from the sides becomes increasingly effective. Incidentally, if only the heat dissipation effect from the side is compared, this embodiment is superior to a bipolar semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulating isolation region. [0026]Although this embodiment is an example applied to a bipolar semiconductor device, this embodiment can also be applied to an MO8 semiconductor device. In this case, first, the thickness of the silicon single crystal substrate 211 shown in FIG. 1 is reduced to about 0.2 to 0.5 μm. Thereafter, an insulating isolation region having a U-groove structure is formed, followed by formation of a MOS device. If the MOS half-embodiment is applied to this, all parasitic capacitances other than the side surfaces of the source and drain regions facing each other in the channel region can be reduced to about 1/20. Therefore, effects similar to those of the bipolar semiconductor device described above can be obtained. [0027] FIG. 72 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining a second embodiment of the present invention. FIG. 7 shows an example applied to a bipolar semiconductor device, and FIG. 8 shows an example applied to a MOS semiconductor device. In this embodiment, the material buried inside the U-groove 231 is silicon carbide 235 instead of the polycrystalline silicon in the first embodiment. [0028] The bipolar semiconductor device shown in FIG. 7 is the same as the first embodiment except that silicon carbide 235 is used. A method for forming silicon carbide 235 will be described. First, a silicon oxide film 233 is formed on the side wall surface of the U-groove 231. At this time, the silicon single crystal layer (buried layer 21
2 and a silicon epitaxial film 213) is covered with a silicon nitride film or the like. Subsequently, at a temperature of about 600°C, SiHC1, CH, HCI
, and H2, silicon carbide 235 is selectively grown inside the U-groove 231. [0029] The MOS semiconductor device shown in FIG. 8 will be described. In this case, the silicon single crystal layer is the P well 214 and the N well 21.
It consists of 5. The thickness of the silicon single crystal layer is 0.2
It is about 0.5 μm. Source/drain regions are formed in a self-aligned manner with respect to the gate insulating film 244 and the gate electrode 245. N type source drain region 2
46 is formed in the P well 214, and P type source/drain regions 247 are formed in the N well 215. The bottoms of the source/drain regions 246° and 247 are in contact with the silicon oxide film 203. Source/drain region 24
5.246 is formed in self-alignment with the U-groove 231 except on the channel region side. The gate electrode 245. Source/drain region 246. A metal wiring 255 is provided to connect to the source/drain region 247. [0030] The thermal conductivity of silicon carbide is two to three times higher than that of polycrystalline silicon. Therefore, in the semiconductor device of this example,
The heat dissipation effect from the side surface of the semiconductor element is improved compared to the first embodiment. [00313] FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the third embodiment of the present invention. This figure shows a state before formation of bipolar elements in a bipolar semiconductor device. MOS semiconductor devices also have the following characteristics: Similar to the second embodiment, this embodiment can be applied. In this embodiment, a silicon carbide film 205 formed on a silicon substrate 201 by a CVD method is used as the substrate. The thickness of the silicon carbide film 205 is 2 to 5 μm.
It is about m. The thickness of the silicon oxide film 204 is 0.1~
It is about 0.5 μm. The silicon oxide film 204 is HT
It is preferable to form by CVD method. This silicon oxide film 204 is necessary to obtain the BESOI structure. If the operating speed is, for example, IGH2, these two film thicknesses are set taking into account that the dielectric constant of silicon carbide is about four times that of a silicon oxide film. The rest of this embodiment is the same as the first embodiment. [0032] In this example, the heat dissipation effect on the bottom surface of the bipolar element is the first. This is improved over the second embodiment. U groove 23
Since 1a is connected to the silicon carbide film 205 having high thermal conductivity, the heat dissipation effect on the side surfaces of the bipolar element is somewhat improved compared to the first embodiment. In addition, this example is
Similar effects can be obtained when applied to an OS semiconductor device. [0033] FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining a fourth embodiment of the present invention. This figure shows a state before formation of bipolar elements in a bipolar semiconductor device. MOS semiconductor devices also have the following characteristics: Second. This embodiment can be applied similarly to the third embodiment. The difference between this embodiment and the third embodiment is that the material embedded in the U groove 31a is silicon carbide 235. [0034] In this embodiment, the heat dissipation effect of the side surface of the semiconductor element is further improved compared to the third embodiment. [0035] FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining a fifth embodiment of the present invention. This figure shows a state before formation of bipolar elements in a bipolar semiconductor device. MOS semiconductor devices also have the following characteristics: Second. Third. Similar to the fourth embodiment, this embodiment can be applied. In this embodiment, the U groove 31
Polycrystalline silicon 234 is embedded within a. Furthermore, a silicon carbide substrate 202 is used as the substrate. Therefore, the silicon oxide film 20 in the third and fourth embodiments
There is no restriction on the film thickness related to the dielectric constant for 4. Although it is preferable to make the silicon oxide film 204 thinner from the viewpoint of heat dissipation effect, only the thickness required for pasting the silicon single crystal layer is necessary. Silicon oxide film 204
The film thickness is preferably about 0.05 to 0.1 μm. In this embodiment, the first. Second. Third. Compared to the fourth embodiment, the heat dissipation effect at the bottom surface of the semiconductor element is improved, and the parasitic capacitance at the bottom surface of the semiconductor element is also reduced. [0036] FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a sixth embodiment of the present invention. This figure shows a state before formation of bipolar elements in a bipolar semiconductor device. Also in MOS semiconductor devices, the first. Second. Third. 4th. This embodiment can be applied similarly to the fifth embodiment. The difference between this embodiment and the fifth embodiment is that the material embedded in the U groove 31a is silicon carbide 235. In this example, compared to the fifth example, the heat dissipation effect on the side surface of the semiconductor element is improved, and the parasitic capacitance on the side surface of the semiconductor element is also reduced. [0037]

