JPH04186746A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH04186746A
JPH04186746A JP2316603A JP31660390A JPH04186746A JP H04186746 A JPH04186746 A JP H04186746A JP 2316603 A JP2316603 A JP 2316603A JP 31660390 A JP31660390 A JP 31660390A JP H04186746 A JPH04186746 A JP H04186746A
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Tetsuo Fujii
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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
あり、例えば1つの基板上に複数の素子が形成され、各
素子間を絶縁分離する半導体装置およびその製造方法に
用いられるものである。
〔従来の技術〕
従来、1つの基板上に複数の半導体素子が形成され、各
半導体素子間を絶縁分離する半導体装置として、例えば
特開平2−148855号公報に開示されるものがある
上記公報では、5ol(シリコン オン インシュレー
タ;5ilicon  On  In5ula t o
 r)型デバイスより成る半導体素子が形成された素子
形成領域を囲むようにして導電層(poly−3i層)
が形成され、さらにこの導電層の周囲に対して絶縁膜(
SiO□膜)が形成されている。そして、上記導電層に
電位を与えることにより、各々の素子形成領域を電気的
にシールドしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが上述した従来のものでは、電位を与えることに
より、導電層をシールド層として働かせようとしている
ので、導電層は半導体素子が形成された素子形成領域を
囲むようにして形成されている。
よって素子形成領域を囲むようにして導電層を形成する
ためには、絶縁膜を形成しようとする時および導電層を
ウェハ表面より連通させようとする時に、エツチング工
程が複数必要となり、製造工程が増加してしまうという
問題かある。
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり
、製造工程を増加させることなく、各素子形成領域を絶
縁分離することができる半導体装置およびその製造方法
を提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] そのため請求項Iによる発明においては、半導体素子が
形成される素子形成層の所定領域が絶縁膜により囲まれ
、前記所定領域に前記半導体素子が形成された半導体装
置において、前記所定領域に隣接して形成されると共に
、一端が前記素子形成層の主表面に表れて、前記所定領
域を電気的に分離させる第1のシールド層と、前記所定
領域の下層に形成され、前記所定領域を電気的に分離さ
せる第2のシールド層とを備え、かつ、前記第1のシー
ルド層の前記一端から他端までの厚さは、前記所定領域
の主表面から前記第2のシールド層の形成位置までの厚
さ以上であることを特徴とする半導体装置を採用し、請
求項2による発明においては、 単結晶半導体層、第1の絶縁膜、多結晶膜、および素子
形成層が基板表面に順次堆積されたウェハを形成する第
1工程と、 少なくとも前記素子形成層の所定部に形成された前記多
結晶膜を除去するまで、エツチングにより前記所定部を
除去してトレンチ部を形成し、前記トレンチ部および前
記多結晶膜により前記素子形成層の所定領域を囲むよう
に形成する第2工程と、 前記トレンチ部の表面に第2の絶縁膜を形成する第3工
程と、 前記トレンチ部内に多結晶層を形成する第4工程と を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を採用す
るものである。
〔作用〕
上記構成により、請求項1による発明においては、第1
のシールド層は所定領域に隣接して形成されると共に、
一端が素子形成層の主表面に表れて所定領域を電気的に
分離させ、第2のシールド層は所定領域の下層に形成さ
れ、所定領域を電気的に分離させている。そして、第1
のシールド層の一端から他端までの厚さは、所定領域の
主表面から第2のシールド層の形成位置までの厚さ以上
で形成されている。
また請求項2による発明においては、第1工程により、
単結晶半導体層、第1の絶縁膜、多結晶膜、および素子
形成層が基板表面に順次堆積されたウェハを形成し、第
2工程により、少なくとも素子形成層の所定部に形成さ
れた多結晶膜を除去するまで、エツチングにより所定部
を除去してトレンチ部を形成し、トレンチ部および多結
晶膜により素子形成層の所定領域を囲むように形成して
いる。そして、トレンチ部の表面に第2の絶縁膜を形成
している。
〔発明の効果] 以上述べたように請求項1による発明においては、第1
のシールド層の一端から他端までの厚さは所定領域の主
表面から第2のシールド層の形成位置までの厚さ以上で
形成されているので、例えば、隣接した半導体素子より
洩れる電子が所定領域に進入するのを第1のシールド層
によりシールドすることができる。
また請求項2による発明においては、第1工程〜第3工
