JPH11354627A - Semiconductor integrated circuit and its manufacture - Google Patents

Semiconductor integrated circuit and its manufacture

Info

Publication number
JPH11354627A
JPH11354627A JP15790498A JP15790498A JPH11354627A JP H11354627 A JPH11354627 A JP H11354627A JP 15790498 A JP15790498 A JP 15790498A JP 15790498 A JP15790498 A JP 15790498A JP H11354627 A JPH11354627 A JP H11354627A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
semiconductor
layer
well
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15790498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Kanesu
則之 金須
Koji Tanaka
幸次 田中
Koichi Murakami
浩一 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP15790498A priority Critical patent/JPH11354627A/en
Publication of JPH11354627A publication Critical patent/JPH11354627A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power IC of high integration density which does not generate malfunctions for a peripheral circuit of an output element, even if a surge input to the output element is generated. SOLUTION: High resistivity semiconductor layers 17, 14, 15, 16 are formed on a low resistivity semiconductor substrate 2, and embedding layers 24, 21, 32, 34 are formed in the upper part of the high resistivity semiconductor layers 17, 14, 15, 16. Furthermore, wells 41, 31 to 35, base regions 61, 62, 63, 64 inside the wells 32 to 35, electrode regions 81 to 88, etc., are formed in the upper part of the embedding layers 24, 21, 32, 34 in a power IC. Since current amplification ratio (hfe ) of parasitic bipolar transistors 221, 222, for which a first embedding layer 22 is an emitter, the semiconductor substrate 2 is a base and second embedding layers 21, 23 are a collector, is small, isolation is possible with only a trench isolation region 110.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、MOSトランジス
タ、バイポーラトランジスタ、IGBT(絶縁ゲート型
バイポーラトランジスタ:Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor)、あるいはサイリスタ等のデバイスを同一チ
ップ上に集積化したパワーICまたはIPD(インテリ
ジェント・パワーデバイス:Intelligent Power Devic
e)と呼ばれる半導体装置に係り、特に各デバイスをトレ
ンチ分離によって分離した半導体集積回路に関する。特
に、パワーIC(もしくはIPD)の負荷側から出力段
の素子にサージ電圧が入った場合のダイナミックな(動
的な)素子分離技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS transistor, a bipolar transistor, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
Power IC or IPD (Intelligent Power Device) in which devices such as nsistors or thyristors are integrated on the same chip.
The present invention relates to a semiconductor device called e), and more particularly to a semiconductor integrated circuit in which each device is separated by trench isolation. In particular, the present invention relates to a dynamic element isolation technique when a surge voltage is applied to an element in an output stage from a load side of a power IC (or IPD).

【0002】[0002]

【従来の技術】図20に示すように、トレンチ側壁酸化
膜10、トレンチ埋込ポリシリコン11からなる素子間
分離領域110で、n型MOSトランジスタ(以下にお
いて「nMOS」という)部122、pnp型バイポー
ラトランジスタ部123、トレンチゲート型パワーMO
SFET部125,127を分離・形成したパワーIC
が知られている。この種の従来のパワーICでは、抵抗
率0.5Ω・cm乃至5Ω・cm程度のp型基板1の上
面にn+埋込層(NBL)21,22,23と各デバイ
ス構成に必要なpウェル領域(PWL)41,42,4
3とnウェル領域(NWL)31,32〜35が形成さ
れている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 20, an n-type MOS transistor (hereinafter referred to as "nMOS") portion 122, a pnp-type Bipolar transistor section 123, trench gate type power MO
Power IC with separated and formed SFET sections 125 and 127
It has been known. In a conventional power IC of this kind, n + buried layers (NBL) 21, 22, 23 and p necessary for each device configuration are formed on the upper surface of a p-type substrate 1 having a resistivity of about 0.5 Ω · cm to 5 Ω · cm. Well regions (PWL) 41, 42, 4
3 and n-well regions (NWL) 31, 32 to 35 are formed.

【0003】p型基板1は、それぞれpウェル領域4
2,43とp+ コンタクト領域74,77からなる二つ
のp型基板コンタクト部124,126でグランド電位
に接続され、その電位を固定されている。その結果、p
型基板1とその上面に形成される各デバイス122,1
23,125,127が有するn型半導体領域との間に
形成される寄生ダイオードが順方向、即ち導通状態にな
らないようにしている。
The p-type substrate 1 has a p-well region 4
2, 43 and p + contact regions 74, 77 are connected to the ground potential at two p-type substrate contact portions 124, 126, and the potential is fixed. As a result, p
Mold substrate 1 and devices 122, 1 formed on the upper surface thereof
Parasitic diodes formed between the n-type semiconductor regions of the semiconductor devices 23, 125, and 127 are prevented from being in a forward direction, that is, a conductive state.

【0004】また、p型基板コンタクト部124,12
6は各デバイス122,123,125,127間に形
成される寄生npnバイポーラトランジスタ200,2
10のベース幅WBを厚くして、各デバイス122,1
23,125,127の相互干渉を防止するための領域
としても機能している。すなわち、寄生npnバイポー
ラトランジスタ200,210のベース幅WBをある程
度厚くすることで、その電流増幅率hfeを下げて、寄生
npnバイポーラトランジスタ200,210が容易に
動作しないようにするための緩衝領域としての機能をも
有する領域である。電流増幅率hfeを所定の値よりも小
さくするためには、このp型基板コンタクト部124,
126はその幅を20〜70μm程度の比較的大きな値
に保つ必要がある。たとえば、1Aクラスのトランジス
タに対しては、電流増幅率hfeを0.01倍以下程度に
抑制して、寄生npnバイポーラトランジスタ200,
210の影響を受けないようにする必要がある。パワー
ICに搭載されている制御用のトランジスタでは、さら
に微少な電流でも影響を受けるので電流増幅率hfeは更
に小さな値以下に抑える必要がある。
Further, the p-type substrate contact portions 124 and 12
6 is a parasitic npn bipolar transistor 200, 2 formed between each device 122, 123, 125, 127.
By thickening the 10 base width W B of each device 122,
It also functions as an area for preventing mutual interference of the elements 23, 125, and 127. That is, the parasitic npn bipolar transistor base width W B of 200 and 210 by a certain thickness, a buffer area for lowering the current amplification factor h fe, parasitic npn bipolar transistor 200 and 210 to prevent work easily This region also has the function of In order to make the current amplification factor h fe smaller than a predetermined value, the p-type substrate contact portion 124,
126 needs to keep its width at a relatively large value of about 20 to 70 μm. For example, for a 1A class transistor, the current amplification factor h fe is suppressed to about 0.01 times or less, and the parasitic npn bipolar transistor 200,
It is necessary to avoid being affected by 210. Since the control transistor mounted on the power IC is affected by even a smaller current, the current amplification factor h fe must be suppressed to a smaller value.

【0005】特に図20に示したトレンチゲート型パワ
ーMOSFET部125,127等の出力段のトランジ
スタは、外部からのサージノイズの影響を受けやすい動
作環境にある。すなわち、出力段のトランジスタ12
5,127の埋込ドレイン領域となるn+ 埋込層22,
23は、n型シンカー(NSK)51,52を介して一
般的に半導体集積回路の外部電極端子(出力端子)と接
続されているため、外部からのサージノイズにより電位
の変動を起こす。外部電極端子からのサージノイズが負
電位である場合、寄生npnバイポーラトランジスタ2
00,210のベースとなるp型基板1のグランド電位
よりエミッタとなるドレイン領域のn+ 埋込層22,2
3の電位が低くなるため寄生npnバイポーラトランジ
スタがターン・オンし、隣接したデバイスが誤動作を起
こす恐れがある。例えば出力段のトランジスタの埋込ド
レイン領域となるn+ 埋込層22に負電位のサージノイ
ズが印加された場合、n+ 埋込層22をエミッタ、p型
基板1をベース、n+ 埋込層21をコレクタとする寄生
npnバイポーラトランジスタ200のベース電流ib
が流れる。すると寄生npnバイポーラトランジスタ2
00のコレクタとなる隣のpnp型バイポーラトランジ
スタ123のベース領域であるn+ 埋込層21から、寄
生npnバイポーラトランジスタ200のエミッタとな
るn+ 埋込層22に向かってib ・hfe倍のコレクタ電
流ic が流れる。即ち寄生npnバイポーラトランジス
タ200がターン・オンしpnp型バイポーラトランジ
スタ123のベース電位が変動して回路が誤動作する可
能性がある。
In particular, the transistors at the output stage such as the trench gate type power MOSFET units 125 and 127 shown in FIG. 20 are in an operating environment which is easily affected by external surge noise. That is, the output stage transistor 12
5,127 n + buried layer 22 serving as a buried drain region,
23 is generally connected to external electrode terminals (output terminals) of the semiconductor integrated circuit via n-type sinkers (NSK) 51 and 52, and thus causes a potential change due to external surge noise. When the surge noise from the external electrode terminal has a negative potential, the parasitic npn bipolar transistor 2
The n + buried layers 22 and 2 in the drain region serving as the emitter from the ground potential of the p-type substrate 1 serving as the base of
Since the potential of 3 becomes low, the parasitic npn bipolar transistor is turned on, and there is a possibility that an adjacent device may malfunction. For example, when the surge noise of the negative potential is applied to the n + buried layer 22 serving as a buried drain region of the transistor of the output stage, the emitter of the n + embedded layer 22, based on a p-type substrate 1, n + buried Base current i b of parasitic npn bipolar transistor 200 having layer 21 as a collector
Flows. Then, the parasitic npn bipolar transistor 2
00 of n + buried layer 21 is a base region of the adjacent pnp-type bipolar transistor 123 serving as a collector, toward the n + buried layer 22 serving as the emitter of the parasitic npn bipolar transistor 200 i b · h fe times The collector current ic flows. That is, there is a possibility that the parasitic npn bipolar transistor 200 is turned on, the base potential of the pnp bipolar transistor 123 fluctuates, and the circuit malfunctions.

【0006】同様にトレンチゲート型パワーMOSFE
T127とトレンチゲート型パワーMOSFET125
との間に形成された寄生npnバイポーラトランジスタ
210がターン・オンし、トレンチゲート型パワーMO
SFET127のドレイン電位が変動してしまう。以上
述べたような寄生npnバイポーラトランジスタによる
回路動作上の影響は、隣り合ったデバイス間だけではな
く広範囲にわたって影響を及ぼす恐れがある。
Similarly, a trench gate type power MOSFE
T127 and trench gate type power MOSFET 125
Is turned on, the trench gate type power MO
The drain potential of the SFET 127 changes. The influence on the circuit operation by the parasitic npn bipolar transistor as described above may affect not only between adjacent devices but also over a wide range.

【0007】出力段のトランジスタのn+ 埋込層に負電
位のサージノイズが印加された場合、その出力段のトラ
ンジスタに隣接した他のデバイスに影響を及ぼさないよ
うにするための対策は寄生npnバイポーラトランジス
タの電流増幅率hfeを低減させることである。具体的に
は前述したように各デバイス間の距離を充分確保するこ
とや、p型基板1の抵抗を下げること、あるいはグラン
ド電位変動を抑えるためのp型基板コンタクト部12
4,126をより多く配置するする方法等がある。しか
しp型基板1の抵抗を下げる方法はp型基板1とn+
込層21,22,23との間の耐圧を低下させる。この
ため、従来は各デバイス122,123,125,12
7間の距離を十分確保する方法が主に用いられていた。
When a surge noise of a negative potential is applied to the n + buried layer of the transistor in the output stage, a countermeasure for preventing the influence on other devices adjacent to the transistor in the output stage is a parasitic npn. The purpose is to reduce the current amplification factor h fe of the bipolar transistor. Specifically, as described above, a sufficient distance between the devices, a reduction in the resistance of the p-type substrate 1, or a p-type substrate contact portion 12 for suppressing fluctuations in the ground potential.
There is a method of arranging more 4,126. However, the method of lowering the resistance of the p-type substrate 1 lowers the withstand voltage between the p-type substrate 1 and the n + buried layers 21, 22, 23. For this reason, conventionally, each device 122, 123, 125, 12
A method of ensuring a sufficient distance between the seven has been mainly used.

【0008】図21は従来のパワーICの他の構造例で
ある。これは図20に対し、n+ 埋込層24、nウェル
領域36、n+ コンタクト領域94で形成され電源電位
に接続されたダミーコレクタ部128をパワーMOSF
ET125,127間に形成した構造になっている。図
21において各パワーMOSFET125,127間に
形成されていた寄生npnバイポーラトランジスタ21
0をダミーコレクタ部128で分割し、新たな寄生np
nバイポーラトランジスタ211,212を形成させ、
パワーMOSFET125,127相互間で直接寄生n
pnバイポーラトランジスタを生成しないようにしてい
る。この構造の場合、寄生npnバイポーラトランジス
タ211,212がダミーコレクタ部のn+ 埋込層24
をコレクタとしトレンチゲート型パワーMOSFET1
25,127のドレイン領域となるn+ 埋込層22,2
3をエミッタとして形成されるため、負電圧のサージノ
イズが印加された場合どちらかのパワーMOSFETの
ドレイン電位が低下してベース電流ib が流れ、一方の
寄生npnバイポーラトランジスタがターン・オンして
も、ダミーコレクタ部128との間で電流が流れるた
め、もう一方の寄生npnバイポーラトランジスタはタ
ーン・オンしない。したがって、もう一方のパワーMO
SFETのドレイン電流は流れずパワーMOSFET相
互間の動作干渉は発生しない。
FIG. 21 shows another example of the structure of a conventional power IC. This is different from FIG. 20 in that the dummy collector portion 128 formed by the n + buried layer 24, the n well region 36, and the n + contact region 94 and connected to the power supply potential is connected to the power MOSF.
It has a structure formed between ET125 and ET127. The parasitic npn bipolar transistor 21 formed between the power MOSFETs 125 and 127 in FIG.
0 is divided by the dummy collector unit 128 and a new parasitic np
forming n bipolar transistors 211 and 212,
Direct parasitic n between power MOSFETs 125 and 127
A pn bipolar transistor is not generated. In the case of this structure, the parasitic npn bipolar transistors 211 and 212 are connected to the n + buried layer 24 of the dummy collector portion.
Gate type power MOSFET1
N + buried layers 22, 2 serving as drain regions 25, 127
3 for the formed as an emitter, the drain potential of one of the power MOSFET when the surge noise of the negative voltage is applied decreases the base current i b flows, one of the parasitic npn bipolar transistor is turned on Also, since a current flows between the dummy collector unit 128, the other parasitic npn bipolar transistor does not turn on. Therefore, the other power MO
The drain current of the SFET does not flow, and no operation interference occurs between the power MOSFETs.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】トレンチ側壁酸化膜及
びトレンチ埋込ポリシリコン等からなるトレンチ分離技
術は、外部環境からのサージ電圧等の影響のない、いわ
ば静的な(スタティックな)素子分離に対してはある程
度の成功を収めている。しかし、上述したようにグラン
ド電位に接続されたp型基板をベースとし、その上面に
あるデバイスのn+ 埋込層をコレクタ及びエミッタとす
る寄生npnバイポーラトランジスタが構成される構造
を有するパワーICにおいては、特定のデバイス(特に
出力段の素子)に負電位のサージノイズが印加された場
合、ダイナミックな(動的な)素子分離性能に問題点が
あった。このとき、寄生npnバイポーラトランジスタ
のベース電流がp型基板から流れこみ、寄生npnバイ
ポーラトランジスタがターン・オンして、その特定のデ
バイスの周辺の回路の誤動作が発生する恐れがあるから
である。
The trench isolation technique composed of a trench sidewall oxide film and a trench buried polysilicon, etc., has a so-called static (static) element isolation which is not affected by a surge voltage or the like from an external environment. It has had some success. However, as described above, in a power IC having a structure in which a parasitic npn bipolar transistor is formed based on a p-type substrate connected to the ground potential and using the n + buried layer of the device on the upper surface as a collector and an emitter. However, there is a problem in dynamic (dynamic) element isolation performance when a negative potential surge noise is applied to a specific device (particularly, an element at an output stage). At this time, the base current of the parasitic npn bipolar transistor flows from the p-type substrate, and the parasitic npn bipolar transistor is turned on, which may cause malfunction of a circuit around the specific device.

【0010】そこで、ダイナミックな素子分離性能を改
善し、この寄生npnバイポーラトランジスタの影響を
防止するためにp型基板の不純物密度を高くすると、デ
バイス領域底部に存在するn+埋込層とp型基板との間
の耐圧が低下するという問題点が新たに生じる。
Therefore, when the impurity density of the p-type substrate is increased to improve the dynamic element isolation performance and prevent the influence of the parasitic npn bipolar transistor, the n + buried layer existing at the bottom of the device region and the p-type A new problem arises in that the withstand voltage between the substrate and the substrate is reduced.

【0011】一方、この耐圧の低下を避けるために、図
21のようにダミーコレクタ部を新たに設ければ、ダイ
ナミックな素子分離性能は向上するものの素子分離領域
の面積が増大するという問題点が生じる。
On the other hand, if a dummy collector portion is newly provided as shown in FIG. 21 in order to avoid the reduction of the withstand voltage, there is a problem that the area of the element isolation region is increased although the dynamic element isolation performance is improved. Occurs.

【0012】即ち、電位変動層を有するデバイスを密集
して配置しようとすると、p型基板1によって形成され
る寄生npnバイポーラトランジスタ200,210の
ベース厚が薄くならざるをえず、寄生npnバイポーラ
トランジスタの電流増幅率hfeを増大させることにな
る。結局、パワーICの高集積密度化と、ダイナミック
な素子分離性能の向上、即ち、寄生npnバイポーラト
ランジスタの電流増幅率hfeの減少化とは、互いに相容
れない二律背反の関係にあるという問題がある。
In other words, if devices having potential fluctuation layers are to be densely arranged, the base thickness of the parasitic npn bipolar transistors 200 and 210 formed by the p-type substrate 1 must be reduced, and the parasitic npn bipolar transistors Will increase the current amplification factor h fe . As a result, there is a problem that the high integration density of the power IC and the improvement of the dynamic element isolation performance, that is, the reduction of the current amplification factor h fe of the parasitic npn bipolar transistor are incompatible with each other.

【0013】本発明の目的は、この二律背反の関係を打
破する新機軸を提唱し、上記の寄生npnバイポーラト
ランジスタの電流増幅率hfeが低く、かつ素子分離領域
の面積が増大しない半導体集積回路を提供することであ
る。
An object of the present invention is to propose a novel technique for overcoming this trade-off relationship, and to provide a semiconductor integrated circuit in which the current amplification factor h fe of the parasitic npn bipolar transistor is low and the area of the element isolation region does not increase. To provide.