【発明の効果】【Effect of the invention】

本発明の半導体装置において、以上説明したような構造
を採用することによりU溝内部の埋設物と基板との間に
熱伝導率の低い層が存在しなくなり、半導体装置におけ
る半導体素子から発する熱はU溝を介して基板に放熱さ
れる。これにより、放熱効果はBESOI構造を有しU
溝構造の絶縁分離領域を有する従来の半導体装置より向
上する。通常のU溝構造の絶縁分離領域を有する半導体
装置に比較して放熱効果がこれ以下に留まる場合にも、
本発明の半導体装置における寄生容量の低減の効果によ
り、スピード・パワー積が通常のU溝構造の絶縁分離領
域を有する半導体装置より向上する。また、ソフトエラ
ー耐性に関しては、BESOI構造の採用により、本発
明の半導体装置は通常のU溝構造の絶縁分離領域を有す
る半導体装置より向上する。 [0038] 本発明がバイポーラ半導体装置に適用される場合、上述
の効果が得られる。−方、本発明をMOS半導体装置に
適用する場合、MOS半導体素子に微細化がさらに進み
、例えばゲート長が0.1〜0.25μm程度になり、
動作速度がIGHzに近すき、動作温度が液体窒素温度
程度になるならば、本発明の有効性は非常に大きくなる
In the semiconductor device of the present invention, by adopting the structure as explained above, a layer with low thermal conductivity does not exist between the buried object inside the U-groove and the substrate, and the heat emitted from the semiconductor element in the semiconductor device is reduced. Heat is radiated to the substrate via the U-groove. As a result, the heat dissipation effect is improved by the BESOI structure.
This is an improvement over conventional semiconductor devices having trench-structured isolation regions. Even if the heat dissipation effect remains below this level compared to a semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulation isolation region,
Due to the effect of reducing parasitic capacitance in the semiconductor device of the present invention, the speed-power product is improved compared to a semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulating isolation region. Furthermore, with regard to soft error resistance, by employing the BESOI structure, the semiconductor device of the present invention is improved over a semiconductor device having an ordinary U-groove structure insulating isolation region. [0038] When the present invention is applied to a bipolar semiconductor device, the above-mentioned effects can be obtained. - On the other hand, when the present invention is applied to a MOS semiconductor device, MOS semiconductor elements are further miniaturized, and the gate length becomes, for example, about 0.1 to 0.25 μm.
If the operating speed approaches IGHz and the operating temperature is about liquid nitrogen temperature, the effectiveness of the present invention will be greatly increased.

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

【図1】 本発明の第1の実施例を説明するための略断面図である
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施例を説明するための略断面図である
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第1の実施例を説明するための略断面図である
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第1の実施例を説明するための略断面図である
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第1の実施例を説明するための略平面図であり
、図4の略平面図である。
5 is a schematic plan view for explaining the first embodiment of the present invention, and is a schematic plan view of FIG. 4. FIG.