程により、所定領域を電気的に絶縁するシールド層、す
なわち、多結晶膜およびトレンチ部が形成されるので、
製造工程を増加させることなく各素子形成領域を絶縁分
離することができるという優れた効果がある。
(実施例] 以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
本実施例では、SOI型デバイスおよびパワーデバイス
が一体的に形成された半導体装置について説明する。
第1図は、本発明の一実施例である半導体装置を示す断
面図である。
第1図において、Si基板4の表面にはN−型エピタキ
シャル層5が形成され、Si基板4の裏面にはドレイン
電極18が形成されている。このエピタキシャル層5上
の所定部には、N−型エピタキシャル層10が形成され
、その所定部以外にはSiO□膜6が形成されている。
そしてエピタキシャル層10上には、パワーMO3)ラ
ンジスタ15が形成されている。
また、Sin、膜6上には、pony−3i膜3、酸化
膜9、およびpoly−3i層11が形成サレテオリ、
poly−3i膜3上にはSOI領域が形成されている
。この5OIi域にはSiO□膜2およびSi基板1が
形成され、Si基基板上上はNチャネルMO3)ランジ
スタ13およびPチャネルMO3)ランジスタ14が形
成されている。
ここで、NチャネルMOSトランジスタ13もしくはP
チャネルMOSトランジスタ14が形成されたSOI領
域の下層にはpoly−3i膜3が形成されているが、
酸化膜9によりpoly−3iP11とは絶縁分離され
ているので、A1電極16を介してpoly−3i層1
1に電位を与えたとしても、poly−3i膜3には通
電されないことになる。
しかし、pony−3i膜はたとえ通電されなくても充
分にシールドとして働くことが可能なので、縦型のパワ
ーMOSトランジスタ15の作動によりSi基板lのド
レイン変位が大きく変動したとしても、各SO■領域は
その影響を受けることなく電気的に安定化させることが
できる。
また、poly−3i層11の一端(ウェハ表面より離
れた端部)は、pony−3i膜3と同程度の深さで形
成されている。これによって、隣接する素子間の電気的
影響(酸化膜9およびp。
1y−3i層11を介した電子の回り込み等)をさらに
小さくさせることができる。
次に、上述した第1図に示す半導体装置の製造手順を第
2図(a)、(b)および第3図〜第7図を用いて説明
する。なお第3図〜第7図は、製造工程順に示した半導
体装置の断面図である。
(基板形成工程) (100)の面方位を有し、電気抵抗率が1〜lOΩ・
ΩであるN−型Si基板1上に、0.5〜1μmの膜厚
でSiO□膜2を熱酸化処理によって形成し、さらにL
PCVI)法を用いて、As、Phos等の不純物を高
濃度に含んだpoEy−3i膜3を1〜IOμmの膜厚
で堆積する。その後、このpoj2y−3i膜3の表面
をケミカルポリンシングにより表面平滑性が30Å以下
(望ましくは10Å以下)になるまで鏡面研磨する。
以上述べた製造手順を経ると、第2図(a)に示す断面
図のようになる。なお本実施例では、As、Phos等
がドープされた1n−Sjtuドープpoly−3iを
用いたが、poffiy−3i膜3の膜厚を薄く形成す
る場合には、ノンドープp。
1y−5iを堆積し、その後、拡散法もしくはイオン注
入法等によってpoly−3i膜3を形成しても良い。
一方、上述したSi基板1とは別に、以下に述べるよう
なSi基板4を形成する。
すなわち、(100)の面方位を有し、電気抵抗率が1
0−4〜10−2Ω・σであるN゛型Si基板4上に1
〜10Ω・cmN−型エピタキシャル層5を所定の膜厚
で成長させ、さらにこのエピタキシャル層5上に0.5
〜1μmの膜厚で5iOz膜6を熱酸化処理により形成
する。そして、以上述べた製造手順を経ると、第2図(
b)に示す断面図のようになる。
(貼り合わせ工程) 次に、第2図(a)に示すSi基板1のpoly−5i
膜3の面と、第2図(b)に示すSi基板4のSiO□
膜6の面とを過酸化水素水−(H20□)および硫酸(
H2SO4)の混合液にて親水性処理を行い、洗浄、乾
燥して貼り合わせた後、1000〜1100°CのN2
の炉中で0.5〜1時間のウェハ接合を行う。
続いて、Si基板1を所定の膜厚まで鏡面研磨する。こ
の時、例えば基板上にバイポーラIcを形成しようとす
る場合にはSi基板lを3〜10μm程度の膜厚になる
まで鏡面研磨し、MO5TCを形成しようとする場合に
はSi基板1を5μm以下になるまで鏡面研磨する。
以上述べた製造手順を経ると、第3図に示すような断面
図となり、いわゆる501層を形成したことになる。
(トレンチ部形成工程) 次に、Si基板1上に所定パターンのレジストを塗布し
、ドライエツチング等によりレジストが塗布されていな
いSi基板1.5iOz膜2、およびpofy−3i膜
3を除去すると、パワーMO3)ランジスタを形成しよ
うとする形成領域8およびトレンチ部7が形成され、第
4図に示す断面図のようになる。
(熱酸化処理工程) 次に、900〜1100°Cで熱酸化を行い、膜厚が0
.5〜lumの酸化11!(Si02膜)9を形成する
。すると、第5図に示す断面図のようになる。
(埋め込み工程) パワーMOSトランジスタの形成領域8の酸化膜9を除
去するために、この領域以外の部分にレジスト膜を塗布
し、エツチング等により、パワーMO3)ランジスタの
形成領域8の酸化膜9を除去する。
次に、上記処理を経たウェハのレジスト膜を除去してエ