【0014】本発明の他の目的は、高耐圧でかつ隣接し
た素子間のダイナミックな(動的な)分離が良好な半導
体集積回路を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit having a high withstand voltage and excellent dynamic (dynamic) separation between adjacent elements.

【0015】本発明のさらに他の目的は、出力段の素子
にサージ電圧が印加されても、その出力段の素子の周辺
の回路素子に影響を与えることのない、高耐圧・高集積
密度の半導体集積回路を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a high-voltage and high-density integrated circuit which does not affect circuit elements around the output stage element even if a surge voltage is applied to the output stage element. It is to provide a semiconductor integrated circuit.

【0016】本発明のさらに他の目的は、安価でサージ
耐性等の信頼性の高い半導体集積回路を提供することで
ある。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit which is inexpensive and has high reliability such as surge resistance.

【0017】本発明のさらに他の目的は、各デバイスを
高密度に配置しても、寄生バイポーラトランジスタによ
るデバイス相互の動作干渉が防止できる半導体集積回路
を、特殊な技術や製造工程を必要とせずに、容易に実現
できる半導体集積回路の製造方法を提供することであ
る。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of preventing operation interference between devices due to a parasitic bipolar transistor even if the devices are arranged at a high density without requiring a special technique or a manufacturing process. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit which can be easily realized.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の特徴は、第1導電型低抵抗率の半導
体基板と、この半導体基板上にトレンチ分離領域で互い
に分離して配置された半導体基板よりも高い抵抗率の第
1及び第2の半導体層と、この第1の半導体層の上部に
配置され、第1及び第2の半導体層よりも低い抵抗率の
第2導電型の第1の埋込層と、第1の半導体層とはトレ
ンチ分離領域で互いに分離して配置され、第2の半導体
層の上部に配置され、第1及び第2の半導体層よりも低
い抵抗率の第2導電型の第2の埋込層と、第1の埋込層
の上部に配置された第1のウェルと、この第1のウェル
とはトレンチ分離領域で互いに分離して配置され、第2
の埋込層の上部に配置された第2のウェルと、第1のウ
ェルの表面に少なくとも一つの主電極領域を有する第1
の半導体素子と、第2のウェルの表面に少なくとも一つ
の主電極領域を有する第2の半導体素子とを少なくとも
有するパワーIC等の半導体集積回路であることであ
る。ここで、第1導電型と第2導電型とは互いに反対導
電型である。例えば、第1導電型をn型とすれば、第2
導電型はp型であり、第1導電型をp型とすれば、第2
導電型はn型である。また、「第1のウェルの表面の少
なくとも一つの主電極領域」とは、FETの ソース領
域やドレイン領域、あるいはバイポーラトランジスタの
コレクタ領域やエミッタ領域の意である。「第2のウェ
ルの表面の少なくとも一つの主電極領域」も同様に、ソ
ース領域、ドレイン領域、コレクタ領域、あるいはエミ
ッタ領域等の意である。第1及び第2の半導体層は、第
1導電型でも第2導電型でもかまわない。ある一定の電
圧で空乏化するような高抵抗率の半導体層であればよい
のである。第1のウェル及び第2のウェルも、第1導電
型でも第2導電型でもかまわない。また、第1及び第2
ウェルの導電型は互いに同導電型でも、互いに反対導電
型でもかまわない。こららのウェルの導電型は、半導体
集積回路の設計仕様に合わせて適宜選択すればよい。
In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is that a semiconductor substrate of a first conductivity type and low resistivity is separated from each other by a trench isolation region on the semiconductor substrate. A first and a second semiconductor layer having a higher resistivity than the disposed semiconductor substrate; and a second conductive layer disposed on the first semiconductor layer and having a lower resistivity than the first and second semiconductor layers. The first buried layer of the mold and the first semiconductor layer are disposed separately from each other in the trench isolation region, are disposed above the second semiconductor layer, and are lower than the first and second semiconductor layers. A second buried layer of a second conductivity type having a resistivity, a first well disposed above the first buried layer, and the first well separated from each other by a trench isolation region And the second
And a first well having at least one main electrode region on the surface of the first well.
And a semiconductor integrated circuit such as a power IC having at least a second semiconductor element having at least one main electrode region on the surface of the second well. Here, the first conductivity type and the second conductivity type are opposite to each other. For example, if the first conductivity type is n-type,
The conductivity type is p-type. If the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is p-type.
The conductivity type is n-type. The “at least one main electrode region on the surface of the first well” refers to an FET of the FET. It means a source region and a drain region, or a collector region and an emitter region of a bipolar transistor. Similarly, “at least one main electrode region on the surface of the second well” means a source region, a drain region, a collector region, an emitter region, or the like. The first and second semiconductor layers may be of the first conductivity type or the second conductivity type. It is sufficient if the semiconductor layer has a high resistivity that is depleted at a certain voltage. The first well and the second well may be of the first conductivity type or the second conductivity type. In addition, the first and second
The conductivity types of the wells may be the same conductivity type or the opposite conductivity types. The conductivity type of these wells may be appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor integrated circuit.

【0019】本発明の第1の特徴において、第1の埋込
層をエミッタ、半導体基板をベース、第2の埋込層をコ
レクタとする寄生バイポーラトランジスタの電流増幅率
feは、ベースとなる第1導電型の半導体基板の抵抗率
が低いので小さい。しかも、半導体基板と第1及び第2
の埋込層との間に抵抗率の高い第1及び第2の半導体層
を挟むことにより、低抵抗率の半導体基板と低抵抗率の
埋込層とが直接pn接合を形成することによる耐圧低下
を防ぐことができる。このため、従来の技術で説明した
pウェル領域/p+ コンタクト領域からなるp型基板コ
ンタクト部やダミーコレクタ部等の特別な領域を配置し
なくても、出力段の素子にサージ電圧が印加された場合
の周辺の回路素子への影響を抑制できる。この結果、構
造が簡単で、且つ微細化が容易なトレンチ分離領域のみ
で、信頼性の高い素子分離が可能となり、高集積密度化
が容易となる。
In the first aspect of the present invention, the current amplification factor h fe of a parasitic bipolar transistor having a first buried layer as an emitter, a semiconductor substrate as a base, and a second buried layer as a collector is a base. Since the resistivity of the semiconductor substrate of the first conductivity type is low, it is small. In addition, the semiconductor substrate and the first and second
By sandwiching the first and second semiconductor layers having high resistivity between the buried layer and the buried layer, the withstand voltage due to the direct formation of a pn junction between the low-resistivity semiconductor substrate and the buried layer with low resistivity Drop can be prevented. For this reason, a surge voltage is applied to an element in the output stage without arranging a special region such as a p-type substrate contact portion or a dummy collector portion composed of a p-well region / p + contact region described in the prior art. In this case, the influence on peripheral circuit elements can be suppressed. As a result, highly reliable device isolation can be achieved only with a trench isolation region having a simple structure and easy miniaturization, and high integration density can be easily achieved.

【0020】本発明の第1の特徴の第1及び第2の半導
体層の抵抗率は50Ω・cm以上であることが好まし
く、上限は、現在の半導体エピタキシー技術の許容する
範囲で選択すればよい。例えば、極めて高純度の気相エ
ピタキシーを行えば、6000Ω・cm乃至10000
Ω・cm程度が実現できるが、通常は500Ω・cm程
度以上は必要でない。また、第1及び第2の半導体層の
厚さはパワーICに要求される耐圧を考慮して決定すれ
ばよい。たとえば3乃至20μm、より具体的な例とし
ては5乃至8μm程度とすればよい。
The resistivity of the first and second semiconductor layers according to the first feature of the present invention is preferably 50 Ω · cm or more, and the upper limit may be selected within a range allowed by the current semiconductor epitaxy technology. . For example, if extremely high-purity vapor phase epitaxy is performed, 6000 Ω · cm to 10,000
Although about Ω · cm can be realized, usually about 500 Ω · cm or more is not necessary. The thickness of the first and second semiconductor layers may be determined in consideration of the withstand voltage required for the power IC. For example, the thickness may be about 3 to 20 μm, more specifically, about 5 to 8 μm.

【0021】また、半導体集積回路に搭載されている各
半導体素子の定格にもよるが、例えば寄生バイポーラト
ランジスタの電流増幅率hfeは0.01倍以下にするこ
とが好ましい。微少信号用の半導体素子では、電流増幅
率hfeを更に小さくすることが好ましいことは勿論であ
る。
Further, depending on the rating of each semiconductor element mounted on the semiconductor integrated circuit, for example, the current amplification factor h fe of the parasitic bipolar transistor is preferably set to 0.01 times or less. Of course, in a semiconductor device for a small signal, it is preferable to further reduce the current amplification factor h fe .

【0022】本発明の第1の特徴において、第1の埋込
層が、第2導電型低抵抗率のシンカーを介してこの半導
体集積回路の外部電極端子と電気的に結合している場合
により効果的である。「電気的に結合」とは、互いに直
接的に接続される場合の他、他の領域又は他の素子を介
して互いに電気的に接続される場合をも含む意である。
たとえば、シンカーの上部にシンカーのコンタクト領域
が存在しても良く、外部電極端子とこのコンタクト領域
との間に金属配線層等、場合によっては抵抗等の素子が
存在する場合をも許容する意である。
According to a first feature of the present invention, the first buried layer is electrically connected to an external electrode terminal of the semiconductor integrated circuit via a second conductivity type low resistivity sinker. It is effective. “Electrically coupled” is intended to include not only a case where they are directly connected to each other but also a case where they are electrically connected to each other through another region or another element.
For example, a contact region of the sinker may be present above the sinker, and a metal wiring layer or the like, and in some cases, an element such as a resistor between the external electrode terminal and the contact region may be allowed. is there.

【0023】また、第1の半導体素子は、出力段の半導
体素子であり、第1の埋込層はこの半導体集積回路の外
部負荷と電気的に結合している場合に本発明の第1の特
徴は、より有利な効果を奏する。この場合、第2の半導
体素子は、出力段の半導体素子でもよく、また、出力段
の半導体素子を駆動・制御するための回路や保護回路、
さらにはその他のセンサ回路等を構成する小信号の半導
体素子でもかまわない。
The first semiconductor device is a semiconductor device of an output stage, and the first buried layer is the first semiconductor device of the present invention when electrically connected to an external load of the semiconductor integrated circuit. The features have a more advantageous effect. In this case, the second semiconductor element may be a semiconductor element at the output stage, a circuit for driving and controlling the semiconductor element at the output stage, a protection circuit,
Furthermore, a small-signal semiconductor element constituting another sensor circuit or the like may be used.

【0024】本発明の第2の特徴は、フローティング状
態の第1導電型の半導体基板と、この半導体基板上にト
レンチ分離領域で互いに分離して配置された第2導電型
の第1及び第2の埋込層と、この第1の埋込層の上部に
配置された第1のウェルと、この第1のウェルとはトレ
ンチ分離領域で互いに分離して配置され、第2の埋込層
の上部に配置された第2のウェルと、第1のウェルの表
面に少なくとも一つの主電極領域を有する第1の半導体
素子と、第2のウェルの表面に少なくとも一つの主電極
領域を有する第2の半導体素子とを少なくとも有する半
導体集積回路であることである。ここで、第1導電型と
第2導電型とは互いに反対導電型である。また、「少な
くとも一つの主電極領域」とは、FETのソース領域や
ドレイン領域、あるいはバイポーラトランジスタのコレ
クタ領域やエミッタ領域の意である。第1のウェル及び
第2のウェルは、第1導電型でも第2導電型でもかまわ
ない。また、第1及び第2ウェルの導電型は互いに同導
電型でも、互いに反対導電型でもかまわない。ウェルの
導電型は半導体集積回路の設計仕様に合わせて適宜選択
すればよい。
A second feature of the present invention is that a first conductive type semiconductor substrate in a floating state and first and second conductive type first and second semiconductor substrates disposed on the semiconductor substrate in a trench isolation region are separated from each other. Embedded layer, a first well disposed above the first embedded layer, and the first well are separated from each other in a trench isolation region, and A second well disposed on the top, a first semiconductor element having at least one main electrode region on the surface of the first well, and a second semiconductor having at least one main electrode region on the surface of the second well And a semiconductor integrated circuit having at least a semiconductor element. Here, the first conductivity type and the second conductivity type are opposite to each other. Further, "at least one main electrode region" means a source region or a drain region of an FET, or a collector region or an emitter region of a bipolar transistor. The first well and the second well may be of the first conductivity type or the second conductivity type. The conductivity types of the first and second wells may be the same conductivity type or the opposite conductivity types. The conductivity type of the well may be appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor integrated circuit.

【0025】本発明の第2の特徴によれば、寄生バイポ
ーラトランジスタのベースとなる半導体基板がフローテ
ィング状態であるので、各デバイス間に形成される寄生
バイポーラトランジスタのベース電流の流入経路が無く
なり、寄生バイポーラトランジスタがオン状態とならな
い。このため、従来の技術で説明したp型基板コンタク
ト部やダミーコレクタ部等の特別な領域を配置しなくて
も、出力段の素子にサージ電圧が印加された場合の周辺
の回路素子への影響を抑制できる。この結果、構造が簡
単で、且つ微細化が容易なトレンチ分離領域のみを用い
て各デバイスを高密度に配置しても、寄生バイポーラト
ランジスタによるデバイス相互の動作干渉が防止でき
る。したがって、本発明の第2の特徴によれば、外部回
路の影響等により回路が誤動作を起こす事がないため高
信頼性で、且つ集積密度の高い半導体集積回路を実現で
きる。
According to the second feature of the present invention, since the semiconductor substrate serving as the base of the parasitic bipolar transistor is in a floating state, there is no inflow path of the base current of the parasitic bipolar transistor formed between each device, and the parasitic The bipolar transistor does not turn on. For this reason, even if a special region such as a p-type substrate contact portion or a dummy collector portion described in the related art is not disposed, the influence on peripheral circuit elements when a surge voltage is applied to an element at an output stage. Can be suppressed. As a result, even if each device is arranged at a high density using only the trench isolation region which has a simple structure and is easily miniaturized, operation interference between devices due to the parasitic bipolar transistor can be prevented. Therefore, according to the second feature of the present invention, since the circuit does not malfunction due to the influence of the external circuit or the like, a highly reliable semiconductor integrated circuit with high integration density can be realized.

【0026】本発明の第3の特徴は、以下の各工程を少
なくとも含む半導体集積回路の製造方法であることであ
る。即ち、本発明の第3の特徴に係る半導体集積回路の
製造方法は、(イ)第1導電型低抵抗率の半導体基板の
上に、順に、この半導体基板よりも高い抵抗率の第1導
電型の第1エピ層、第2導電型の第2エピ層、第1導電
型の第3エピ層を、連続的にエピタキシャル成長する工
程、(ロ)この第3エピ層の所定の部分のみに、選択的
に第2導電型のウェルを形成する工程、(ハ)第3エピ
層、第2エピ層、第1エピ層を貫通する溝部(トレン
チ)を形成し、この溝部を酸化膜や高抵抗ポリシリコン
等の絶縁物で埋め込み、トレンチ分離領域を形成する工
程、を少なくとも有する。ここで、第1導電型と第2導
電型とは互いに反対導電型である。トレンチ分離領域を
形成することにより、第2エピ層は、実質的に互いに電
気的に独立となる複数の埋込層に分割される。
A third feature of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit including at least the following steps. That is, the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the third aspect of the present invention comprises the steps of: (a) forming a first conductive type low-resistivity semiconductor substrate on a first conductive type lower-resistivity semiconductor substrate in order; A step of successively epitaxially growing a first epi layer of the type, a second epi layer of the second conductivity type, and a third epi layer of the first conductivity type, (b) only in a predetermined portion of the third epi layer, A step of selectively forming a well of the second conductivity type; (c) forming a trench (trench) penetrating the third epi layer, the second epi layer, and the first epi layer; Forming at least a trench isolation region by filling with an insulator such as polysilicon. Here, the first conductivity type and the second conductivity type are opposite to each other. By forming the trench isolation region, the second epi layer is divided into a plurality of buried layers that are substantially electrically independent of each other.

【0027】この複数の埋込層の内の一つをエミッタ、
他の一つをコレクタ、半導体基板をベースとする寄生バ
イポーラトランジスタの電流増幅率hfeは、ベースとし
て機能する低抵抗率の半導体基板の存在により低下す
る。しかも、半導体基板と第1及び第2の埋込層との間
に抵抗率の高い第1エピ層を挟むことにより第1導電型
低抵抗率の半導体基板と埋込層とが直接pn接合を形成
することによる耐圧低下を防ぐことができる。この第1
エピ層の抵抗率は50Ω・cm以上であることが好まし
く、上限は、現在の半導体エピタキシー技術の許容する
範囲で選択すればよい。例えば、極めて高純度の気相エ
ピタキシーを行えば、第1エピ層の抵抗率として600
0Ω・cm乃至10000Ω・cm程度が実現できる。
第1エピ層の厚さはパワーICに要求される耐圧を考慮
して決定すればよい。たとえば第1エピ層の厚みとし
て、3乃至20μm程度の値を選択すればよい。
One of the buried layers is an emitter,
The other one is a collector, and the current amplification factor h fe of a parasitic bipolar transistor based on a semiconductor substrate is reduced by the presence of a low-resistivity semiconductor substrate functioning as a base. In addition, since the first epitaxial layer having a high resistivity is interposed between the semiconductor substrate and the first and second buried layers, a pn junction is directly formed between the semiconductor substrate having the first conductivity type and low resistivity and the buried layer. A reduction in breakdown voltage due to the formation can be prevented. This first
The resistivity of the epi layer is preferably 50 Ω · cm or more, and the upper limit may be selected within a range allowed by the current semiconductor epitaxy technology. For example, when extremely high-purity vapor phase epitaxy is performed, the resistivity of the first epi layer is 600
About 0 Ω · cm to 10000 Ω · cm can be realized.
The thickness of the first epi layer may be determined in consideration of the withstand voltage required for the power IC. For example, a value of about 3 to 20 μm may be selected as the thickness of the first epi layer.