【図6】 本発明の第1の実施例の効果を説明するためのコレクタ
電流に対する半導体装置の温度上昇を示すグラフである
FIG. 6 is a graph showing the temperature rise of the semiconductor device with respect to the collector current for explaining the effects of the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第2の実施例をバイポーラ半導体装置に適用し
た例を説明するための略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining an example in which the second embodiment of the present invention is applied to a bipolar semiconductor device.

【図8】 本発明の第2の実施例をMOS半導体装置に適用した例
を説明するための略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining an example in which the second embodiment of the present invention is applied to a MOS semiconductor device.

【図9】 本発明の第3の実施例を説明するための略断面図である
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining a third embodiment of the present invention.

【図101 本発明の第4の実施例を説明するための略断面図である
。 【図11】 本発明の第5の実施例を説明するための略断面図である
FIG. 101 is a schematic cross-sectional view for explaining a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining a fifth embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の第6の実施例を説明するための略断面図である
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a sixth embodiment of the present invention.

【図13】 従来のSOI構造、U溝構造を有する半導体装置を説明
するための略断面図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining a semiconductor device having a conventional SOI structure and a U-groove structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

01.201   シリコン基板 03.203   シリコン酸化膜 12.212   埋込み層 13.213   シリコンエピタキシャル膜31.2
31,231a   U溝 32  側壁絶縁膜 34.234   多結晶シリコン 41.241   N  型領域 42.242   ベース領域 43.243   エミッタ領域 48  表面保護膜 51.251   コレクタ電極 52.252   ベース電極 153゜ 253  エミッタ電極 ショットキー電極 炭化ケイ素基板 シリコン酸化膜 炭化ケイ素膜 シリコン単結晶基体 Pウェル Nウェル シリコン酸化膜 シリコン窒化膜 シリコン酸化膜 炭化ケイ素 ゲート絶縁膜 ゲート電極 N 型ソース・ドレイン領域 P 型ソース・ドレイン領域 シリコン酸化膜 金属配線
01.201 Silicon substrate 03.203 Silicon oxide film 12.212 Buried layer 13.213 Silicon epitaxial film 31.2
31, 231a U groove 32 Sidewall insulating film 34.234 Polycrystalline silicon 41.241 N type region 42.242 Base region 43.243 Emitter region 48 Surface protective film 51.251 Collector electrode 52.252 Base electrode 153° 253 Emitter electrode Schottky electrodeSilicon carbide substrateSilicon oxide filmSilicon carbide filmSilicon single crystal substrateP-wellN-wellSilicon oxide filmSilicon nitride filmSilicon oxide filmSilicon carbidegate insulation filmGate electrodeN-type source/drain regionP-type source/drain regionSilicon oxide membrane metal wiring

【書類名】【Document name】

図面 drawing

【図1】 1)開+3−290948(18)[Figure 1] 1) Open +3-290948 (18)

【図2】 ′49開干3−2210:MW (ZU)[Figure 2] '49 Kaiboshi 3-2210: MW (ZU)

【図3】[Figure 3]

【図4】[Figure 4]

【図5】[Figure 5]

【図6】[Figure 6]

【図7】[Figure 7]

【図8】[Figure 8]

