JPH11214502A - 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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JPH11214502A
JPH11214502A JP10015698A JP1569898A JPH11214502A JP H11214502 A JPH11214502 A JP H11214502A JP 10015698 A JP10015698 A JP 10015698A JP 1569898 A JP1569898 A JP 1569898A JP H11214502 A JPH11214502 A JP H11214502A
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JP
Japan
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layer
epitaxial layer
type
semiconductor substrate
substrate
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JP10015698A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yoshida
宏 吉田
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】低抵抗のシリコン基板を用いた半導体装置にお
いて、シリコン基板中に伝搬するノイズを吸収するため
に拡散層を設けると、その上に配線が配置できない。 【解決手段】高濃度の不純物を含むP型シリコン基板1
上に不純物濃度の低いエピタキシャル層2を設け、この
エピタキシャル層2にシリコン基板1に達するトレンチ
10を形成し、このトレンチ10内に導電体としてのタ
ングステン層12を埋設する。シリコン基板には一定電
位を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、特に、素子間の雑音伝搬の低減された
半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】PN接合容量の低減とラッチアップ耐性
向上を同時に実現するため、高濃度の不純物を有するシ
リコン基板上に比較的不純物濃度が低いエピタキシャル
層を設ける構造が用いられている。このような低抵抗の
基板を用いた場合、素子から生じたノイズが低抵抗のシ
リコン基板を伝搬しやすくなるので、ノイズの影響を避
けるためには素子の間隔を十分に大きく取らなければな
らず、素子を高密度に集積することが困難となる。
【0003】これを解決する手法として、D.K.Su
等によりJournal of Solid Stat
e Circuits vol.28 No.4pp.
420 1993により、ノイズ源となる素子の周囲に
基板と同じ導電型の拡散層を設け、これでノイズ吸収す
る方法が提案されている。以下図面を用いて説明する。
図9〜11はこの第1の従来例の平面図、E−E線及び
F−F線断面図である。
【0004】ボロン濃度1〜5×1019cm-3のP型シ
リコン基板1上に、ボロン濃度が1〜5×1015cm-3
と低いエピタキシャル層2を形成し、このエピタキシャ
ル層2に、ソース6、ドレイン7となるN型拡散層と、
N型のゲート電極5等からNMOSFETを形成し、更
にその周囲のフィールド酸化膜3間にP型拡散層20を
設けたものである。
【0005】ソース6、ドレイン7は前述のように、ボ
ロン濃度が低いエピタキシャル層2上に形成されている
ため、PN接合容量を低くすることができる。NMOS
FETの周囲に形成されたP型拡散層20は、基板表面
からの金属線を介して一定の電位が与えられており、N
MOSFETからのノズルを吸収することができる。
【0006】上記例の場合、P型エピタキシャル層2の
表面付近を伝搬するノイズは吸収できるが、ノイズの一
部は抵抗の低いP型シリコン基板1を伝搬する。そこで
P型エピタキシャル層2に導電体を埋め込みノイズを吸
収する構造が、例えば特開平6−151846号公報等
で開示されている。この第2の従来例は図12に示すよ
うに、P型エピタキシャル層2を貫通しP型シリコン基
板1に達するトレンチ10を形成し、その内部にタング
ステン(W)層12等の導電体を埋設し、この導電体に
基板表面から金属配線16を介して一定電位を与えてP
型エピタキシャル層2の底部やP型シリコン基板1を伝
搬するノイズを吸収させるように構成したものであり、
前述の第1の従来例に比べてノイズの遮断効果を改善で
きる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来構造で
は、図10におけるP型拡散層20あるいは図12にお
けるトレンチ10内のW層12へ一定電位を供給するた
め、基板表面側からの配線を設けることが必要である。
この場合、図9〜11に示したようにP型拡散層20、
または図12に示したようにW層12の上には信号配線
を配置することができないという配置配線上の制約が生
じる。さらに、ゲート電極5やN型拡散層のソース6、
ドレイン7から配線を外部に引き出すには、図11に示
したように、金属配線16とは別層の金属配線23を設
けなければならず、これにともない第2の層間絶縁膜2
1やスルーホール22を形成する追加工程が必要とな
り、製造工程数が多くなるという問題が生じる。
【0008】本発明の目的は、ノイズを吸収する領域へ