【0028】上記の説明で理解できるであろうが、本発
明の第3の特徴に係る半導体集積回路の製造方法は、従
来の半導体集積回路の製造方法に対して、第1導電型高
抵抗率の第1エピ層を形成する手順が増えるだけであ
る。しかし、この追加の手順は、連続エピタキシーの一
環として行うことが可能であるため、実質的な工程の増
加はない。また、従来の技術で説明したp型基板コンタ
クト部やダミーコレクタ部等の特別な領域の形成工程も
不要となり、工程が簡略化される。さらに、p型基板コ
ンタクト部やダミーコレクタ部等の特別な領域が不要と
なり、単純なトレンチ分離領域による分離でよいので、
フォトリソグラフィー上の技術的な困難性も緩和され、
高集積密度化が容易となる。従って、本発明の第3の特
徴によれば高集積密度化しても、寄生バイポーラトラン
ジスタによる影響が防止できる半導体集積回路を、特殊
な技術や製造工程を必要とせずに実現できる。工程が容
易であるため、製造歩留まりが高く、製造期間が短縮さ
れ、製造単価も軽減される。
As can be understood from the above description, the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the third feature of the present invention is different from the conventional method of manufacturing a semiconductor integrated circuit in that the first conductivity type high resistivity Only the number of procedures for forming the first epi layer is increased. However, since this additional procedure can be performed as part of continuous epitaxy, there is no substantial increase in steps. Further, the step of forming a special region such as a p-type substrate contact portion or a dummy collector portion described in the related art is not required, and the process is simplified. Further, a special region such as a p-type substrate contact portion and a dummy collector portion is not required, and the isolation by a simple trench isolation region is sufficient.
The technical difficulties in photolithography have also been alleviated,
High integration density is facilitated. Therefore, according to the third feature of the present invention, it is possible to realize a semiconductor integrated circuit which can prevent the influence of the parasitic bipolar transistor even if the integration density is increased, without requiring a special technique or a manufacturing process. Since the process is easy, the production yield is high, the production period is shortened, and the production cost is reduced.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、互
いに離間した埋込層と半導体基板とで構成される寄生n
pnバイポーラトランジスタの電流増幅率hfeが低く、
かつ素子分離領域の面積が増大しない半導体集積回路を
提供することができる。
As described above, according to the present invention, the parasitic n composed of the buried layer and the semiconductor substrate which are separated from each other is provided.
The current amplification factor h fe of the pn bipolar transistor is low,
In addition, a semiconductor integrated circuit in which the area of the element isolation region does not increase can be provided.

【0030】本発明によれば、高耐圧でかつ隣接した素
子間のダイナミックな分離が良好な半導体集積回路を提
供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit having a high withstand voltage and excellent dynamic isolation between adjacent elements.

【0031】本発明によれば、出力段の素子にサージ電
圧が印加されても、その出力段の素子周辺の回路素子に
影響を与えることのない、高耐圧・高集積密度の半導体
集積回路を提供することができる。
According to the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit having a high withstand voltage and a high integration density which does not affect a circuit element around an element in the output stage even when a surge voltage is applied to the element in the output stage. Can be provided.

【0032】本発明によれば、安価でサージ耐性等の信
頼性の高い半導体集積回路を提供することができる。
According to the present invention, a semiconductor integrated circuit which is inexpensive and has high reliability such as surge resistance can be provided.

【0033】本発明によれば、各デバイスを高密度に配
置し集積化しても、寄生バイポーラトランジスタによる
デバイス相互の動作干渉が防止できる半導体集積回路
を、特殊な技術や製造工程を必要とせずに、容易に実現
できる半導体集積回路の製造方法を提供することができ
る。
According to the present invention, a semiconductor integrated circuit capable of preventing operation interference between devices due to a parasitic bipolar transistor even when the devices are arranged at a high density and integrated without requiring a special technique or a manufacturing process. It is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit which can be easily realized.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図面の記載において同一又は類似
の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、
図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、
各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意
すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下
の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互
間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含
まれていることはもちろんである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However,
The drawings are schematic, the relationship between thickness and plane dimensions,
It should be noted that the ratio of the thickness of each layer is different from the actual one. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. In addition, it goes without saying that parts having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

【0035】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
の実施の形態に係るパワーICを示す模式的な断面図で
ある。図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に
係るパワーICは、抵抗率50mΩ・cm乃至500m
Ω・cmのp+ 半導体基板(以下において「p+ 基板」
という)2上に、抵抗率50乃至500Ω・cm程度、
厚さ5乃至8μmのp- 層14〜17があり、その上
に、nMOS部322、pnp型バイポーラトランジス
タ部323、トレンチゲート型パワーMOSFET部3
25,327を形成している。ただし、場合によって
は、p- 層14〜17の抵抗率を500Ω・cm程以上
としてもかまわない。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a power IC according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the power IC according to the first embodiment of the present invention has a resistivity of 50 mΩ · cm to 500 m.
Ω · cm p + semiconductor substrate (hereinafter “p + substrate”
2), a resistivity of about 50 to 500 Ω · cm,
A thickness of 5 to 8 [mu] m p - there is a layer 14 to 17, on its, nMOS unit 322, pnp-type bipolar transistor 323, the trench gate type power MOSFET 3
25, 327 are formed. However, in some cases, the resistivity of the p layers 14 to 17 may be about 500 Ω · cm or more.

【0036】これらの各デバイスはトレンチ側壁酸化膜
10、トレンチ埋込ポリシリコン11からなる素子間分
離領域110で分離されている。トレンチゲート型パワ
ーMOSFET部325,327は、出力段の半導体素
子となる高耐圧・大電流のMOSFETである。nMO
S部322、pnp型バイポーラトランジスタ部323
は、これらの、出力段のトレンチゲート型パワーMOS
FET部325,327を駆動・制御する回路や保護回
路、センサ等に用いられる小信号用回路素子の一部を示
したものである。
Each of these devices is isolated by an element isolation region 110 made of a trench sidewall oxide film 10 and a trench buried polysilicon 11. The trench gate type power MOSFET units 325 and 327 are high-breakdown-voltage / high-current MOSFETs serving as output-stage semiconductor elements. nMO
S section 322, pnp type bipolar transistor section 323
Are these output stage trench gate type power MOS
It shows a part of small-signal circuit elements used for circuits for driving and controlling the FET units 325 and 327, protection circuits, sensors, and the like.

【0037】すなわち、p+ 基板2上のp- 層14〜1
7の上面にn+埋込層(NBL)24,21,22,2
3が形成され、そのn+埋込層24,21,22,23
の上に各デバイス構成に必要なpウェル領域(PWL)
41とnウェル領域(NWL)31,32〜35が形成
されている。トレンチゲート型パワーMOSFET部3
25,327のp型ベース領域61,62,63,64
中には、n+ ソース領域84,85,87,88及びバ
ックゲート領域となるp+ コンタクト領域75,76,
78,79が形成されている。さらに、p型ベース領域
61,62,63,64に形成された溝部の内壁に、ト
レンチゲート酸化膜12とトレンチゲート部ポリシリコ
ン13が形成され、トレンチゲート酸化膜12に面する
p型ベース領域61,62,63,64の表面にチャネ
ルが形成される。そして、埋め込みドレイン領域となる
+埋込層22,23とn+ ドレインコンタクト領域8
6,91とは、n型シンカー(NSK)51,52によ
り互いに接続されている。
That is, the p layers 14-1 on the p + substrate 2
7, n + buried layers (NBL) 24, 21, 22, 2
3 are formed, and the n + buried layers 24, 21, 22, 23
P-well region (PWL) required for each device configuration
41 and n-well regions (NWL) 31, 32 to 35 are formed. Trench gate type power MOSFET unit 3
25,327 p-type base regions 61,62,63,64
Among them, n + source regions 84, 85, 87, 88 and p + contact regions 75, 76, which serve as back gate regions,
78 and 79 are formed. Further, a trench gate oxide film 12 and a trench gate polysilicon 13 are formed on the inner walls of the trenches formed in p-type base regions 61, 62, 63, 64, and the p-type base region facing trench gate oxide film 12 is formed. Channels are formed on the surfaces of 61, 62, 63 and 64. Then, n + buried layers 22 and 23 serving as buried drain regions and n + drain contact region 8
6 and 91 are connected to each other by n-type sinkers (NSK) 51 and 52.

【0038】一方、nMOS部322は、pウェル領域
41の表面に形成されたn+ ソース領域81、n+ ドレ
イン領域82、p+ コンタクト領域71を有している。
nMOS部322のn+ソース領域81とn+ドレイン領
域82の間のpウェル領域41の表面上にはゲート酸化
膜を介してゲート電極9が形成されている。
On the other hand, nMOS portion 322 has n + source region 81, n + drain region 82, and p + contact region 71 formed on the surface of p well region 41.
A gate electrode 9 is formed on the surface of p well region 41 between n + source region 81 and n + drain region 82 of nMOS portion 322 via a gate oxide film.

【0039】そして、pnp型バイポーラトランジスタ
部323は、nウェル領域31の表面に形成されたp+
コレクタ領域72、p+ エミッタ領域73、n+ ベース
領域83の各領域を有している。
The pnp-type bipolar transistor section 323 is formed on the p +
It has a collector region 72, a p + emitter region 73, and an n + base region 83.

【0040】図示を省略しているが各デバイス領域の表
面には、層間絶縁膜等の絶縁膜が形成されている。そし
て、各デバイス間の接続は、n+ ソース領域81,8
4,85,87,88、n+ ドレイン領域82,86,
91、p+ コレクタ領域72、p+ エミッタ領域73、
+ ベース領域83の上部の絶縁膜中にコンタクトホー
ルを設け、このコンタクトホールを介して、アルミ配線
などで電気的に接続されている。パワーMOSFET3
25,327のn型シンカー51,52の上部に形成さ
れたn+ ドレインコンタクト領域86,91にはアルミ
ニウム(Al)等の金属からなるドレイン電極が設けら
れ、ドレイン電極は、金属配線及びボンディングワイヤ
等を介して、この半導体集積回路(パワーIC)の外部
電極端子に接続されている。さらに、この外部電極端子
は、半導体集積回路の外部負荷に接続される。簡単化の
ため、図1の断面図では、これらのコンタクトホール、
金属電極や金属配線(アルミ配線)等は、図示を省略
し、一部の結線のみを表わしている。
Although not shown, an insulating film such as an interlayer insulating film is formed on the surface of each device region. The connection between the devices is made by n + source regions 81, 8
4, 85, 87, 88, n + drain regions 82, 86,
91, p + collector region 72, p + emitter region 73,
A contact hole is provided in the insulating film above the n + base region 83, and the contact hole is electrically connected through an aluminum wiring or the like. Power MOSFET 3
Drain electrodes made of a metal such as aluminum (Al) are provided in n + drain contact regions 86 and 91 formed on the upper portions of the 25 and 327 n-type sinkers 51 and 52, respectively. And the like, are connected to external electrode terminals of the semiconductor integrated circuit (power IC). Further, the external electrode terminal is connected to an external load of the semiconductor integrated circuit. For the sake of simplicity, these contact holes,
Metal electrodes, metal wiring (aluminum wiring), and the like are not shown in the drawings, and only some of the connections are shown.

【0041】図20及び図21に示した従来技術とは異
なり、本発明の第1の実施の形態に係るパワーICにお
いては、電位が変動するn+ 埋込層21〜24上に形成
されたそれぞれのデバイスの分離を、素子分離領域11
0のみで行っている。また、p+基板2の抵抗率が、図
20及び図21に示したp型基板1の抵抗率0.5Ω・
cm乃至5Ω・cmであるのに対して低く設定されてい
る。
Unlike the prior art shown in FIGS. 20 and 21, in the power IC according to the first embodiment of the present invention, the power IC is formed on n + buried layers 21 to 24 whose potential varies. The separation of each device is performed by the element isolation region 11.
It goes with only 0. The resistivity of the p + substrate 2 is 0.5 Ω · of the resistivity of the p-type substrate 1 shown in FIGS.
cm to 5 Ω · cm.

【0042】次に本発明の第1の実施の形態に係るパワ
ーICの作用を説明する。隣接したバイポーラトランジ
スタ323とパワーMOSFET325との間には、p
+基板2をベース、パワーMOSFET325のn+
込層22をエミッタ、バイポーラトランジスタ323の
+ 埋込層21をコレクタとする寄生npnバイポーラ
トランジスタ221が形成されている。また、隣接した
パワーMOSFET325とパワーMOSFET327
との間には、p+基板2をベース、パワーMOSFET
325のn+ 埋込層22をエミッタ、パワーMOSFE
T327のn+埋込層23をコレクタとする寄生npn
バイポーラトランジスタ222が形成されている。従来
の技術の説明で述べたように寄生npnバイポーラトラ
ンジスタ221,222の電流増幅率hfeを低下させる
ことが寄生npnバイポーラトランジスタ221,22
2の影響を防止する上で重要である。本発明の第1の実
施の形態ではp+ 基板2の抵抗率を従来の技術で用いて
いたp型基板1に対し低く設定しているので、寄生np
nバイポーラトランジスタ221,222のベース抵抗
が下がり、その結果、電流増幅率hfeを低下させてい
る。例えば、抵抗率50mΩ・cm乃至500mΩ・c
mのp+ 基板を用いることにより、素子分離領域110
の幅が2μm程度であっても、電流増幅率hfeを0.0
1程度にすることが出来る。p型基板1の抵抗率が低く
なると従来の技術ではn+ 埋込層とp型基板1との間の
空乏層幅が短くなり、耐圧が低くなるという問題があっ
たが、本発明の第1の実施の形態ではp+ 基板2とn+
埋込層の間にp- 層14,15,16,17があるた
め、空乏層幅を所定の値に確保でき、パワーICに要求
される耐圧を確保することが可能となる。例えば、抵抗
率50乃至500Ω・cm程度、厚さ5乃至8μmのp
- 層14,15,16,17を設けることで耐圧50V
程度が確保できる。その結果トレンチ側壁酸化膜10及
びトレンチ埋込ポリシリコンとからなる素子分離領域1
10以外のダミーコレクタ等の特別な部分を使用するこ
となく回路動作の干渉を抑制することができる。したが
ってデバイスの高密度の配置が可能となり、パワーIC
のチップサイズの小型化ができる。一般的に素子分離領
域110の幅は2μm程度で形成できるため、従来の技
術における素子分離領域20〜70μmに対し大幅な小
型化が実現できる。
Next, the operation of the power IC according to the first embodiment of the present invention will be described. Between the adjacent bipolar transistor 323 and the power MOSFET 325, p
+ Substrate 2 based, the n + embedded layer 22 of the power MOSFET325 emitter, the parasitic npn bipolar transistor 221 to the collector of the n + buried layer 21 of the bipolar transistor 323 is formed. In addition, adjacent power MOSFETs 325 and 327
Between the base and p + substrate 2, power MOSFET
325 emitters n + buried layer 22, the power MOSFE
Parasitic npn using n + buried layer 23 of T327 as collector
A bipolar transistor 222 is formed. As described in the description of the related art, lowering the current amplification factor h fe of the parasitic npn bipolar transistors 221 and 222 can be achieved by reducing the parasitic npn bipolar transistors 221 and 22.
It is important in preventing the effects of (2). In the first embodiment of the present invention, since the resistivity of the p + substrate 2 is set lower than that of the p-type substrate 1 used in the prior art, the parasitic np
The base resistances of the n bipolar transistors 221 and 222 decrease, and as a result, the current amplification factor h fe decreases. For example, a resistivity of 50 mΩ · cm to 500 mΩ · c
By using a p + substrate of m
Current amplification factor h fe is 0.0
It can be about 1. When the resistivity of the p-type substrate 1 decreases, the width of the depletion layer between the n + buried layer and the p-type substrate 1 decreases in the conventional technology, and the breakdown voltage decreases. In one embodiment, p + substrate 2 and n +
Since the p - layers 14, 15, 16, and 17 are provided between the buried layers, the width of the depletion layer can be secured to a predetermined value, and the breakdown voltage required for the power IC can be secured. For example, p with a resistivity of about 50 to 500 Ω · cm and a thickness of 5 to 8 μm
- Pressure 50V by providing a layer 14, 15, 16, 17
The degree can be secured. As a result, the element isolation region 1 composed of the trench sidewall oxide film 10 and the trench buried polysilicon is formed.
Interference in circuit operation can be suppressed without using a special part such as a dummy collector other than 10. Therefore, high-density arrangement of devices becomes possible, and power IC
Chip size can be reduced. In general, since the width of the element isolation region 110 can be formed to be about 2 μm, a significant reduction in size can be realized as compared with the element isolation region of 20 to 70 μm in the related art.

【0043】次に本発明の第1の実施の形態に係るパワ
ーICの製造方法について図2乃至図8の工程断面図に
従い説明する。
Next, a method of manufacturing the power IC according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the process sectional views of FIGS.

【0044】(イ)図2(a)に示すように不純物密度
4x1016cm-3乃至1.5x1018cm-3程度のp+
基板2上に、ボロン(B)をドーパントとして不純物密
度1x1014cm-3乃至5x1014cm-3程度のp-
ピタキシャル成長層(第1エピ層)3を厚さ5乃至8μ
m成長する。さらに、引き続き、p- エピタキシャル成
長層(第1エピ層)3の上に、砒素(As)若しくはア
ンチモン(Sb)をドーパントとして不純物密度1x1
17cm-3乃至5x1020cm-3程度、厚さ3乃至6μ
mのn+ エピタキシャル成長層(第2エピ層)4、及び
Bをドーパントとして不純物密度1x1015cm-3乃至
5x1015cm-3程度、厚さ8乃至10μmのp型エピ
タキシャル成長層(第3エピ層)5を連続的に気相エピ
タキシャル成長する。この気相エピタキシャル成長は、
ソースガスとして、モノシラン(SiH4)、ジクロロ
シラン(SiH2Cl2)、トリクロロシラン(SiH3
Cl),四塩化珪素(SiCl4)のいずれか等を用い、
キャリアガスとして水素(H2)を用いて、基板温度1
050℃乃至1200℃で成長すればよい。常圧のエピ
タキシーでも、減圧のエピタキシーでもかまわないが、
同一チャンバー中で連続的に成長することが好ましい。
ドーパントガスとしては、ジボラン(B26)、アルシ
ン(AsH3)、スチビン(SbH3)等を用いればよ
い。
(A) As shown in FIG. 2A, p + having an impurity density of about 4 × 10 16 cm −3 to 1.5 × 10 18 cm −3.
On the substrate 2, boron (B) of about impurity density 1x10 14 cm -3 to 5x10 14 cm -3 as a dopant p - epitaxial layer thickness of 5 to 8μ (first epitaxial layer) 3
grow m. Further, an impurity density of 1 × 1 is formed on the p epitaxial growth layer (first epi layer) 3 using arsenic (As) or antimony (Sb) as a dopant.
0 17 cm −3 to 5 × 10 20 cm −3 , thickness 3 to 6μ
n + epitaxial growth layer m (second epitaxial layer) 4, and B the impurity concentration 1x10 15 cm -3 to 5x10 15 cm -3 approximately as a dopant, thickness 8 to 10 [mu] m p-type epitaxial growth layer (the third epitaxial layer) 5 is continuously vapor-phase epitaxially grown. This vapor phase epitaxial growth
Monosilane (SiH 4 ), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), trichlorosilane (SiH 3)
Cl), silicon tetrachloride (SiCl 4 ), etc.
Using hydrogen (H 2 ) as carrier gas, substrate temperature 1
What is necessary is just to grow at 050 degreeC-1200 degreeC. Atmospheric pressure epitaxy or decompression epitaxy may be used,
It is preferable to grow continuously in the same chamber.
As the dopant gas, diborane (B 2 H 6 ), arsine (AsH 3 ), stibine (SbH 3 ), or the like may be used.