【図9】 231a へ 231へ へ[Figure 9] 231a fart Go to 231 fart

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面にシリコン酸化膜を有する基板と、前
記基板上に前記シリコン酸化膜を介して形成されたシリ
コン単結晶層と、前記シリコン単結晶層表面から前記基
板に達するU字状の溝と、前記U字状の溝側壁表面に設
けられた側壁絶縁膜と、前記U字状の溝内部に前記側壁
絶縁膜を介して埋込まれた埋設物と、を有することを特
徴とする半導体装置。
1. A substrate having a silicon oxide film on its surface, a silicon single crystal layer formed on the substrate via the silicon oxide film, and a U-shaped silicon layer extending from the surface of the silicon single crystal layer to the substrate. A groove, a sidewall insulating film provided on the side wall surface of the U-shaped groove, and a buried object embedded inside the U-shaped groove via the sidewall insulating film. Semiconductor equipment.
【請求項2】前記半導体装置がバイポーラ半導体装置で
あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a bipolar semiconductor device.
【請求項3】前記半導体装置がMOS半導体装置である
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a MOS semiconductor device.
【請求項4】前記基板がシリコン基板であることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate.
【請求項5】前記半導体装置がバイポーラ半導体装置で
あることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is a bipolar semiconductor device.
【請求項6】前記半導体装置がMOS半導体装置である
ことを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is a MOS semiconductor device.
【請求項7】前記埋設物が多結晶シリコンであることを
特徴とする請求項4記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 4, wherein the buried material is polycrystalline silicon.
【請求項8】前記半導体装置がバイポーラ半導体装置で
あることを特徴とする請求項7記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor device is a bipolar semiconductor device.
【請求項9】前記半導体装置がMOS半導体装置である
ことを特徴とする請求項7記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor device is a MOS semiconductor device.
【請求項10】前記埋設物が炭化ケイ素であることを特
徴とする請求項4記載の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 4, wherein the buried material is silicon carbide.
【請求項11】前記半導体装置がバイポーラ半導体装置
であることを特徴とする請求項10記載の半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the semiconductor device is a bipolar semiconductor device.
【請求項12】前記半導体装置がMOS半導体装置であ
ることを特徴とする請求項10記載の半導体装置。
12. The semiconductor device according to claim 10, wherein the semiconductor device is a MOS semiconductor device.
【請求項13】前記U字状の溝の形成可能な深さと前記
シリコン単結晶層の膜厚との差より薄く、前記側壁絶縁
膜より厚い膜厚の前記シリコン酸化膜を有することを特
徴とする請求項7記載の半導体装置。
13. The silicon oxide film has a thickness that is thinner than the difference between the depth at which the U-shaped groove can be formed and the thickness of the silicon single crystal layer, and thicker than the sidewall insulating film. 8. The semiconductor device according to claim 7.
【請求項14】前記半導体装置がバイポーラ半導体装置
であることを特徴とする請求項13記載の半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 13, wherein the semiconductor device is a bipolar semiconductor device.
【請求項15】前記半導体装置がMOS半導体装置であ
ることを特徴とする請求項13記載の半導体装置。
15. The semiconductor device according to claim 13, wherein the semiconductor device is a MOS semiconductor device.
【請求項16】前記U字状の溝の形成可能な深さと前記
シリコン単結晶層の膜厚との差より薄く、前記側壁絶縁
膜より厚い膜厚の前記シリコン酸化膜を有することを特
徴とする請求項10記載の半導体装置。
16. The silicon oxide film is thinner than the difference between the depth at which the U-shaped groove can be formed and the thickness of the silicon single crystal layer, and is thicker than the sidewall insulating film. The semiconductor device according to claim 10.
【請求項17】前記半導体装置がバイポーラ半導体装置
であることを特徴とする請求項16記載の半導体装置。
17. The semiconductor device according to claim 16, wherein the semiconductor device is a bipolar semiconductor device.
【請求項18】前記半導体装置がMOS半導体装置であ
ることを特徴とする請求項16記載の半導体装置。
18. The semiconductor device according to claim 16, wherein the semiconductor device is a MOS semiconductor device.
【請求項19】前記基板が炭化ケイ素基板であることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
19. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is a silicon carbide substrate.
【請求項20】前記半導体装置がバイポーラ半導体装置
であることを特徴とする請求項19記載の半導体装置。
20. The semiconductor device according to claim 19, wherein the semiconductor device is a bipolar semiconductor device.
【請求項21】前記半導体装置がMOS半導体装置であ
ることを特徴とする請求項19記載の半導体装置。
21. The semiconductor device according to claim 19, wherein the semiconductor device is a MOS semiconductor device.
【請求項22】前記埋設物が多結晶シリコンであること
を特徴とする請求項19記載の半導体装置。
22. The semiconductor device according to claim 19, wherein the buried material is polycrystalline silicon.
【請求項23】前記半導体装置がバイポーラ半導体装置
であることを特徴とする請求項22記載の半導体装置。
23. The semiconductor device according to claim 22, wherein the semiconductor device is a bipolar semiconductor device.
【請求項24】前記半導体装置がMOS半導体装置であ
ることを特徴とする請求項22記載の半導体装置。
24. The semiconductor device according to claim 22, wherein the semiconductor device is a MOS semiconductor device.
【請求項25】前記埋設物が炭化ケイ素であることを特
徴とする請求項19記載の半導体装置。
25. The semiconductor device according to claim 19, wherein the buried material is silicon carbide.
【請求項26】前記半導体装置がバイポーラ半導体装置
であることを特徴とする請求項25記載の半導体装置。
26. The semiconductor device according to claim 25, wherein the semiconductor device is a bipolar semiconductor device.
【請求項27】前記半導体装置がMOS半導体装置であ
ることを特徴とする請求項25記載の半導体装置。
27. The semiconductor device according to claim 25, wherein the semiconductor device is a MOS semiconductor device.
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