ピタキシャル成長装置に入れ、エピタキシャル成長を行
わせる。
すると、パワーMO3)ランジスタの形成領域8は単結
晶(N−エピタキシャル層5)となるので、エピタキシ
ャル成長が行われると、N−エピタキシャル層5の表面
には、電気抵抗率が1〜10Ω・cmである単結晶Si
のN−エピタキシャル層IOが形成される。
一方形成領域8以外の部分では、SiO□膜6および酸
化膜9を覆うようにして、poI!、y−3i層11が
形成される。
以上述べた製造手順を経ると、第6図に示す断面図のよ
うになる。
(平坦化工程) 次に第7図に示すように、酸化膜9上に形成されたpo
ly−3iNllおよび単結晶Siのエピタキシャル層
10を選択ポリッシングにより平坦化する。この時、酸
化膜9が表面に表れた時点で選択ポリッシングは終了さ
れる。これにより、poj2y−3i層11はトレンチ
部7内にのみ残ることになる。
(素子形成工程) 次に、第7図に示す形成領域12に対しては、公知の半
導体加工技術を用いることにより、第1図に示すように
、NチャネルMOSトランジスタ13およびPチャネル
MO3Jランジスタ14を形成する。
また、第7図ムこ示す形成領域8に対しては、公知の半
導体加工技術を用いることにより、N°型型数散層P型
拡散層、AN電極16、およびゲート電極17を配設し
、さらにドレイン電極18をSi基板4の裏面に形成し
て、パワーMO5)ランジスタ15を形成する。
以上述べた各製造工程を経ることにより、第1図に示す
断面図のような本実施例における半導体装置が製造され
る。しかも、各素子形成領域の側面部および底面部に形
成される導電層(p o 1 y−3i層11およびp
ony−3i膜3)は、連通ずる必要がないので、例え
ば本実施例のようにトレンチ部に係わるエツチング工程
の増加を極力抑えて、製造工程の増加を抑えることが可
能となる。
次に、他の実施例について説明する。
この実施例では、上記一実施例をより電気的に安定させ
ることが可能な半導体装置について説明する。なお、こ
の実施例における半導体装置の製造方法は、上記製造方
法とほぼ同様である。
第8図は、他の実施例の平坦化工程における半導体装置
を示す断面図である。
第8図に示すように、本実施例の半導体装置では、S 
10 z膜2を形成せずにpoj2y−3i膜3を直接
Si基板1に形成したものである。このように形成する
ことによって、pony−3i膜3を電気的なシールド
として働かせるばかりでなく、ゲッタリング効果をより
増加させる手段としても働かせている。
また、本実施例の半導体装置では、トレンチ7(第4図
)を上記一実施例よりもさらに深く形成することにより
、酸化膜9およびpoffiy−3i層11がpony
−3i膜3よりもさらに深く形成されている。これによ
って、隣接する素子間の電気的影響(酸化膜9およびp
op!、y−3i層11を介した電子の回り込み等)を
さらに小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例である半導体装置を示す断
面図、 第2図(a)および第2図(b)は、上記一実施例の基
板形成工程における半導体装置の断面図、第3図は、上
記一実施例の貼り合わせ工程における半導体装置の断面
図、 第4図は、上記一実施例のトレンチ部形成工程における
半導体装置の断面図、 第5図は、上記一実施例の熱酸化工程における半導体装
置の断面図、 第6図は、上記一実施例の埋め込み工程における半導体
装置の断面図、 第7図は、上記一実施例の平坦化工程における半導体装
置の断面図、 第8図は、他の実施例の平坦化工程における半導体装置
を示す断面図である。 1・・・Si基板(素子形成層)、2.9・・・絶縁膜
に相当する5iOz膜および酸化膜、3・・・pof2
y−3i膜(第2のシールド層)、、1l−pofy−
3i層(第1のシールド層)。 第7図 第 8 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体素子が形成される素子形成層の所定領域が
    絶縁膜により、囲まれ、前記所定領域に前記半導体素子
    が形成された半導体装置において、前記所定領域に隣接
    して形成されると共に、一端が前記素子形成層の主表面
    に表れて、前記所定領域を電気的に分離させる第1のシ
    ールド層と、前記所定領域の下層に形成され、前記所定
    領域を電気的に分離させる第2のシールド層とを備え、
    かつ、前記第1のシールド層の前記一端から他端までの
    厚さは、前記所定領域の主表面から前記第2のシールド
    層の形成位置までの厚さ以上であることを特徴とする半
    導体装置。
  2. (2)単結晶半導体層、第1の絶縁膜、多結晶膜、およ
    び素子形成層が基板表面に順次堆積されたウェハを形成
    する第1工程と、 少なくとも前記素子形成層の所定部に形成された前記多
    結晶膜を除去するまで、エッチングにより前記所定部を
    除去してトレンチ部を形成し、前記トレンチ部および前
    記多結晶膜により前記素子形成層の所定領域を囲むよう
    に形成する第2工程と、 前記トレンチ部の表面に第2の絶縁膜を形成する第3工
    程と、 前記トレンチ部内に多結晶層を形成する第4工程と を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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