【0045】(ロ)次に、フォトリソグラフィー法を用
いてフォトレジト、酸化膜、金属膜等の所定のマスクを
形成し、加速エネルギー150乃至200KeV、ドー
ズ量1x1012cm-2乃至3x1012cm-2程度でボロ
ン(11+)を、pウェル領域形成予定領域に選択的に
イオン注入する。さらに、11+のイオン注入に用いた
マスクを除去し、新たにマスクを形成し、加速エネルギ
ー150乃至200KeV、ドーズ量1x1012cm-2
乃至3x1012cm-2程度で燐(31+)をnウェル領
域形成予定領域に、イオン注入する。さらに、このnウ
ェル領域形成予定領域への31+のイオン注入に用いた
マスクを除去し、新たにマスクを形成し、加速エネルギ
ー150乃至200KeV、ドーズ量5x1013cm-2
乃至1x1016cm-2程度で31+を、n型シンカー形
成予定領域にイオン注入する。その後、このn型シンカ
ー形成予定領域への31+のイオン注入に用いたマスク
を除去し、所定のアニールを行えば、図2(b)に示す
ようにp型エピタキシャル成長層5内に各デバイス形成
に必要なpウェル領域41、nウェル領域31,32,
37,38、n型シンカー51,52が選択的に形成さ
れる。図2(b)に示すような、アスペクト比の大きな
n型シンカー51,52を形成するためには、1Me
V,3MeV,5MeV,8MeVと段階的に11+
高エネルギー多段イオン注入を行ない、その後、所定の
アニールを行えばよい。高エネルギーイオン注入による
ダメージが心配ならば、シリコンウェハを所定の角度傾
け、チャネリング・イオン注入を行えばよい。
(B) Next, a predetermined mask such as a photoresist, an oxide film, and a metal film is formed by photolithography, and the acceleration energy is 150 to 200 KeV, and the dose is 1 × 10 12 cm −2 to 3 × 10 12 cm −2. Boron ( 11 B + ) is selectively ion-implanted into the region where the p-well region is to be formed. Further, the mask used for the 11 B + ion implantation is removed, a new mask is formed, and the acceleration energy is 150 to 200 KeV and the dose is 1 × 10 12 cm −2.
Phosphorus ( 31 P + ) is ion-implanted into a region where an n-well region is to be formed at approximately 3 × 10 12 cm −2 . Moreover, removing the mask used for the 31 P + ion implantation into the n-well region forming area, newly formed masks, acceleration energy 150 to 200 KeV, dose 5x10 13 cm -2
31 P + is ion-implanted into the region where the n-type sinker is to be formed at about 1 × 10 16 cm −2 . Thereafter, the mask used for the ion implantation of 31 P + into the region where the n-type sinker is to be formed is removed, and a predetermined annealing is performed. As shown in FIG. 2B, each device is placed in the p-type epitaxial growth layer 5. A p-well region 41, n-well regions 31, 32,
37, 38 and n-type sinkers 51, 52 are selectively formed. In order to form the n-type sinkers 51 and 52 having a large aspect ratio as shown in FIG.
High-energy multi-stage ion implantation of 11 B + may be performed in steps of V, 3 MeV, 5 MeV, and 8 MeV, and then predetermined annealing may be performed. If there is concern about damage due to high energy ion implantation, the silicon wafer may be tilted at a predetermined angle and channeling ion implantation may be performed.

【0046】この後、さらに、nウェル領域32,3
7,38の表面に、開口部(窓部)を有するマスクを形
成し、加速エネルギー150乃至200KeV、ドーズ
量5x1012cm-2乃至1x1013cm-2程度で、11
+をこの開口部(窓部)を介してイオン注入する。そし
て、このイオン注入に用いたマスクを除去し、所定のア
ニールを行えば、図2(b)に示すように、nウェル領
域32,37,38中にpベース領域61,62,6
3,64が形成される。このアニールは、pベース領域
61,62,63,64が所定の拡散深さになるよう
に、基板温度及びアニール時間を設定することは勿論で
ある。pベース領域61,62,63,64の深さは、
トレンチゲート型パワーMOSFETのチャネル長に依
存するので、たとえば、1μm以上は必要である。
Thereafter, n well regions 32, 3
A mask having an opening (window) is formed on the surface of each of the layers 7 and 38, and an acceleration energy of 150 to 200 KeV, a dose of about 5 × 10 12 cm −2 to 1 × 10 13 cm −2 and 11 B
+ Ions are implanted through this opening (window). Then, if the mask used for the ion implantation is removed and predetermined annealing is performed, as shown in FIG. 2B, the p base regions 61, 62, 6 are formed in the n well regions 32, 37, 38.
3, 64 are formed. In this annealing, of course, the substrate temperature and the annealing time are set so that the p base regions 61, 62, 63, and 64 have a predetermined diffusion depth. The depth of the p base regions 61, 62, 63, 64 is
Since it depends on the channel length of the trench gate type power MOSFET, for example, 1 μm or more is required.

【0047】(ハ)次にCVD法を用いてシリコン窒化
膜(Si3 4 膜)6を全面に形成し、フォトリソグラ
フィー法およびRIE法(反応性イオンエッチング法)
を用いて、図3(c)に示すようにパターニングする。
そしてパターニングされたSi3 4 膜6をマスクとし
て、図3(d)に示すようにトレンチ溝171を、例え
ばCF4,SF6,SiCl4等のガスを用いたRIE法
等の所定のエッチングによって形成する。トレンチ溝1
71の深さはp+ 基板2に達するまでとし、17μm以
上は必要である。例えばHBr+NF3+O2+HeをR
IE用のエッチングガスとして用いれば、シリコンとS
3 4 膜6との選択比は10程度が得られるので、シ
リコンを17μmエッチングするためにはSi3 4
6の厚さを2μm程度とすればよい。厚いSi3 4
6を形成したときのクラック等が問題になるときは、S
3 4 膜と酸化膜等の複合膜で多層膜を形成すればよ
い。このエッチングによりp- エピ層3はp- 層14,
15,16,17に分離され、n+ エピ層4はn+ 埋込
層21,22,23,24に分離される。さらにnウェ
ル37はnウェル33と34に分離され、nウェル38
の一部がnウェル35となる。
(C) Next, a silicon nitride film (Si 3 N 4 film) 6 is formed on the entire surface by CVD, and photolithography and RIE (reactive ion etching) are performed.
Is used to perform patterning as shown in FIG.
Then the the Si 3 N 4 film 6 is patterned as a mask, a predetermined etching of trench grooves 171, for example CF 4, SF 6, RIE method using a SiCl 4 or the like of the gas or the like as shown in FIG. 3 (d) Formed by Trench groove 1
The depth of 71 is set to reach the p + substrate 2, and 17 μm or more is required. For example, if HBr + NF 3 + O 2 + He is R
If used as an etching gas for IE, silicon and S
Since a selectivity with the i 3 N 4 film 6 of about 10 is obtained, the thickness of the Si 3 N 4 film 6 may be about 2 μm in order to etch silicon by 17 μm. If cracks or the like when the thick Si 3 N 4 film 6 is formed become a problem,
A multilayer film may be formed using a composite film such as an i 3 N 4 film and an oxide film. By this etching, the p - epi layer 3 becomes the p - layer 14,
The n + epi layer 4 is separated into n + buried layers 21, 22, 23, and 24. Further, the n-well 37 is separated into n-wells 33 and 34 and an n-well 38
Are part of the n-well 35.

【0048】(ニ)次に図4(e)に示すように熱酸化
によりトレンチ溝171の内壁にトレンチ側壁酸化膜1
0を形成し、その後このトレンチ側壁酸化膜10の表面
にCVD法を用いて不純物をドープしない高抵抗率ポリ
シリコン11を堆積し、この高抵抗率ポリシリコン11
をトレンチ溝171に充填することで素子分離領域11
0が形成される。素子分離領域110の幅は2〜3μm
程度である。続けて、図4(f)に示すように、トレン
チ溝171のエッチングに用いたSi3 4 膜6を、選
択酸化のマスクとして用い、トレンチ溝171の上部に
フィールド酸化膜18を形成する。
(D) Next, as shown in FIG. 4E, the trench sidewall oxide film 1 is formed on the inner wall of the trench 171 by thermal oxidation.
Then, a high resistivity polysilicon 11 not doped with impurities is deposited on the surface of the trench side wall oxide film 10 by using the CVD method.
Is filled in the trench groove 171 to form the element isolation region 11.
0 is formed. The width of the element isolation region 110 is 2-3 μm.
It is about. Subsequently, as shown in FIG. 4F, a field oxide film 18 is formed on the trench groove 171 by using the Si 3 N 4 film 6 used for etching the trench groove 171 as a mask for selective oxidation.

【0049】(ホ)次に、選択酸化のマスクとして用い
たSi3 4 膜6を除去し、露出したpウェル領域4
1、nウェル領域31,32,33,34,35、n型
シンカー51,52の表面に、図5(g)に示すよう
に、厚さ50〜150nmのゲート酸化膜8を熱酸化法
で形成する。さらに、ゲート酸化膜8の上に厚さ300
〜700nmのポリシリコン膜9をCVD法で形成す
る。フォトリソグラフィー法およびRIE法を用いてポ
リシリコン膜を図5(h)に示すようにパターニング
し、ゲート電極9を形成する。そしてこのゲート電極9
をマスクとして用いて自己整合的に75As+ を加速エネ
ルギー80乃至100KeV、ドーズ量1x1015cm
-2乃至1x1016cm-2程度で、nMOSのn+ ソース
領域及びn+ ドレイン領域形成予定部にイオン注入す
る。この75As+ のイオン注入は、nウェル31,3
2,33,34,35、n型シンカー51,52に対し
てもフォトレジスト等のマスクを用いて選択的に行な
う。すなわち、フォトリソグラフィー法を用いて所定の
マスクを形成し、pnp型バイポーラトランジスタ部の
+ ベースコンタクト領域形成予定部、トレンチゲート
型パワーMOSFET部のn+ ソース領域、n+ ドレイ
ンコンタクト領域形成予定部にも、nMOSのn+ ソー
ス領域及びn+ ドレイン領域形成予定部と同時に75As
+ をイオン注入する。
(E) Next, the Si 3 N 4 film 6 used as a selective oxidation mask is removed, and the exposed p-well region 4 is removed.
1. On the surfaces of n-well regions 31, 32, 33, 34, 35 and n-type sinkers 51, 52, a gate oxide film 8 having a thickness of 50 to 150 nm is formed by thermal oxidation as shown in FIG. Form. Further, a thickness of 300
A polysilicon film 9 having a thickness of about 700 nm is formed by a CVD method. The polysilicon film is patterned by photolithography and RIE as shown in FIG. 5H to form a gate electrode 9. And this gate electrode 9
As a mask, 75 As + is self-aligned with an acceleration energy of 80 to 100 KeV and a dose of 1 × 10 15 cm.
At about −2 to 1 × 10 16 cm −2 , ions are implanted into a portion where the n + source region and the n + drain region of the nMOS are to be formed. This 75 As + ion implantation is performed on the n-wells 31 and 3.
2, 33, 34, 35 and n-type sinkers 51, 52 are also selectively performed using a mask such as a photoresist. That is, a predetermined mask is formed by using a photolithography method, and an n + base contact region forming portion of a pnp type bipolar transistor portion, an n + source region and an n + drain contact region forming portion of a trench gate type power MOSFET portion are formed. Also, at the same time when the n + source region and the n + drain region of the nMOS are to be formed, 75 As
+ Is ion-implanted.

【0050】さらにフォトリソグラフィー法を用いて他
のフォトレジスト等のマスクを形成し、加速エネルギー
35乃至50KeV、ドーズ量1x1015cm-2乃至1
x1016cm-2程度で、11+ 又は49BF2 + を、nM
OSのp+ コンタクト領域形成予定部、pnp型バイポ
ーラトランジスタ部のp+ エミッタ領域形成予定部、p
+ コレクタ領域形成予定部、トレンチゲート型パワーM
OSFET部のp+ コンタクト領域形成予定部にイオン
注入する。
Further, a mask such as another photoresist is formed by photolithography, and the acceleration energy is 35 to 50 KeV and the dose is 1 × 10 15 cm −2 to 1
At about x10 16 cm -2 , 11 B + or 49 BF 2 + was converted to nM
OS p + contact region formation portion, pnp type bipolar transistor portion p + emitter region formation portion, p
+ Planned collector region formation, trench gate type power M
Ions are implanted into a portion of the OSFET where ap + contact region is to be formed.

【0051】その後、この11+ 又は49BF2 + のイオ
ン注入に用いたマスクを除去し、所定のアニールを行え
ば、図5(h)に示すようにpウェル41にn+ ソース
領域81、n+ ドレイン領域82、p+ コンタクト領域
71、nウェル31にp+ エミッタ領域73、p+ コレ
クタ領域72、n+ ベースコンタクト領域83、pベー
ス領域61にn+ ソース領域84,p+ コンタクト領域
75、pベース領域62にn+ ソース領域87、p+
ンタクト領域76、pベース領域63にn+ ソース領域
85、p+ コンタクト領域78、pベース領域64にn
+ ソース領域88、p+ コンタクト領域79、n型シン
カー51にn+ ドレインコンタクト領域86、n型シン
カー52にn+ ドレインコンタクト領域91が形成され
る。
Thereafter, the mask used for the ion implantation of 11 B + or 49 BF 2 + is removed, and predetermined annealing is performed, so that the n + source region 81 is formed in the p well 41 as shown in FIG. , N + drain region 82, p + contact region 71, p + emitter region 73, p + collector region 72, n + base contact region 83 in n well 31, n + source region 84, p + contact in p base region 61 The region 75, the n + source region 87 and the p + contact region 76 in the p base region 62, the n + source region 85, the p + contact region 78 in the p base region 63, and the n
A + source region 88, a p + contact region 79, an n + drain contact region 86 is formed in the n-type sinker 51, and an n + drain contact region 91 is formed in the n-type sinker 52.

【0052】(ヘ)次にCVD法を用いて、pウェル4
1、nウェル31〜35等の表面にSi3 4 膜7を堆
積後、図6(i)に示すようにフォトリソグラフィー法
およびRIE法を用いてこのSi3 4 膜7をパターニ
ングする。そしてこのSi34 膜7をマスクとしてn
ウェル32〜35をRIE法によってエッチングし、ト
レンチゲート型パワーMOSFET部のトレンチゲート
を形成するためのトレンチ溝172を掘る。トレンチ溝
172の深さはトレンチゲート型パワーMOSFETの
pベース領域61,62,63,64の深さを貫通する
程度の深さは必要で、例えば、1μm以上となる。例え
ばHBr+NF3+O2+Heをエッチングガスとして用
いれば、シリコンとSi3 4 膜7との選択比は10程
度が得られるので、シリコンを1μmエッチングするた
めにはSi3 4 膜6の厚さを、100nm程度とすれ
ばよい。
(F) Next, the p-well 4 is formed using the CVD method.
1. After the Si 3 N 4 film 7 is deposited on the surface of the n-wells 31 to 35 and the like, the Si 3 N 4 film 7 is patterned by photolithography and RIE as shown in FIG. Then, using this Si 3 N 4 film 7 as a mask, n
The wells 32 to 35 are etched by RIE, and a trench 172 for forming a trench gate of the trench gate type power MOSFET portion is dug. The depth of the trench 172 is required to be deep enough to penetrate the depth of the p base regions 61, 62, 63, 64 of the trench gate type power MOSFET, and is, for example, 1 μm or more. For example, if HBr + NF 3 + O 2 + He is used as an etching gas, the selectivity between silicon and the Si 3 N 4 film 7 can be about 10, so the thickness of the Si 3 N 4 film 6 is required to etch silicon by 1 μm. Should be about 100 nm.

【0053】(ト)次にトレンチ溝172の内壁に犠牲
酸化膜を形成し、この犠牲酸化膜を除去することによ
り、RIE法によるダメージ及びコンタミネーションを
除去する。そして、このトレンチ溝172の内壁に、図
6(j)に示すように厚さ25〜100nmのトレンチ
ゲート酸化膜12を熱酸化法で形成する。さらにトレン
チ側壁のトレンチゲート酸化膜12の上に、不純物を添
加したポリシリコン(ドープドポリシリコン)13をC
VD法で堆積する。このように、トレンチゲート部ポリ
シリコン13となるドープドポリシリコンをトレンチ溝
172に充填することで、図6(j)に示すようにトレ
ンチゲート型パワーMOSFETのゲート電極13が形
成される。続けて、図7(k)に示すように、トレンチ
溝172のエッチングに用いたSi3 4 膜7を、選択
酸化のマスクとして用い、トレンチ溝172の上部に酸
化膜99を形成する。この後、図7(l)に示すよう
に、選択酸化のマスクとして用いたSi3 4 膜7を除
去する。
(G) Next, a sacrificial oxide film is formed on the inner wall of the trench 172, and the sacrificial oxide film is removed to remove damage and contamination by the RIE method. Then, a trench gate oxide film 12 having a thickness of 25 to 100 nm is formed on the inner wall of the trench 172 by a thermal oxidation method as shown in FIG. Further, an impurity-doped polysilicon (doped polysilicon) 13 is formed on the trench gate oxide film 12 on the side wall of the trench.
Deposit by VD method. By filling the trench trench 172 with the doped polysilicon to be the trench gate portion polysilicon 13 in this manner, the gate electrode 13 of the trench gate type power MOSFET is formed as shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 7K, an oxide film 99 is formed on the trench 172 using the Si 3 N 4 film 7 used for etching the trench 172 as a mask for selective oxidation. Thereafter, as shown in FIG. 7 (l), the Si 3 N 4 film 7 used as a selective oxidation mask is removed.