の配線が不要で、配線全体の配置が容易となる半導体装
置及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体装置
は、第1導電型の不純物を有する半導体基板と、この半
導体基板上に形成され前記半導体基板より第1導電型の
不純物濃度の低いエピタキシャル層と、このエピタキシ
ャル層を貫通して前記半導体基板と接続する導電体層と
を含むことを特徴とするものである。
【0010】第2の発明の半導体装置の製造方法は、第
1導電型の不純物を有する半導体基板上に、第1導電型
の不純物濃度が前記半導体基板より低いエピタキシャル
層を形成する工程と、前記エピタキシャル層を貫通して
前記半導体基板に達する溝を形成する工程と、前記溝に
導電体層を埋設する工程とを含むことを特徴とするもの
である。
【0011】第3の発明の半導体装置の製造方法は、第
1導電型の不純物を有する半導体基板上に、第1導電型
の不純物濃度が前記半導体基板より低いエピタキシャル
層を形成する工程と、前記エピタキシャル層内に第2導
電型の不純物領域を形成する工程と、この不純物領域内
の前記エピタキシャル層を貫通して前記半導体基板に達
する溝を形成する工程と、この溝内に導電体層を埋設す
る工程とを含むことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面に基づいて説明
する。
【0013】図1及び図2(a)〜(d)は本発明の第
1の実施の形態を説明する為の半導体チップの平面図、
及び製造工程順に示したA−A線間の断面図である。以
下製造工程順に説明する。
【0014】まず、図2(a)に示すように、ボロン濃
度が1〜5×1019cm-3のP型シリコン基板1上に、
ボロン濃度1〜5×1015cm-3、厚さ2〜3μmのP
型エピタキシャル層2を成長する。その後LOCOS法
により厚さ300〜600nmのフィールド酸化膜3を
形成する。
【0015】次に、基板表面を酸化してMOSFETの
ゲート酸化膜となる厚さ10〜30nmの酸化膜4を形
成する。その後、全面に成長したポリシリコン膜をパタ
ーニングしてゲート電極5を形成し、NMOSのソース
6、ドレイン7となるN型拡散層をヒ素をドーズ量1〜
5×1015cm-2でイオン注入して形成する。次でフィ
ールド酸化膜3間にP型拡散層8を形成する。
【0016】次に、図2(b)に示すように、全面にP
SG等からなる層間絶縁膜9を成長し、その表面を平坦
化した後、NMOSの周囲にP型シリコン基板1に達す
るトレンチ10を開口する。次でこのトレンチ10を含
む全面に厚さ30〜100nmの金属膜11として、例
えばTi膜とTiN膜をスパッタ法で形成した後、CV
D法によりタングステン(W)層12を成長する。
【0017】次に、図2(c)に示すように、エッチバ
ックを行って、トレンチ10にのみ金属膜11、タング
ステン層12を選択的に残す。
【0018】次に、図1及び図2(d)に示すように、
全面に成長した層間絶縁膜13にRIE法等によりコン
タクト14を開口した後、タングステン層15によるプ
ラグを形成し、Al等からなる金属配線16を形成し半
導体装置を完成させる。
【0019】上記第1の実施の形態によれば、トレンチ
10内に埋設した導電体が接地されたP型シリコン基板
1とつながっており、P型シリコン基板1側から一定電
位を与えているのでトレンチ10内の導電体につながる
基板表面からの配線が不要となる。例えば、図3に示す
平面図のように、導電体を埋設したトレンチ10の上に
も金属配線16を設けることが可能となるので、同じ大
きさのデバイスで比較すると、従来構造では図9のE−
E間に配置されている信号配線は4本であるのに対し
て、図3のB−B間では75%増の7本とすることがで
きる。
【0020】図4及び図5は本発明の第2の実施の形態
を説明する為の半導体チップの平面図及びC−C線間の
断面図である。この第2の実施の形態では、トレンチ1
0の周囲にN型ウェル領域17が存在し、P型エピタキ
シャル層2とN型ウェル領域17の間にPN接合が形成
される。このPN接合の容量により第1の実施の形態の
場合に比べて低周波領域におけるノイズ伝搬特性を改善
できる。
【0021】図6及び図7は本発明の第3の実施の形態
を説明する為の半導体チップの断面図及びD−D線間の
断面図である。この第3の実施の形態では、NMOSの
ゲート電極5の下部に、トレンチ10が設けられてお
り、その内側に不純物が高濃度に導入された多結晶シリ
コン層18が埋設されている。次にその製造方法を図8
(a)〜(c)を用いて説明する。
【0022】まず図8(a)に示すように、ボロン濃度
が1〜5×1019cm-3のP型シリコン基板1上にボロ
ン濃度1〜5×1015cm-3、厚さ2〜3μmのP型エ
ピタキシャル層2を成長する。その後LOCOS法によ
り厚さ300〜600nmのフィールド酸化膜3を形成
する。次にフィールド酸化膜3およびエピタキシャル層
2を貫通し、P型シリコン基板1に達するトレンチ10
を形成する。
【0023】次に、図8(b)に示すように、トレンチ
10を含む全面に多結晶シリコン層18を成長しこれに
1〜5×1016cm-2のヒ素またはリンを注入し、その
後エッチバックを行ってトレンチ10の所定の深さに前
記多結晶シリコン層18を埋設する。
【0024】次に、図8(c)に示すように、全面に成
長した酸化膜19をエッチバックしてトレンチ10の上
部に酸化膜19を選択的に残す。その後、全面に成長し
たポリシリコン膜をパターニングしてゲート電極5を形
成し、NMOSのソース、ドレイン領域となるN型拡散
層にヒ素をドーズ量1〜5×1015cm-2でイオン注入