【0054】(チ)そして全面にCVD法によりSiO
2 等の層間絶縁膜100を堆積する。この層間絶縁膜中
にコンタクトホールを開孔することにより、n+ ソース
領域81とp+ コンタクト領域71とを短絡するように
ソース電極19を形成する。さらに、層間絶縁膜中にコ
ンタクトホールを開孔して、図8に示すように、n+
レイン領域82に対してドレイン電極20を、p+ コレ
クタ領域72に対してコレクタ電極24を、p+ エミッ
タ領域73に対してエミッタ電極25を、n+ベース・
コンタクト領域83に対してベース電極26を形成す
る。又、n+ ソース領域84とp+ コンタクト領域7
5、n+ ソース領域87とp+ コンタクト領域76とを
短絡するようにソース電極27を、n+ ソース領域85
とp+ コンタクト領域78、n+ ソース領域88とp+
コンタクト領域79とを短絡するようにソース電極47
を形成する。さらにn+ ドレインコンタクト領域86,
91に対しては、それぞれドレイン電極28,48を形
成する。そして図8に示すように、p+ 基板2の裏面に
はAl又は金(Au)等の裏面電極29を形成する。そ
して、PSG膜、BPSG膜、あるいはシリコン窒化膜
(Si3 4膜)等の表面パッシベーション膜を形成す
る(表面パッシベーション膜は図示を省略している)。
(H) Then, the entire surface is made of SiO
A second interlayer insulating film 100 is deposited. By forming a contact hole in the interlayer insulating film, the source electrode 19 is formed so as to short-circuit the n + source region 81 and the p + contact region 71. Further, a contact hole is opened in the interlayer insulating film, and as shown in FIG. 8, the drain electrode 20 for the n + drain region 82, the collector electrode 24 for the p + collector region 72, and p + the emitter electrode 25 with respect to the emitter region 73, n + base
The base electrode 26 is formed on the contact region 83. Also, the n + source region 84 and the p + contact region 7
5. The source electrode 27 is connected to the n + source region 85 so that the n + source region 87 and the p + contact region 76 are short-circuited.
And p + contact region 78, n + source region 88 and p +
The source electrode 47 is short-circuited with the contact region 79.
To form Further, the n + drain contact region 86,
For 91, drain electrodes 28 and 48 are formed, respectively. Then, as shown in FIG. 8, a back surface electrode 29 of Al or gold (Au) is formed on the back surface of the p + substrate 2. Then, a surface passivation film such as a PSG film, a BPSG film, or a silicon nitride film (Si 3 N 4 film) is formed (the surface passivation film is not shown).

【0055】(リ)そしてこれらの手順を経たp+基板
2を、所定のパッケージにマウントし、ボンディング等
の所定のアセンブル工程を行えば、本発明のパワーIC
は完成する。p+基板2をパッケージにマウントする
際、裏面電極29はグランド電位の金属製プレート上に
半田や導電性ペーストにより接続されることは勿論であ
る。場合によっては、裏面電極29を省略して、直接p
+基板2をグランド電位の金属製プレートに半田を介し
て接触しても良い。
(I) Then, the p + substrate 2 having undergone these procedures is mounted on a predetermined package, and a predetermined assembling step such as bonding is performed.
Is completed. When the p + substrate 2 is mounted on a package, the back electrode 29 is of course connected to a metal plate at the ground potential by solder or conductive paste. In some cases, the back electrode 29 is omitted and p
+ The substrate 2 may be in contact with a ground potential metal plate via solder.

【0056】第1の変形例 本発明の第1の実施の形態に係るパワーICは、必ずし
もパワーICを構成しているすべての素子(デバイス)
領域がn+埋込層(NBL)を有している必要はない。
図9はそのような本発明の第1の実施の形態に係るパワ
ーICの変形例(第1の変形例)を示す模式的な断面図
である。
First Modification The power IC according to the first embodiment of the present invention is not limited to all elements (devices) constituting the power IC.
It is not necessary that the region have an n + buried layer (NBL).
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a modified example (first modified example) of such a power IC according to the first embodiment of the present invention.

【0057】図9に示すように、本発明の第1の実施の
形態の第1の変形例に係るパワーICは、抵抗率50m
Ω・cm乃至500mΩ・cmのp+ 基板2上に、抵抗
率50乃至500Ω・cm程度、厚さ5乃至8μmのp
- 層14〜17があり、その上に、部分的に、n+埋込
層21,22,23が形成されている。即ち、pnp型
バイポーラトランジスタ部323、トレンチゲート型パ
ワーMOSFET部325,327を形成している素子
(デバイス)領域にのみ、n+埋込層21,22,23
が形成されているが、nMOS部322を形成している
素子(デバイス)領域には、n+埋込層が形成されてい
ない。p- 層17の上には、直接nMOS部322構成
に必要なpウェル領域(PWL)41が形成されてい
る。一方、p- 層14、15,16の上には、n+埋込
層21,22,23が形成され、このn+埋込層21,
22,23の上に、pnp型バイポーラトランジスタ部
323、トレンチゲート型パワーMOSFET部32
5,327の構成に必要なnウェル領域(NWL)3
1,32〜35が形成されている。nMOS部322、
pnp型バイポーラトランジスタ部323、トレンチゲ
ート型パワーMOSFET部325,327はトレンチ
側壁酸化膜10、トレンチ埋込ポリシリコン11からな
る素子間分離領域110で分離されていることは、図1
と同様である。また、nMOS部322、pnp型バイ
ポーラトランジスタ部323、トレンチゲート型パワー
MOSFET部325,327の基本的な構造も図1と
同様であるので説明を省略する。
As shown in FIG. 9, the power IC according to the first modification of the first embodiment of the present invention has a resistivity of 50 m.
A p + substrate having a resistivity of about 50 to 500 Ω · cm and a thickness of 5 to 8 μm is formed on a p + substrate 2 of Ω · cm to 500 mΩ · cm.
- There is a layer 14 to 17, on its, in part, n + buried layer 21, 22, 23 are formed. That is, the n + buried layers 21, 22, 23 are formed only in the element (device) regions where the pnp bipolar transistor section 323 and the trench gate power MOSFET sections 325, 327 are formed.
Is formed, but no n + buried layer is formed in the element (device) region forming the nMOS portion 322. On the p layer 17, a p-well region (PWL) 41 necessary for the configuration of the nMOS portion 322 is formed directly. On the other hand, p - on the layer 14, 15 and 16, n + buried layer 21, 22 and 23 are formed, the n + buried layer 21,
22 and 23, a pnp bipolar transistor section 323 and a trench gate type power MOSFET section 32
N-well region (NWL) 3 necessary for the configuration of 5,327
1, 32 to 35 are formed. nMOS section 322,
The fact that the pnp bipolar transistor section 323 and the trench gate type power MOSFET sections 325 and 327 are separated by the element isolation region 110 composed of the trench side wall oxide film 10 and the trench buried polysilicon 11 is shown in FIG.
Is the same as The basic structures of the nMOS section 322, the pnp bipolar transistor section 323, and the trench gate power MOSFET sections 325 and 327 are the same as those in FIG.

【0058】図9に示すように、本発明の第1の実施の
形態の第1の変形例に係るパワーICにおいても、隣接
したバイポーラトランジスタ323とパワーMOSFE
T325との間には、p+基板2をベース、パワーMO
SFET325のn+ 埋込層22をエミッタ、バイポー
ラトランジスタ323のn+ 埋込層21をコレクタとす
る寄生npnバイポーラトランジスタ221が形成され
ている。また、隣接したパワーMOSFET325とパ
ワーMOSFET327との間には、p+基板2をベー
ス、パワーMOSFET325のn+ 埋込層22をエミ
ッタ、パワーMOSFET327のn+ 埋込層23をコ
レクタとする寄生npnバイポーラトランジスタ222
が形成されている。本発明の第1の実施の形態の第1の
変形例ではp+ 基板2の抵抗率を従来の技術で用いてい
たp型基板1に対し低く設定しているので、寄生npn
バイポーラトランジスタ221,222のベース抵抗が
下がり、その結果、電流増幅率hfeを低下させている。
また、p+ 基板2とn+ 埋込層21,22,23の間に
- 層14,15,16があるため、空乏層幅を所定の
値に確保でき、パワーICに要求される耐圧を確保する
ことが可能となる。その結果、ダミーコレクタ等の特別
な部分を使用することなく、トレンチ側壁酸化膜10及
びトレンチ埋込ポリシリコンとからなる素子分離領域1
10のみで回路動作の干渉を抑制することができる。
As shown in FIG. 9, also in the power IC according to the first modification of the first embodiment of the present invention, the adjacent bipolar transistor 323 and power MOSFET are connected.
Between T325 and p + substrate 2, power MO
Emitters n + buried layer 22 of SFET325, parasitic npn bipolar transistor 221 to the collector of the n + buried layer 21 of the bipolar transistor 323 is formed. A parasitic npn bipolar between the adjacent power MOSFET 325 and the power MOSFET 327 has the p + substrate 2 as a base, the n + buried layer 22 of the power MOSFET 325 as an emitter, and the n + buried layer 23 of the power MOSFET 327 as a collector. Transistor 222
Are formed. In the first modification of the first embodiment of the present invention, since the resistivity of the p + substrate 2 is set lower than that of the p-type substrate 1 used in the conventional technique, the parasitic npn
The base resistance of the bipolar transistors 221 and 222 decreases, and as a result, the current amplification factor h fe decreases.
Further, since there are p layers 14, 15, 16 between p + substrate 2 and n + buried layers 21, 22, 23, the width of the depletion layer can be secured to a predetermined value, and the withstand voltage required for the power IC is ensured. Can be secured. As a result, without using a special part such as a dummy collector, the element isolation region 1 composed of the trench sidewall oxide film 10 and the trench buried polysilicon is used.
With only 10, the interference of the circuit operation can be suppressed.

【0059】このように部分的に、n+埋込層(NB
L)が形成された構造であっても、この部分的なn+
込層に起因した寄生npnバイポーラトランジスタの電
流増幅率hfeを、所定の耐圧を確保しながら、一定の値
以下に抑制することが出来る。したがって、所定の耐圧
を確保しながら、デバイスの高密度の配置が可能とな
り、パワーICのチップサイズの小型化ができる。
As described above, the n + buried layer (NB
L), the current amplification factor h fe of the parasitic npn bipolar transistor caused by the partial n + buried layer is suppressed to a certain value or less while securing a predetermined withstand voltage. You can do it. Therefore, it is possible to arrange devices at high density while securing a predetermined withstand voltage, and to reduce the chip size of the power IC.

【0060】本発明の第1の実施の形態の第1の変形例
に係るパワーICの製造方法は、選択的にn+埋込層を
形成する必要があるため、図2乃至図8に示した工程よ
りも若干複雑になる。しかし、この点を除外すれば、基
本的には同様である。
In the method of manufacturing the power IC according to the first modification of the first embodiment of the present invention, it is necessary to selectively form an n + buried layer. Slightly more complicated than the process. However, except for this point, it is basically the same.

【0061】即ち、図2(a)に示すように不純物密度
4x1016cm-3乃至1.5x1018cm-3程度のp+
基板2上に、B等のp型不純物をドーパントとして不純
物密度1x1014cm-3乃至5x1014cm-3程度のp
- エピタキシャル成長層(第1エピ層)3を厚さ7乃至
12μm成長し、一旦成長用チャンバーから、p+ 基板
2を取り出す。そして、フォトリソグラフィー法を用い
てフォトレジト、酸化膜、金属膜等の所定のマスクを形
成し、このマスクを介して75As+ 等のn型不純物イオ
ンを、加速エネルギー80乃至100KeV、ドーズ量
3x1015cm-2乃至2x1016cm-3程度でイオン注
入し、マスクを除去する。そして、p+基板2を温度1
100℃乃至1200℃程度でアニールすればp- エピ
タキシャル成長層(第1エピ層)3中に選択的にn+
込層21,22,23が形成される。その後、成長用チ
ャンバに、再びp+ 基板2を挿入し、B等のp型不純物
をドーパントとして不純物密度1x1015cm-3乃至5
x1015cm-3程度、厚さ8乃至10μmのp型エピタ
キシャル成長層(第3エピ層)5を成長すればよい。こ
の後の工程は、図2(b)に示した工程と基本的に同じ
であり、説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 2 (a), p + having an impurity density of about 4 × 10 16 cm −3 to 1.5 × 10 18 cm −3.
On the substrate 2, p-type impurity of approximately impurity density 1x10 14 cm -3 to 5x10 14 cm -3 as a dopant p such B
An epitaxial growth layer (first epi layer) 3 is grown to a thickness of 7 to 12 μm, and the p + substrate 2 is once taken out of the growth chamber. Then, Fotorejito by photolithography, oxide film, to form a predetermined mask metal film such as an n-type impurity ions 75 As + or the like through this mask, an acceleration energy 80 to 100 KeV, dose 3x10 15 The mask is removed by ion implantation at about cm −2 to 2 × 10 16 cm −3 . Then, the p + substrate 2 is heated to a temperature of 1
By annealing at about 100 ° C. to 1200 ° C., n + buried layers 21, 22 and 23 are selectively formed in p epitaxial growth layer (first epi layer) 3. After that, the p + substrate 2 is again inserted into the growth chamber, and the impurity density is 1 × 10 15 cm −3 to 5 using p-type impurities such as B as a dopant.
A p-type epitaxial growth layer (third epi layer) 5 having a thickness of about 10 15 cm -3 and a thickness of 8 to 10 μm may be grown. Subsequent steps are basically the same as the steps shown in FIG.

【0062】あるいは、図2(a)に示すようにp+
板2上に、p- エピタキシャル成長層(第1エピ層)3
を厚さ5乃至8μm成長し、引き続き、p- エピタキシ
ャル成長層3の上に、As、Sb等のn型不純物をドー
パントとして不純物密度1x1018cm-3乃至5x10
20cm-3程度、厚さ3乃至6μm程度のn+ エピタキシ
ャル成長層(第2エピ層)4を成長し、一旦成長用チャ
ンバーから、p+ 基板2を取り出す方法も採用できる。
この場合は、引き続き、n+ エピタキシャル成長層4上
に酸化膜等の所定のマスクを形成し、このマスクを用い
て、RIE法等によりn+ エピタキシャル成長層4をp
- エピタキシャル成長層3が露出するまで選択的に除去
すれば、n+埋込層21,22,23が形成される。そ
の後、成長用チャンバに、再びp+ 基板2を挿入し、B
等のp型不純物をドーパントとして不純物密度1x10
15cm-3乃至5x1015cm-3程度、厚さ8乃至13μ
mのp型エピタキシャル成長層(第3エピ層)5を成長
すればよい。この場合、必要があれば、CMP法(化学
的機械研磨法)等を用いて、p型エピタキシャル成長層
(第3エピ層)5の表面を平坦化すればよい。この後
は、図2(b)以降に示した工程を実行すればよい。
[0062] Alternatively, on the p + substrate 2 as shown in FIG. 2 (a), p - epitaxial layer (first epitaxial layer) 3
Is grown to a thickness of 5 to 8 μm, and subsequently, an impurity density of 1 × 10 18 cm −3 to 5 × 10 5 is formed on the p epitaxial growth layer 3 by using an n-type impurity such as As or Sb as a dopant.
It is also possible to adopt a method in which an n + epitaxial growth layer (second epi layer) 4 having a thickness of about 20 cm −3 and a thickness of about 3 to 6 μm is grown, and the p + substrate 2 is once taken out of the growth chamber.
In this case, subsequently, n + a predetermined mask such as an oxide film on the epitaxial growth layer 4 is formed by using this mask, the n + epitaxial layer 4 by RIE or the like p
- it is selectively removed until the epitaxial growth layer 3 is exposed, n + buried layer 21, 22, 23 are formed. Thereafter, the p + substrate 2 is inserted again into the growth chamber,
Impurity concentration of 1 × 10
About 15 cm -3 to 5 × 10 15 cm -3 , thickness 8 to 13μ
What is necessary is just to grow the m-type p-type epitaxial growth layer (third epilayer) 5. In this case, if necessary, the surface of the p-type epitaxial growth layer (third epi layer) 5 may be planarized by using a CMP method (chemical mechanical polishing method) or the like. Thereafter, the steps shown in FIG. 2B and thereafter may be performed.

【0063】第2の変形例 本発明の第1の実施の形態に係るパワーICに搭載され
た出力段の半導体素子は、必ずしも図1に示すようなU
字型の溝部を有したトレンチゲート型パワーMOSFE
Tである必要はない。出力段の半導体素子(パワー半導
体素子)は、トレンチを持たないDMOS(二重拡散M
OSFET:Double-diffused MOSFET)や、V字型の溝
部にゲートを構成したVMOS(V-grooved MOSFET)等
のパワーMOSFETでもかまわない。また、平面型
(横型)のパワーMOSFETでもかまわない。さらに
は、パワーMOSFET以外のパワー半導体素子でもか
まわない。図10はそのような本発明の第1の実施の形
態に係るパワーICの変形例(第2の変形例)として,
出力段の半導体素子にIGBTを用いた場合を示す模式
的な断面図である。
Second Modification Example The semiconductor element at the output stage mounted on the power IC according to the first embodiment of the present invention is not necessarily U-type as shown in FIG.
Gate type power MOSFET having a U-shaped groove
It need not be T. The semiconductor element (power semiconductor element) in the output stage is a DMOS (double diffusion M) having no trench.
A power MOSFET such as an OSFET (Double-diffused MOSFET) or a VMOS (V-grooved MOSFET) having a gate in a V-shaped groove may be used. Further, a planar (horizontal) power MOSFET may be used. Further, a power semiconductor element other than the power MOSFET may be used. FIG. 10 shows a modification (second modification) of the power IC according to the first embodiment of the present invention.
It is a typical sectional view showing the case where an IGBT is used for a semiconductor element of an output stage.

【0064】図10に示すように、本発明の第1の実施
の形態の第2の変形例に係るパワーICは、抵抗率50
mΩ・cm乃至500mΩ・cmのp+基板2上に、抵
抗率50乃至500Ω・cm程度、厚さ5乃至8μmの
- 層14〜17を配置し、その上に、nMOS部32
2、pnp型バイポーラトランジスタ部323、IGB
T部329,330を形成している。これらの各デバイ
スはトレンチ側壁酸化膜10、トレンチ埋込ポリシリコ
ン11からなる素子間分離領域110で分離されてい
る。
As shown in FIG. 10, the power IC according to the second modification of the first embodiment of the present invention has a resistivity of 50%.
On a p + substrate 2 of mΩ · cm to 500 mΩ · cm, p layers 14 to 17 having a resistivity of about 50 to 500 Ω · cm and a thickness of 5 to 8 μm are arranged, and an nMOS portion 32
2, pnp bipolar transistor section 323, IGB
T portions 329 and 330 are formed. Each of these devices is isolated by an element isolation region 110 composed of a trench sidewall oxide film 10 and a trench buried polysilicon 11.

【0065】すなわち、p+ 基板2上のp- 層14〜1
7の上面にn+埋込層(NBL)24,21,22,2
3が形成され、そのn+埋込層24,21,22,23
の上に各デバイス構成に必要なpウェル領域(PWL)
41とnウェル領域(NWL)31,39,40が形成
されている。IGBT部329,330は、nウェル領
域39,40中に形成されている。即ち、nウェル領域
39,40中にp型ベース領域61,62,63,64
が設けられ、このp型ベース領域61,62,63,6
4中には、n+ エミッタ領域55,56,57,58及
びバックゲート領域となるp+ コンタクト領域75,7
6,78,79が形成されている。さらに、p型ベース
領域61,62,63,64に形成された溝部の内壁
に、トレンチゲート酸化膜12とトレンチゲート部ポリ
シリコン13が形成され、トレンチゲート酸化膜12に
面するp型ベース領域61,62,63,64の表面に
チャネルが形成される。そして、それぞれのnウェル領
域39,40の中央部近傍のトレンチゲート部12/1
3に挟まれた領域にp+ コレクタ領域59,60をそれ
ぞれ設けている。図示を省略しているがIGBT部32
9,330の表面には、層間絶縁膜等の絶縁膜が形成さ
れている。そして、この絶縁膜中に設けられたコンタク
トホールを介して、n+ エミッタ領域55とp+ コンタ
クト領域75、n+ エミッタ領域56とp+ コンタクト
領域76、n+ エミッタ領域57とp+コンタクト領域
78、n+ エミッタ領域58とp+ コンタクト領域79
とをそれぞれ短絡するようにエミッタ電極が設けられて
いる。また、p+ コレクタ領域59,60の上部の絶縁
膜中のコンタクトホールを介してコレクタ電極が設けら
れている。
That is, the p layers 14-1 on the p + substrate 2
7, n + buried layers (NBL) 24, 21, 22, 2
3 are formed, and the n + buried layers 24, 21, 22, 23
P-well region (PWL) required for each device configuration
41 and n-well regions (NWL) 31, 39, 40 are formed. IGBT portions 329 and 330 are formed in n-well regions 39 and 40. That is, p-type base regions 61, 62, 63, 64 are provided in n-well regions 39, 40.
Are provided, and the p-type base regions 61, 62, 63, 6
4 includes n + emitter regions 55, 56, 57, 58 and p + contact regions 75, 7 serving as back gate regions.
6, 78, 79 are formed. Further, a trench gate oxide film 12 and a trench gate polysilicon 13 are formed on the inner walls of the trenches formed in p-type base regions 61, 62, 63, 64, and the p-type base region facing trench gate oxide film 12 is formed. Channels are formed on the surfaces of 61, 62, 63 and 64. Then, a trench gate portion 12/1 near the center of each of n well regions 39 and 40 is provided.
3 are provided with p + collector regions 59 and 60, respectively. Although not shown, the IGBT unit 32
An insulating film such as an interlayer insulating film is formed on the surface of 9,330. Then, the n + emitter region 55 and the p + contact region 75, the n + emitter region 56 and the p + contact region 76, the n + emitter region 57 and the p + contact region 78, n + emitter region 58 and p + contact region 79
And an emitter electrode are provided so as to short-circuit each. In addition, a collector electrode is provided via a contact hole in an insulating film above p + collector regions 59 and 60.

【0066】nMOS部322、pnp型バイポーラト
ランジスタ部323は、図1と同様であるので説明を省
略する。
The nMOS section 322 and the pnp type bipolar transistor section 323 are the same as those shown in FIG.

【0067】隣接したバイポーラトランジスタ323と
IGBT329との間には、p+基板2をベース、IG
BT329のn+ 埋込層22をエミッタ、バイポーラト
ランジスタ323のn+ 埋込層21をコレクタとする寄
生npnバイポーラトランジスタ221が形成されてい
る。また、隣接したIGBT329とIGBT330と
の間には、p+基板2をベース、IGBT329のn+
埋込層22をエミッタ、IGBT330のn+ 埋込層2
3をコレクタとする寄生npnバイポーラトランジスタ
222が形成されている。図1に示したパワーMOSF
ETに比して、IGBTのp+ コレクタ領域59,60
は直接n+ 埋込層22、23に接続される構造ではな
い。しかし、IGBTのコレクタ電極に電圧変動率dV
/dtの大きなサージ電圧が入れば容量結合的に(スパ
イク的に)n+ 埋込層22、23の電位が振れるので、
寄生npnバイポーラトランジスタ221,222は周
辺の回路素子に影響を与えることは、図1と同様であ
る。
Between the adjacent bipolar transistor 323 and the IGBT 329, the p + substrate 2 is
Emitters n + buried layer 22 of BT329, parasitic npn bipolar transistor 221 to the collector of the n + buried layer 21 of the bipolar transistor 323 is formed. Further, between the adjacent IGBTs 329 and 330, the p + substrate 2 is used as a base, and the n +
The buried layer 22 is an emitter, and the n + buried layer 2 of the IGBT 330 is
A parasitic npn bipolar transistor 222 having a collector 3 is formed. Power MOSF shown in FIG.
IGBT p + collector regions 59 and 60 compared to ET
Is not a structure directly connected to the n + buried layers 22 and 23. However, the voltage fluctuation rate dV is applied to the collector electrode of the IGBT.
If a large surge voltage of / dt is applied, the potentials of the n + buried layers 22 and 23 fluctuate capacitively (spikes).
Parasitic npn bipolar transistors 221 and 222 affect peripheral circuit elements as in FIG.

【0068】そこで、本発明の第1の実施の形態の第2
の変形例ではp+ 基板2の抵抗率を低く設定し、寄生n
pnバイポーラトランジスタ221,222のベース抵
抗を下げ、その電流増幅率hfeを小さな値に設定してい
る。また、本発明の第1の実施の形態の第2の変形例で
はp+ 基板2とn+ 埋込層の間にp- 層14,15,1
6,17があるため、空乏層幅を所定の値に確保でき、
パワーICに要求される耐圧を確保することが可能とな
る。その結果トレンチ側壁酸化膜10及びトレンチ埋込
ポリシリコンとからなる素子分離領域110のみの簡単
な構成で、容量結合的な(スパイク的な)外部回路から
の擾乱による回路動作の干渉を抑制することができる。
したがってIGBT等のデバイスのパワーIC上へのの
高密度の集積化配置が可能となり、パワーICのチップ
サイズの小型化ができる。
Therefore, the second embodiment of the first embodiment of the present invention
In the modification of (1), the resistivity of the p +
The base resistances of the pn bipolar transistors 221 and 222 are lowered, and the current amplification factor h fe is set to a small value. In the second modification of the first embodiment of the present invention, the p layers 14, 15, 1 between the p + substrate 2 and the n + buried layer are provided.
6 and 17, the width of the depletion layer can be secured to a predetermined value.
Withstand voltage required for the power IC can be secured. As a result, it is possible to suppress interference in circuit operation due to disturbance from a capacitively-coupled (spike-like) external circuit with a simple configuration including only the element isolation region 110 composed of the trench sidewall oxide film 10 and the trench buried polysilicon. Can be.
Therefore, high-density integrated arrangement of devices such as IGBTs on the power IC becomes possible, and the chip size of the power IC can be reduced.

【0069】第3の変形例 図11は、本発明の第1の実施の形態に係るパワーIC
の変形例(第3の変形例)として、出力段の半導体素子
に接合型静電誘導トランジスタ(SIT)を用いた場合
を示す模式的な断面図である。この接合型SITは、切
り込みゲート型SITであり、高周波用のパワーSIT
である。
Third Modification FIG. 11 shows a power IC according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a case where a junction type static induction transistor (SIT) is used for a semiconductor element in an output stage as a modification (third modification) of (a). This junction type SIT is a notched gate type SIT, and a high frequency power SIT.
It is.

【0070】図9に示すように、本発明の第1の実施の
形態の第3の変形例に係るパワーICは 、抵抗率50
mΩ・cm乃至500mΩ・cmのp+基板2上に、抵
抗率50乃至500Ω・cm程度、厚さ5乃至8μmの
- 層14〜17を配置し、その上に、nMOS部32
2、pnp型バイポーラトランジスタ部323、切り込
みゲート型SIT部331,327を形成している。こ
れらの各デバイスはトレンチ側壁酸化膜10、トレンチ
埋込ポリシリコン11からなる素子間分離領域110で
分離されている。
As shown in FIG. 9, the power IC according to the third modification of the first embodiment of the present invention has a resistivity of 50%.
On a p + substrate 2 of mΩ · cm to 500 mΩ · cm, p layers 14 to 17 having a resistivity of about 50 to 500 Ω · cm and a thickness of 5 to 8 μm are arranged, and an nMOS portion 32
2. A pnp bipolar transistor section 323 and cut-gate SIT sections 331 and 327 are formed. Each of these devices is isolated by an element isolation region 110 composed of a trench sidewall oxide film 10 and a trench buried polysilicon 11.

【0071】すなわち、p+ 基板2上のp- 層14〜1
7の上面にn+埋込層(NBL)24,21,22,2
3が形成され、そのn+埋込層24,21,22,23
の上に各デバイス構成に必要なpウェル領域(PWL)
41とnウェル領域(NWL)31,46,47,4
8,49が形成されている。n+埋込層22,23は、
SIT部331,327の埋込ドレイン領域として機能
している。n+埋込ドレイン領域22,23と表面近傍
のn+ ドレイン領域89,90とは、n型シンカー(N
SK)51,52により互いに接続されている。n+
レイン領域89,90の表面にはドレイン電極が接続さ
れている(図11の断面図では、ドレイン電極は、図示
を省略し、結線のみを表わしている)。そして、SIT
部331,327は、埋込ドレイン領域22,23の上
部のnウェル領域46,47,48,49中に形成され
ている。そして、nウェル領域46,47,48,49
の表面近傍に、n+ ソース領域65,66が設けられ、
+ ソース領域65,66の表面にはソース電極が接続
されている(図11の断面図では、ソース電極は、図示
を省略し、結線のみを表わしている)。これらのn+
ース領域65,66を挟むようにU溝(トレンチ)が形
成され、各トレンチの側壁部にp+ ゲート領域92,9
3が設けられている。各トレンチの底部には絶縁膜9
7,98が埋め込まれ、その上部にp+ ゲート領域9
2,93とオーミック接触するようにゲート電極95,
96が配置されている。各トレンチの底部の絶縁膜9
7,98は、ゲート・ドレイン間容量を低減し、高周波
特性を改善するための膜である。
That is, the p layers 14-1 on the p + substrate 2
7, n + buried layers (NBL) 24, 21, 22, 2
3 are formed, and the n + buried layers 24, 21, 22, 23
P-well region (PWL) required for each device configuration
41 and n-well regions (NWL) 31, 46, 47, 4
8, 49 are formed. The n + buried layers 22 and 23
It functions as a buried drain region of the SIT portions 331 and 327. The n + buried drain regions 22 and 23 and the n + drain regions 89 and 90 near the surface are connected to an n-type sinker (N
SK) 51 and 52. Drain electrodes are connected to the surfaces of the n + drain regions 89 and 90 (in the cross-sectional view of FIG. 11, the drain electrodes are not shown and only the connections are shown). And SIT
Parts 331 and 327 are formed in n-well regions 46, 47, 48 and 49 above buried drain regions 22 and 23. And n-well regions 46, 47, 48, 49
N + source regions 65 and 66 are provided near the surface of
Source electrodes are connected to the surfaces of the n + source regions 65 and 66 (in the cross-sectional view of FIG. 11, the source electrodes are not shown and only the connection is shown). U grooves (trench) are formed so as to sandwich these n + source regions 65 and 66, and p + gate regions 92 and 9 are formed on the side walls of each trench.
3 are provided. An insulating film 9 is provided at the bottom of each trench.
7, 98 are buried, and ap + gate region 9 is
Gate electrode 95, so as to make ohmic contact with
96 are arranged. Insulating film 9 at the bottom of each trench
7, 98 are films for reducing the gate-drain capacitance and improving the high frequency characteristics.

【0072】nウェル領域46,47,48,49の不
純物密度を、p+ ゲート領域92,93・nウェル領域
46,47,48,49間のビルトインポテンシャルの
みで、対向するp+ ゲート領域92とp+ ゲート領域9
2との相互間に形成されるチャネル領域、及び対向する
+ ゲート領域93とp+ ゲート領域93との相互間に
形成されるチャネル領域が空乏化(ピンチオフ)するよ
うにしておけば、ノーマリ・オフ型SITとなる。nウ
ェル領域46,47,48,49の不純物密度を、若干
高くし、p+ ゲート領域92,93・nウェル領域4
6,47,48,49間のビルトインポテンシャルのみ
では、p+ ゲート領域92相互間及びp+ゲート領域9
3相互間が空乏化しないようにしておけば、ノーマリ・
オン型SITとなる。ノーマリ・オン型SITでは、ゲ
ート電極95にpn接合が逆バイアスになるように負の
電圧を印加すれば、n+ ソース領域65,66・埋込ド
レイン領域22,23間のチャネルが空乏層でピンチオ
フする。ノーマリ・オフ型SITでは、ゲート電極95
にpn接合が順バイアスになるように正の電圧を印加す
れば、n+ ソース領域65,66・埋込ドレイン領域2
2,23間が導通状態となる。
[0072] The impurity concentration of the n-well region 46, 47, 48, 49, only the built-in potential between the p + gate regions 92 and 93 · n-well region 46, 47, 48, 49, p + gate region 92 opposed And p + gate region 9
A channel region formed therebetween and 2, and if the channel region formed therebetween in the p + gate region 93 and the p + gate region 93 opposing it is devised to depletion (pinch-off), normally・ Off-type SIT. The impurity density of n well regions 46, 47, 48, and 49 is slightly increased, and p + gate regions 92, 93 and n well region 4
6, 47, 48, and 49, only the p + gate regions 92 and the p + gate regions 9
If you do not deplete between the three, normally
It becomes an ON type SIT. In the normally-on type SIT, when a negative voltage is applied to the gate electrode 95 so that the pn junction is reverse-biased, the channel between the n + source regions 65 and 66 and the buried drain regions 22 and 23 is depleted. Pinch off. In the normally-off type SIT, the gate electrode 95
If a positive voltage is applied so that the pn junction becomes forward biased, the n + source regions 65 and 66 and the buried drain region 2
A conduction state is established between 2 and 23.

【0073】nMOS部322、pnp型バイポーラト
ランジスタ部323は、図1と同様であるので説明を省
略する。
The nMOS section 322 and the pnp type bipolar transistor section 323 are the same as those shown in FIG.

【0074】隣接したバイポーラトランジスタ323と
切り込みゲート型SIT部331との間には、p+基板
2をベース、切り込みゲート型SIT部331のn+
込層22をエミッタ、バイポーラトランジスタ323の
+ 埋込層21をコレクタとする寄生npnバイポーラ
トランジスタ221が形成されている。また、隣接した
切り込みゲート型SIT部331と切り込みゲート型S
IT部327との間には、p+基板2をベース、切り込
みゲート型SIT部331のn+ 埋込層22をエミッ
タ、切り込みゲート型SIT部327のn+ 埋込層23
をコレクタとする寄生npnバイポーラトランジスタ2
22が形成されている。本発明の第1の実施の形態の第
3の変形例ではp+ 基板2の抵抗率を低く設定している
ので、寄生npnバイポーラトランジスタ221,22
2のベース抵抗が下がり、その結果、電流増幅率hfe
低下している。また、本発明の第1の実施の形態の第3
の変形例ではp+ 基板2とn+ 埋込層の間にp- 層1
4,15,16,17があるため、空乏層幅を所定の値
に確保でき、パワーICに要求される耐圧を確保するこ
とが可能となる。その結果トレンチ側壁酸化膜10及び
トレンチ埋込ポリシリコンとからなる素子分離領域11
0のみの簡単な構成で回路動作の干渉を抑制することが
できる。したがってSIT等のデバイスの高密度の配置
が可能となり、パワーICのチップサイズの小型化がで
きる。
Between the adjacent bipolar transistor 323 and the notched gate SIT 331, the p + substrate 2 is used as a base, the n + buried layer 22 of the notched gate SIT 331 is an emitter, and the n + of the bipolar transistor 323 is n +. A parasitic npn bipolar transistor 221 having the buried layer 21 as a collector is formed. Further, the adjacent cut gate type SIT unit 331 and the cut gate type SIT
Between the IT portion 327, the p + substrate 2 is used as a base, the n + buried layer 22 of the cut gate type SIT portion 331 is used as an emitter, and the n + buried layer 23 of the cut gate type SIT portion 327 is provided.
Npn bipolar transistor 2 having a collector
22 are formed. In the third modification of the first embodiment of the present invention, since the resistivity of p + substrate 2 is set low, parasitic npn bipolar transistors 221 and 22 are formed.
2, the base amplification resistance hfe is reduced. Also, the third embodiment of the first embodiment of the present invention
P In the variation between the p + substrate 2 and the n + buried layer - layer 1
4, 15, 16, and 17, the width of the depletion layer can be secured at a predetermined value, and the withstand voltage required for the power IC can be secured. As a result, an element isolation region 11 composed of trench sidewall oxide film 10 and trench buried polysilicon is formed.
The interference of the circuit operation can be suppressed with a simple configuration of only 0. Therefore, devices such as SIT can be arranged at a high density, and the chip size of the power IC can be reduced.

【0075】図11において、nMOS部322、pn
p型バイポーラトランジスタ部323の代わりに、出力
段の切り込みゲート型SIT部331,327を駆動・
制御するための小信号用のSITを設けても良く、更に
他の小信号回路で切り込みゲート型SIT部331,3
27を駆動・制御してもかまわない。また、切り込みゲ
ート型SIT部331,327のn+ ドレイン領域8
9,90の代わりにp+アノード領域を、n+ ソース領
域65,66の代わりにn+ カソード領域を設ければ、
切り込みゲート型静電誘導型サイリスタ(SIサイリス
タ)となるが、この場合でも、本発明の技術的思想は適
用可能であることは勿論である。より好ましくは、p+
アノード領域の近傍に第2ゲートを配置したダブルゲー
ト型SIサイリスタとすればよい。ダブルゲート型SI
サイリスタを出力段のパワー半導体素子として用いれ
ば、より高効率、高耐圧、高信頼性のパワーICが提供
できる。このように本発明の第1の実施の形態に係るパ
ワーICは、種々の変形が可能である。
In FIG. 11, nMOS section 322, pn
Instead of the p-type bipolar transistor section 323, the notch gate type SIT sections 331 and 327 in the output stage are driven.
A small signal SIT for controlling may be provided, and a cut-gate SIT unit 331, 3 may be provided by another small signal circuit.
27 may be driven and controlled. Further, the n + drain region 8 of the cut gate type SIT portions 331 and 327
The p + anode region instead of 9,90, by providing the n + cathode region in place of the n + source regions 65 and 66,
Although a notch gate type electrostatic induction thyristor (SI thyristor) is used, it is needless to say that the technical idea of the present invention can be applied also in this case. More preferably, p +
A double gate SI thyristor in which the second gate is arranged near the anode region may be used. Double gate type SI
If a thyristor is used as a power semiconductor element at the output stage, a power IC with higher efficiency, higher breakdown voltage, and higher reliability can be provided. As described above, the power IC according to the first embodiment of the present invention can be variously modified.