する。
【0025】その後全面に成長した層間絶縁膜9に、図
5の場合と同様にコンタクト14を開口した後、タング
ステン層15によるプラグを形成し、金属配線16を形
成すると図6、図7に示す半導体装置が得られる。
【0026】この構造では、トレンチ10上にゲート電
極5も配置できるようになるので、ゲート電極5を相互
接続するための配線が不要となる。これにより、図9の
従来例のレイアウトで示すようなゲート電極5につなが
る配線のための余分な領域が不要となるだけでなく、従
来例でのスルーホール22や上層の配線である金属配線
23形成の2回のフォトリソグラフィー工程とエッチン
グ工程を削減することができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ノイズを
吸収する領域への配線が不要となる為、配線の配置が容
易となる。また、基板中を伝搬するノイズの伝搬も抑制
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明する為の半導
体チップの平面図。
【図2】本発明の第1の実施の形態を説明する為の工程
順に示した半導体チップの断面図。
【図3】本発明の第1の実施の形態を説明する為の配線
を示す平面図。
【図4】本発明の第2の実施の形態を説明する為の半導
体チップの平面図。
【図5】本発明の第2の実施の形態を説明する為の半導
体チップの断面図。
【図6】本発明の第3の実施の形態を説明する為の半導
体チップの平面図。
【図7】本発明の第3の実施の形態を説明する為の半導
体チップの断面図。
【図8】本発明の第3の実施の形態を説明する為の工程
順に示した半導体チップの断面図。
【図9】第1の従来例を説明する為の半導体チップの平
面図。
【図10】第1の従来例を説明する為の半導体チップの
断面図。
【図11】第1の従来例を説明する為の半導体チップの
断面図。
【図12】第2の従来例を説明する為の半導体チップの
断面図。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 P型エピタキシャル層 3 フィールド酸化膜 4 酸化膜 5 ゲート電極 6 ソース 7 ドレイン 8 P型拡散層 9 層間絶縁膜 10 トレンチ 11 金属膜 12 タングステン層 13 層間絶縁膜 14 コンタクト 15 タングステン層 16 金属配線 17 N型ウェル領域 18 多結晶シリコン層 19 酸化膜 20 P型拡散層 21 層間絶縁膜 22 スルーホール 23 金属配線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の不純物を有する半導体基板
    と、この半導体基板上に形成され前記半導体基板より第
    1導電型の不純物濃度の低いエピタキシャル層と、この
    エピタキシャル層を貫通して前記半導体基板と接続する
    導電体層とを含むことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記導電体層の周辺部に第2導電型の不
    純物領域が形成されている請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 第1導電型の不純物を有する半導体基板
    上に、第1導電型の不純物濃度が前記半導体基板より低
    いエピタキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシ
    ャル層を貫通して前記半導体基板に達する溝を形成する
    工程と、前記溝に導電体層を埋設する工程とを含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 第1導電型の不純物を有する半導体基板
    上に、第1導電型の不純物濃度が前記半導体基板より低
    いエピタキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシ
    ャル層内に第2導電型の不純物領域を形成する工程と、
    この不純物領域内の前記エピタキシャル層を貫通して前
    記半導体基板に達する溝を形成する工程と、この溝内に
    導電体層を埋設する工程とを含むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
JP10015698A 1998-01-28 1998-01-28 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH11214502A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006025037A1 (en) * 2004-09-02 2006-03-09 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Contacting and filling deep-trench-isolation with tungsten

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006025037A1 (en) * 2004-09-02 2006-03-09 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Contacting and filling deep-trench-isolation with tungsten
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