【0076】(第2の実施の形態)図12は本発明の第
2の実施の形態に係るパワーICを示す模式的な断面図
である。図12に示すように、本発明の第1の実施の形
態に係るパワーICは、浮遊状態(フローティング状
態)の抵抗率0.5Ω・cm乃至5Ω・cmのp型 半導
体基板(以下において「p型基板」という)1上に、n
MOS部422、pnp型バイポーラトランジスタ部4
23、トレンチゲート型パワーMOSFET部425,
427を形成している。この半導体基板1の抵抗率は、
5Ω・cmよりも高いp-基板でも良く、0.5Ω・c
mより低いp+基板でもかまわない。これらの各デバイ
ス422,423,425,427はトレンチ側壁酸化
膜10、トレンチ埋込ポリシリコン11からなる素子間
分離領域110で分離されている。トレンチゲート型パ
ワーMOSFET部425,427は、出力段の半導体
素子となる高耐圧・大電流のMOSFETである。nM
OS部422、pnp型バイポーラトランジスタ部42
3は、これらの、出力段のトレンチゲート型パワーMO
SFET部425,427を駆動・制御する回路や保護
回路、センサ等に用いられる回路素子の一部を示したも
のである。
(Second Embodiment) FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention.
Schematic sectional view showing a power IC according to a second embodiment.
It is. As shown in FIG. 12, the first embodiment of the present invention
The power IC according to the state is in a floating state (floating state).
P-type with a resistivity of 0.5Ω · cm to 5Ω · cm Semiconduct
N on a body substrate (hereinafter referred to as “p-type substrate”) 1
MOS section 422, pnp type bipolar transistor section 4
23, trench gate type power MOSFET unit 425,
427 are formed. The resistivity of this semiconductor substrate 1 is
P higher than 5Ω · cm-Substrate may be used, 0.5Ω · c
p lower than m+It can be a substrate. Each of these devices
422, 423, 425, 427 are trench sidewall oxidation
Between the elements composed of the film 10 and the trench-embedded polysilicon 11
It is separated by a separation region 110. Trench gate type
The power MOSFET sections 425 and 427 are semiconductors at the output stage.
It is a MOSFET with a high breakdown voltage and a large current as an element. nM
OS section 422, pnp type bipolar transistor section 42
3 is a trench gate type power MO at the output stage.
Circuit and protection for driving and controlling the SFET units 425 and 427
Some of the circuit elements used in circuits, sensors, etc. are shown.
It is.

【0077】すなわち、浮遊状態(フローティング状
態)のp型基板上の上面にn+埋込層(NBL)24,
21,22,23が形成され、そのn+埋込層24,2
1,22,23の上に各デバイス構成に必要なpウェル
領域(PWL)41とnウェル領域(NWL)31,3
2〜35が形成されている。トレンチゲート型パワーM
OSFET部425,427のp型ベース領域61,6
2,63,64中には、n+ ソース領域84,85,8
7,88及びバックゲート領域となるp+ コンタクト領
域75,76,78,79が形成されている。さらに、
p型ベース領域61,62,63,64に形成された溝
部の内壁に、トレンチゲート酸化膜12とトレンチゲー
ト部ポリシリコン13が形成され、トレンチゲート酸化
膜12に面するp型ベース領域61,62,63,64
の表面にチャネルが形成される。そして、埋め込みドレ
イン領域となるn+埋込層22,23とn+ ドレインコ
ンタクト領域86,91とは、n型シンカー(NSK)
51,52により互いに接続されている。
That is, the n + buried layer (NBL) 24,
21, 22 and 23 are formed, and the n + buried layers 24 and 2 are formed.
A p-well region (PWL) 41 and n-well regions (NWL) 31, 3 required for each device configuration are formed on 1, 22, 23.
2 to 35 are formed. Trench gate type power M
OSFET portions 425, 427 p-type base regions 61, 6
2, 63, 64, n + source regions 84, 85, 8
7, 88 and p + contact regions 75, 76, 78, 79 serving as back gate regions are formed. further,
A trench gate oxide film 12 and a trench gate polysilicon 13 are formed on the inner walls of the trenches formed in the p-type base regions 61, 62, 63, 64. 62, 63, 64
A channel is formed on the surface of the substrate. The n + buried layers 22 and 23 serving as buried drain regions and the n + drain contact regions 86 and 91 are formed by an n-type sinker (NSK).
They are connected to each other by 51 and 52.

【0078】一方、nMOS部422は、pウェル領域
41の表面に形成されたn+ ソース領域81、n+ ドレ
イン領域82、p+ コンタクト領域71を有している。
nMOS部422のn+ソース領域81とn+ドレイン領
域82の間のpウェル領域41の表面上にはゲート酸化
膜を介してゲート電極9が形成されている。
On the other hand, nMOS portion 422 has n + source region 81, n + drain region 82, and p + contact region 71 formed on the surface of p well region 41.
A gate electrode 9 is formed on the surface of p well region 41 between n + source region 81 and n + drain region 82 of nMOS portion 422 via a gate oxide film.

【0079】そして、pnp型バイポーラトランジスタ
部423は、nウェル領域31の表面に形成されたp+
コレクタ領域72、p+ エミッタ領域73、n+ ベース
領域83の各領域を有している。
Then, pnp type bipolar transistor portion 423 is formed by p + formed on the surface of n well region 31.
It has a collector region 72, a p + emitter region 73, and an n + base region 83.

【0080】図示を省略しているが各デバイス領域の表
面には、層間絶縁膜等の絶縁膜が形成されている。そし
て、各デバイス間の接続は、n+ ソース領域81,8
4,85,87,88、n+ ドレイン領域82,86,
91、p+ コレクタ領域72、p+ エミッタ領域73、
+ ベース領域83の上部の絶縁膜中にコンタクトホー
ルを設け、このコンタクトホールを介して、アルミ配線
などで電気的に接続されている。パワーMOSFET4
25,427のn型シンカー51,52の上部に形成さ
れたn+ ドレインコンタクト領域86,91にはAl等
の金属からなるドレイン電極が設けられ、ドレイン電極
は、金属配線及びボンディングワイヤ等を介して、この
半導体集積回路(パワーIC)の外部電極端子に接続さ
れている。さらに、この外部電極端子は、半導体集積回
路の外部負荷に接続される。簡単化のため、図12の断
面図では、これらのコンタクトホール、金属電極や金属
配線(アルミ配線)等は、図示を省略し、一部の結線の
みを表わしている。
Although not shown, an insulating film such as an interlayer insulating film is formed on the surface of each device region. The connection between the devices is made by n + source regions 81, 8
4, 85, 87, 88, n + drain regions 82, 86,
91, p + collector region 72, p + emitter region 73,
A contact hole is provided in the insulating film above the n + base region 83, and the contact hole is electrically connected through an aluminum wiring or the like. Power MOSFET 4
Drain electrodes made of a metal such as Al are provided in the n + drain contact regions 86 and 91 formed on the upper portions of the 25 and 427 n-type sinkers 51 and 52. And connected to external electrode terminals of the semiconductor integrated circuit (power IC). Further, the external electrode terminal is connected to an external load of the semiconductor integrated circuit. For simplicity, in the cross-sectional view of FIG. 12, these contact holes, metal electrodes, metal wiring (aluminum wiring), and the like are not shown, and only some of the connections are shown.

【0081】本発明の第2の実施の形態に係るパワーI
Cのパッケージの図示を省略しているが、p型基板1の
裏面は絶縁性のプレート(パッケージの台座)に、若し
くはフローティング電位の金属製プレート(リードフレ
ーム)上に絶縁性接着剤等で固定されている。なお、p
型基板1の裏面にPSG膜、BPSG膜、あるいはSi
3 4 膜等の裏面パッシベーション膜を配置してもよ
い。
The power I according to the second embodiment of the present invention
Although the illustration of the package C is omitted, the back surface of the p-type substrate 1 is fixed to an insulating plate (package pedestal) or a floating potential metal plate (lead frame) with an insulating adhesive or the like. Have been. Note that p
PSG film, BPSG film, or Si
3 N 4 backside passivation film may be disposed such film.

【0082】図20及び図21に示した従来技術とは異
なり、本発明の第2の実施の形態に係るパワーICにお
いては、電位が変動するn+ 埋込層21〜24上に形成
されたそれぞれのデバイスの分離を、素子分離領域11
0のみで行っている。そして、本発明の第2の実施の形
態に係るパワーICでは、p型基板1の電位を固定せ
ず、フローティング状態としている事が構成上の重要な
点である。また、通常、nMOS部422のpウェル領
域41は、pウェル領域41のp+ コンタクト領域71
をGND電位に接続して動作させる。したがって、図1
2においてはp型基板1とpウェル領域41とを分離す
るため、この間にn+埋込層24を形成している点が図
20に示した従来技術のパワーICとは異なる。
Unlike the prior art shown in FIGS. 20 and 21, the power IC according to the second embodiment of the present invention is formed on n + buried layers 21 to 24 whose potential varies. The separation of each device is performed by the element isolation region 11.
It goes with only 0. In the power IC according to the second embodiment of the present invention, an important point in the configuration is that the potential of the p-type substrate 1 is not fixed but is in a floating state. Also, typically, the p-well region 41 of the nMOS 422, p + contact region 71 in the p-well region 41
Is connected to the GND potential to operate. Therefore, FIG.
Because in the two to separate the p-type substrate 1 and the p-well region 41, the point forming the n + buried layer 24 during this time is different from the prior art power IC of FIG. 20.

【0083】次に、トレンチゲート型パワーMOSFE
T425のn+ ドレインコンタクト領域86よりマイナ
スサージが印加され、n+ 埋込層22がマイナス電位と
なった場合を例に作用を説明する。図12に示すよう
に、本発明の第2の実施の形態に係るパワーICにおい
ては、隣接したバイポーラトランジスタ423とパワー
MOSFET425との間には、p型基板1をベース、
パワーMOSFET425のn+ 埋込層22をエミッ
タ、バイポーラトランジスタ423のn+ 埋込層21を
コレクタとする寄生npnバイポーラトランジスタ23
1が形成されている。また、隣接したパワーMOSFE
T425とパワーMOSFET427との間には、p型
基板1をベース、パワーMOSFET425のn+ 埋込
層22をエミッタ、パワーMOSFET427のn+
込層23をコレクタとする寄生npnバイポーラトラン
ジスタ232が形成されている。本発明の第2の実施の
形態においては、この寄生バイポーラトランジスタ23
1のエミッタとなっているn+埋込層22の電位がGN
D電位以下の、より低い電位となっても、p型基板1は
フローティング状態であため、寄生バイポーラトランジ
スタ231のベース電流が流れる径路が形成されない。
したがって寄生バイポーラトランジスタ231のベース
電流は流れず、寄生バイポーラトランジスタ231,2
32ともオン状態とはならず、デバイス相互の動作干渉
を引き起こす事はない。即ち、たとえ、出力段のトラン
ジスタにマイナスサージが印加されても、p型基板1が
ベースとなる寄生バイポーラトランジスタは全てオン状
態となる事はなく、半導体集積回路全体として、寄生バ
イポーラトランジスタの影響を防止する事ができる。
Next, a trench gate type power MOSFE
The operation will be described by taking as an example a case where a negative surge is applied from the n + drain contact region 86 of T425 and the n + buried layer 22 has a negative potential. As shown in FIG. 12, in the power IC according to the second embodiment of the present invention, the base between the adjacent bipolar transistor 423 and power MOSFET 425 is based on the p-type substrate 1,
Parasitic npn bipolar transistor 23 having n + buried layer 22 of power MOSFET 425 as an emitter and n + buried layer 21 of bipolar transistor 423 as a collector
1 is formed. In addition, the adjacent power MOSFE
A parasitic npn bipolar transistor 232 having the p-type substrate 1 as a base, the n + buried layer 22 of the power MOSFET 425 as an emitter, and the n + buried layer 23 of the power MOSFET 427 as a collector is formed between T425 and the power MOSFET 427. ing. In the second embodiment of the present invention, the parasitic bipolar transistor 23
The potential of the n + buried layer 22, which is the emitter of
Even when the potential becomes lower than the D potential, the path through which the base current of the parasitic bipolar transistor 231 flows is not formed because the p-type substrate 1 is in a floating state.
Therefore, the base current of parasitic bipolar transistor 231 does not flow, and parasitic bipolar transistors 231 and 231 do not flow.
Neither is turned on, and there is no possibility of interference between devices. That is, even if a negative surge is applied to the transistor in the output stage, all the parasitic bipolar transistors based on the p-type substrate 1 are not turned on, and the influence of the parasitic bipolar transistor on the whole semiconductor integrated circuit is reduced. Can be prevented.

【0084】また、トレンチ側壁酸化膜10及びトレン
チ埋込ポリシリコンとからなる素子分離領域110以外
のダミーコレクタ等の特別な部分を使用することなく、
デバイス間の分離ができる。即ち、必要面積が少ない素
子分離領域110のみで素子間分離が可能であり、デバ
イスを高密度に配置しても、回路動作の干渉を起こす事
がない。従って、本発明の第2の実施の形態に係るパワ
ーICによれば、そのチップサイズを大幅に小型化でき
る。
Further, without using a special part such as a dummy collector other than the element isolation region 110 made of the trench sidewall oxide film 10 and the trench buried polysilicon,
Separation between devices is possible. In other words, element isolation can be performed only by the element isolation region 110 having a small required area, and no interference occurs in circuit operation even when devices are arranged at high density. Therefore, according to the power IC according to the second embodiment of the present invention, the chip size can be significantly reduced.

【0085】本発明の第2の実施の形態に係るパワーI
Cの素子分離領域110の幅は、2μm程度で形成でき
るため、従来に比べ20%程度以下にチップサイズの小
型化が実現できる。前述したように、従来の技術におけ
る素子分離領域20〜70μmであったことに留意され
たい。大幅な小型化が実現できることが理解できるであ
ろう。
The power I according to the second embodiment of the present invention
Since the width of the element isolation region 110 of C can be formed at about 2 μm, the chip size can be reduced to about 20% or less as compared with the related art. As described above, it should be noted that the element isolation region in the related art was 20 to 70 μm. It will be appreciated that significant miniaturization can be achieved.

【0086】次に本発明の第2の実施の形態に係るパワ
ーICの製造方法について図13乃至図19の工程断面
図に従い説明する。
Next, a method of manufacturing a power IC according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the process sectional views of FIGS.

【0087】(イ)図13(a)に示すように、不純物
密度3x1015cm-3乃至4x1016cm-3程度のp型
基板1上に、As若しくはSbをドーパントとして不純
物密度1x1017cm-3乃至5x1020cm-3程度のn
+ エピタキシャル成長層(第1エピ層)4、を堆積し、
更にn+ エピタキシャル成長層(第1エピ層)4の上
に、Bをドーパントとして不純物密度1x1015cm-3
乃至5x1015cm-3程度、厚さ8乃至10μmのp型
エピタキシャル成長層(第2エピ層)5を連続的に成長
形成する。このエピタキシャル成長は、ソースガスとし
て、SiH4、SiH2Cl2、SiH3Cl,SiCl4
を用い、キャリアガスとしてH2を用いて、基板温度1
050℃乃至1200℃で成長すればよいが、同一の成
長用チャンバー中で連続的に成長することが好ましい。
[0087] (i) As shown in FIG. 13 (a), on a p-type substrate 1 of about impurity concentration 3x10 15 cm -3 to 4x10 16 cm -3, the impurity density 1x10, As or Sb as a dopant 17 cm - 3 to 5x10 20 cm -3 of about n
+ Deposit an epitaxial growth layer (first epi layer) 4,
Further, on the n + epitaxial growth layer (first epi layer) 4, an impurity density of 1 × 10 15 cm −3 with B as a dopant is used.
To 5x10 15 cm -3 approximately, p-type epitaxial layer having a thickness of 8 to 10 [mu] m (second epitaxial layer) 5 is continuously grown and formed. This epitaxial growth uses SiH 4 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiCl 4 or the like as a source gas, H 2 as a carrier gas, and a substrate temperature of 1 ° C.
The growth may be performed at 050 ° C. to 1200 ° C., but is preferably performed continuously in the same growth chamber.

【0088】(ロ)次に、フォトリソグラフィー法を用
いて所定のマスクを形成し、加速エネルギー150乃至
200KeV、ドーズ量1x1012cm-2乃至3x10
12cm-2程度で11+をpウェル領域形成予定領域にイ
オン注入する。さらに、11+のイオン注入に用いたマ
スクを除去し、別のマスクを形成し、加速エネルギー1
50乃至200KeV、ドーズ量1x1012cm-2乃至
3x1012cm-2程度で31+をnウェル領域形成予定
領域に、イオン注入する。さらに、このnウェル領域形
成予定領域への31+のイオン注入に用いたマスクを除
去し、更に別のマスクを形成し、加速エネルギー150
乃至200KeV、ドーズ量5x1013cm-2乃至1x
1016cm-2程度で31+を、n型シンカー形成予定領
域にイオン注入する。その後、このn型シンカー形成予
定領域への31+のイオン注入に用いたマスクを除去
し、所定のアニールを行えば、図13(b)に示すよう
にp型エピタキシャル成長層5内に各デバイス形成に必
要なpウェル領域41、nウェル領域31,32,3
7,38、n型シンカー51,52が選択的に形成され
る。
(B) Next, a predetermined mask is formed by photolithography, and the acceleration energy is 150 to 200 KeV and the dose is 1 × 10 12 cm −2 to 3 × 10
At about 12 cm −2 , 11 B + is ion-implanted into a region where a p-well region is to be formed. Further, the mask used for the 11 B + ion implantation is removed, another mask is formed, and the acceleration energy 1
50 to 200 KeV, the 31 P + at a dose of 1x10 12 cm -2 to 3x10 12 cm approximately -2 n-well region formation region, ion implantation. Further, the mask used for the ion implantation of 31 P + into the region where the n-well region is to be formed is removed, and another mask is formed.
To 200 KeV, dose amount 5 × 10 13 cm −2 to 1 ×
31 P + is ion-implanted into a region where an n-type sinker is to be formed at approximately 10 16 cm −2 . After that, the mask used for the ion implantation of 31 P + into the region where the n-type sinker is to be formed is removed, and a predetermined annealing is performed. As shown in FIG. P-well region 41 and n-well regions 31, 32, 3 necessary for formation
7, 38 and n-type sinkers 51 and 52 are selectively formed.

【0089】この後、さらに、nウェル領域32,3
7,38の表面に、窓部を有するマスクを形成し、加速
エネルギー150乃至200KeV、ドーズ量5x10
12cm-2乃至1x1013cm-2程度で、11+をこの窓
部を介してイオン注入する。そして、このイオン注入に
用いたマスクを除去し、所定のアニールを行えば、図1
3(b)に示すように、nウェル領域32,37,38
中にpベース領域61,62,63,64が形成され
る。
Thereafter, n well regions 32, 3
A mask having a window portion is formed on the surface of each of the masks 7 and 38, the acceleration energy is 150 to 200 KeV, and the dose is 5 × 10 5.
11 B + is ion-implanted through this window at about 12 cm −2 to 1 × 10 13 cm −2 . Then, if the mask used for the ion implantation is removed and predetermined annealing is performed, FIG.
As shown in FIG. 3B, the n-well regions 32, 37, 38
P base regions 61, 62, 63 and 64 are formed therein.

【0090】(ハ)次にCVD法を用いてSi3 4
6を全面に形成し、フォトリソグラフィー法およびRI
E法を用いて、図14(c)に示すようにパターニング
する。そしてパターニングされたSi3 4 膜6をマス
クとして、図14(d)に示すようにトレンチ溝171
を、RIE法等の所定のエッチングによって形成する。
トレンチ溝171の深さはp型基板1に達するまで必要
であるので、11μm以上はシリコンをエッチングしな
ければならない。例えばHBr+NF3+O2+HeをR
IEに用いるエッチングガスとすれば、シリコンとSi
3 4 膜6との選択比は10程度であるので、シリコン
を11μmエッチングするためにはSi3 4 膜6の厚
さを、1.1μm程度とすればよい。このエッチングに
よりn+エピ層4はn+ 埋込層21,22,23,24
に分離される。さらにnウェル37はnウェル33と3
4に分離され、nウェル38の一部がnウェル35とな
る。
(C) Next, a Si 3 N 4 film 6 is formed on the entire surface by using the CVD method,
Using the E method, patterning is performed as shown in FIG. Then, using the patterned Si 3 N 4 film 6 as a mask, as shown in FIG.
Is formed by predetermined etching such as RIE.
Since the depth of the trench 171 is necessary until the depth reaches the p-type substrate 1, silicon must be etched to 11 μm or more. For example, if HBr + NF 3 + O 2 + He is R
As the etching gas used for the IE, silicon and Si
Since the selectivity with the 3 N 4 film 6 is about 10, the thickness of the Si 3 N 4 film 6 may be about 1.1 μm in order to etch silicon at 11 μm. By this etching, the n + epi layer 4 becomes the n + buried layers 21, 22, 23, and 24.
Is separated into Further, n-well 37 is composed of n-wells 33 and 3
4 and a part of the n-well 38 becomes the n-well 35.

【0091】(ニ)次に図15(e)に示すように熱酸
化によりトレンチ溝171の内壁にトレンチ側壁酸化膜
10を形成し、その後このトレンチ側壁酸化膜10の表
面にCVD法を用いて不純物をドープしないポリシリコ
ン11を堆積し、この高抵抗率ポリシリコン11をトレ
ンチ溝17に充填することで素子分離領域110が形成
される。素子分離領域110の幅は2〜3μm程度であ
る。続けて、図15(f)に示すように、トレンチ溝1
71のエッチングに用いたSi3 4 膜6を、選択酸化
のマスクとして用い、トレンチ溝171の上部にフィー
ルド酸化膜18を形成する。
(D) Next, as shown in FIG. 15E, a trench sidewall oxide film 10 is formed on the inner wall of the trench 171 by thermal oxidation, and then the surface of the trench sidewall oxide film 10 is formed by CVD using a CVD method. The element isolation region 110 is formed by depositing polysilicon 11 not doped with impurities and filling the trench 11 with the high resistivity polysilicon 11. The width of the element isolation region 110 is about 2 to 3 μm. Subsequently, as shown in FIG.
Using the Si 3 N 4 film 6 used for etching 71 as a mask for selective oxidation, a field oxide film 18 is formed on the trench groove 171.

【0092】(ホ)次に、選択酸化のマスクとして用い
たSi3 4 膜6を除去し、露出したpウェル領域4
1、nウェル領域31,32,33,34,35、n型
シンカー51,52の表面に、図16(g)に示すよう
に、厚さ50〜150nmのゲート酸化膜8を熱酸化法
で形成する。さらに、ゲート酸化膜8の上に厚さ300
〜700nmのポリシリコン膜9をCVD法で形成す
る。フォトリソグラフィー法およびRIE法を用いてポ
リシリコン膜を図16(h)に示すようにパターニング
し、ゲート電極9を形成する。そしてこのゲート電極9
をマスクとして用いて自己整合的に75As+ を加速エネ
ルギー80乃至100KeV、ドーズ量1x1015cm
-2乃至1x1016cm-2程度で、nMOSのn+ ソース
領域及びn+ドレイン領域形成予定部にイオン注入す
る。この75As+ のイオン注入は、nウェル31,3
2,33,34,35、n型シンカー51,52に対し
てもフォトレジスト等のマスクを用いて選択的に行な
う。すなわち、フォトリソグラフィー法を用いて所定の
マスクを形成し、pnp型バイポーラトランジスタ部の
+ ベースコンタクト領域形成予定部、トレンチゲート
型パワーMOSFET部のn+ソース領域、n+ ドレイ
ンコンタクト領域形成予定部にも、75As+ をイオン注
入する。
(E) Next, the Si 3 N 4 film 6 used as a mask for selective oxidation is removed, and the exposed p-well region 4 is removed.
1. On the surfaces of the n-well regions 31, 32, 33, 34, and 35 and the n-type sinkers 51 and 52, as shown in FIG. Form. Further, a thickness of 300
A polysilicon film 9 having a thickness of about 700 nm is formed by a CVD method. The polysilicon film is patterned by using the photolithography method and the RIE method as shown in FIG. And this gate electrode 9
As a mask, 75 As + is self-aligned with an acceleration energy of 80 to 100 KeV and a dose of 1 × 10 15 cm.
At about −2 to 1 × 10 16 cm −2 , ions are implanted into a portion where the n + source region and the n + drain region of the nMOS are to be formed. This 75 As + ion implantation is performed on the n-wells 31 and 3.
2, 33, 34, 35 and n-type sinkers 51, 52 are also selectively performed using a mask such as a photoresist. That is, a predetermined mask is formed by using a photolithography method, and an n + base contact region forming portion of a pnp type bipolar transistor portion, an n + source region and an n + drain contact region forming portion of a trench gate type power MOSFET portion are formed. Also, 75 As + is ion-implanted.

【0093】さらにフォトリソグラフィー法を用いて他
のフォトレジストのマスクを形成し、加速エネルギー3
5乃至50KeV、ドーズ量1x1015cm-2乃至1x
1016cm-2程度で、11+ 又は49BF2 + を、nMO
Sのp+ コンタクト領域形成予定部、pnp型バイポー
ラトランジスタ部のp+ エミッタ領域形成予定部、p+
コレクタ領域形成予定部、トレンチゲート型パワーMO
SFET部のp+ コンタクト領域形成予定部にイオン注
入する。
Further, a mask of another photoresist is formed by using a photolithography method, and an acceleration energy of 3
5 to 50 KeV, dose amount 1 × 10 15 cm −2 to 1 ×
At about 10 16 cm -2 , 11 B + or 49 BF 2 + is added to nMO
S + p + contact region formation portion, pnp type bipolar transistor portion p + emitter region formation portion, p +
Planned collector region formation, trench gate type power MO
Ions are implanted into a portion of the SFET where ap + contact region is to be formed.

【0094】その後、この11+ 又は49BF2 + のイオ
ン注入に用いたマスクを除去し、所定のアニールを行え
ば、図16(h)に示すようにpウェル41にn+ ソー
ス領域81、n+ ドレイン領域82、p+ コンタクト領
域71、nウェル31にp+エミッタ領域73、p+
レクタ領域72、n+ ベースコンタクト領域83、pベ
ース領域61にn+ ソース領域84,p+ コンタクト領
域75、pベース領域62にn+ ソース領域87、p+
コンタクト領域76、pベース領域63にn+ソース領
域85、p+ コンタクト領域78、pベース領域64に
+ ソース領域88、p+ コンタクト領域79、n型シ
ンカー51にn+ ドレインコンタクト領域86、n型シ
ンカー52にn+ ドレインコンタクト領域91が形成さ
れる。
Thereafter, the mask used for the ion implantation of 11 B + or 49 BF 2 + is removed, and predetermined annealing is performed. As a result, the n + source region 81 is formed in the p well 41 as shown in FIG. , N + drain region 82, p + contact region 71, p + emitter region 73, p + collector region 72, n + base contact region 83 in n well 31, n + source region 84, p + contact in p base region 61 In the region 75 and the p base region 62, the n + source region 87 and the p +
Contact region 76, p base region 63 to the n + source region 85, p + contact region 78, p base region 64 to the n + source region 88, p + contact region 79, n + drain n-type sinker 51 contact region 86, An n + drain contact region 91 is formed in n type sinker 52.

【0095】(ヘ)次にCVD法を用いて、pウェル4
1、nウェル31〜35等の表面にSi3 4 膜7を堆
積後、図17(i)に示すようにフォトリソグラフィー
法およびRIE法を用いてこのSi3 4 膜7をパター
ニングする。そしてこのSi3 4 膜7をマスクとして
nウェル32〜35をRIE法によってエッチングし、
トレンチ溝172を掘る。トレンチ溝172の深さはト
レンチゲート型パワーMOSFETのチャネル長に依存
し1μm以上は必要である。例えばHBr+NF3+O2
+Heをエッチングガスとして用いれば、シリコンとS
3 4 膜7との選択比は10程度が得られるので、シ
リコンを1μmエッチングするためにはSi3 4 膜6
の厚さを、100nm程度とすればよい。
(F) Next, the p-well 4 is formed using the CVD method.
1. After depositing the Si 3 N 4 film 7 on the surfaces of the n-wells 31 to 35 and the like, the Si 3 N 4 film 7 is patterned by photolithography and RIE as shown in FIG. Then, the n-wells 32 to 35 are etched by RIE using the Si 3 N 4 film 7 as a mask,
The trench 172 is dug. The depth of the trench 172 depends on the channel length of the trench gate type power MOSFET, and needs to be 1 μm or more. For example, HBr + NF 3 + O 2
If + He is used as an etching gas, silicon and S
Since a selectivity of about 10 with respect to the i 3 N 4 film 7 can be obtained, in order to etch silicon by 1 μm, the Si 3 N 4 film 6
Should be about 100 nm.

【0096】(ト)次にこのトレンチ溝172の内壁
に、図17(j)に示すように厚さ25〜100nmの
トレンチゲート酸化膜12を熱酸化法で形成する。さら
にトレンチ側壁のトレンチゲート酸化膜12の上に、ト
レンチゲート部ポリシリコン13となるドープドポリシ
リコンをCVD法で堆積する。このように、ドープドポ
リシリコン13をトレンチ溝172に充填することで、
図17(j)に示すようにトレンチゲート型パワーMO
SFETのゲート電極13が形成される。続けて、図1
8(k)に示すように、トレンチ溝172のエッチング
に用いたSi3 4 膜7を、選択酸化のマスクとして用
い、トレンチ溝172の上部に酸化膜99を形成する。
この後、図18(l)に示すように、選択酸化のマスク
として用いたSi3 4 膜7を除去する。
(G) Next, a trench gate oxide film 12 having a thickness of 25 to 100 nm is formed on the inner wall of the trench 172 by a thermal oxidation method as shown in FIG. Further, on the trench gate oxide film 12 on the side wall of the trench, doped polysilicon to be the trench gate polysilicon 13 is deposited by a CVD method. Thus, by filling the doped trench 13 with the doped polysilicon 13,
As shown in FIG. 17 (j), a trench gate type power MO
The gate electrode 13 of the SFET is formed. Continuing on, FIG.
8 (k), an oxide film 99 is formed on the trench 172 using the Si 3 N 4 film 7 used for etching the trench 172 as a mask for selective oxidation.
Thereafter, as shown in FIG. 18 (l), the Si 3 N 4 film 7 used as a selective oxidation mask is removed.

【0097】(チ)そして全面にCVD法によりSiO
2 等の層間絶縁膜100を堆積する。この層間絶縁膜中
にコンタクトホールを開孔することによりn+ ソース領
域81とp+ コンタクト領域71とを短絡してソース電
極19を形成する。さらに、図19に示すように、層間
絶縁膜中にコンタクトホールを開孔して、n+ ドレイン
領域82に対してドレイン電極20を、p+ コレクタ領
域72に対してコレクタ電極24を、p+ エミッタ領域
73に対してエミッタ電極25を、n+ ベース・コンタ
クト領域83に対してベース電極26を形成する。又、
+ ソース領域84とp+ コンタクト領域75、n+
ース領域87とp+ コンタクト領域76とを短絡するよ
うにソース電極27を、n+ ソース領域85とp+ コン
タクト領域78、n+ ソース領域88とp+ コンタクト
領域79とを短絡するようにソース電極47を形成す
る。さらにn+ ドレインコンタクト領域86,91に対
しては、それぞれドレイン電極28,48を形成する。
そしてPSG膜、BPSG膜、あるいはSi3 4 膜等
の表面パッシベーション膜形成する(表面パッシベーシ
ョン膜は図示を省略している)。さらに、p型基板1の
裏面にPSG膜、BPSG膜、あるいはSi3 4 膜等
の裏面パッシベーション膜を形成してもよい。
(H) Then, the whole surface is formed by SiO
A second interlayer insulating film 100 is deposited. By opening a contact hole in this interlayer insulating film, n + source region 81 and p + contact region 71 are short-circuited to form source electrode 19. Further, as shown in FIG. 19, a contact hole is opened in the interlayer insulating film, the drain electrode 20 is provided for the n + drain region 82, the collector electrode 24 is provided for the p + collector region 72, and p + An emitter electrode 25 is formed for the emitter region 73, and a base electrode 26 is formed for the n + base contact region 83. or,
The source electrode 27 is short-circuited between the n + source region 84 and the p + contact region 75, the n + source region 87 and the p + contact region 76, the n + source region 85 and the p + contact region 78, and the n + source region. Source electrode 47 is formed to short-circuit 88 and p + contact region 79. Further, drain electrodes 28 and 48 are formed for n + drain contact regions 86 and 91, respectively.
Then, a surface passivation film such as a PSG film, a BPSG film, or a Si 3 N 4 film is formed (the surface passivation film is not shown). Further, a back surface passivation film such as a PSG film, a BPSG film, or a Si 3 N 4 film may be formed on the back surface of the p-type substrate 1.

【0098】(リ)そしてこれらの手順を経たp型基板
1を所定のパッケージにマウントし、ボンディング等の
所定のアセンブル工程を行えば、本発明のパワーICは
完成する。p型基板をパッケージにマウントする際、p
型基板の裏面は絶縁性のプレート若しくはフローティン
グ電位の金属製プレート上に絶縁性接着剤等で固定され
ることは勿論である。
(I) Then, the p-type substrate 1 having undergone these procedures is mounted in a predetermined package, and a predetermined assembling step such as bonding is performed, whereby the power IC of the present invention is completed. When mounting a p-type substrate on a package,
Of course, the back surface of the mold substrate is fixed on an insulating plate or a metal plate having a floating potential with an insulating adhesive or the like.

【0099】(その他の実施の形態)上記のように、本
発明は第1及び第2の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものであると理解すべきではない。この開示から当業
者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明
らかとなろう。
(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described with reference to the first and second embodiments.
The discussion and drawings that form part of this disclosure should not be understood as limiting the invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0100】本発明の第1の実施の形態において、若干
の変形例を示したが、これらの変形は本発明の第2の実
施の形態においても同様である。即ち、本発明の第2の
実施の形態において係るパワーICに搭載された出力段
の半導体素子は、必ずしもトレンチゲート型パワーMO
SFETに限られず、VMOSやトレンチを持たないD
MOS、平面型MOSFETでもかまわない。さらに
は、IGBT,SIT,SIサイリスタ等のパワー半導
体素子でもかまわない。また出力段のパワー半導体素子
を駆動・制御するための回路素子としてSITを一部ま
たは全部に設けてももかまわない。
Although some modifications are shown in the first embodiment of the present invention, these modifications are the same in the second embodiment of the present invention. That is, the semiconductor element at the output stage mounted on the power IC according to the second embodiment of the present invention is not necessarily a trench gate type power MO.
Not limited to SFET, D without VMOS or trench
A MOS or a planar MOSFET may be used. Furthermore, a power semiconductor element such as an IGBT, SIT, or SI thyristor may be used. Also, SIT may be provided in part or all as a circuit element for driving and controlling the power semiconductor element in the output stage.

【0101】また、第1の実施の形態に係るパワーIC
の構造ではp+ 基板1上にp- エピタキシャル成長層3
(p- 層14〜17)を形成したが、p- エピタキシャ
ル成長層3の代わりにi層(真性半導体層)やn- エピ
タキシャル成長層を形成しても同様の働きを行う。
The power IC according to the first embodiment
In the structure of p, the p - epitaxial growth layer 3 is formed on the p + substrate 1.
Although the (p layers 14 to 17) are formed, the same operation is performed when an i layer (intrinsic semiconductor layer) or an n epitaxial growth layer is formed instead of the p epitaxial growth layer 3.

【0102】さらに、以上説明してきたデバイス構造及
びその製造方法とも全て反対の導電型の半導体に置き換
えても、本発明の効果は成り立つことはいうまでもな
い。また、第1及び第2の実施の形態の記載は例示であ
り、これらの記載の所定の部分の導電型のみを上述の記
載とは反対の導電型半導体に置き換えられる部分を含む
ことは容易に理解できるであろう。例えば、nMOSの
代わりにpMOSを形成するときは、nMOSのウェル
を含めて、nMOSの部分の導電型をすべて反対導電型
の半導体に置き換えればよい。
Further, it is needless to say that the effects of the present invention can be achieved even if the device structure and the manufacturing method thereof described above are all replaced with semiconductors of the opposite conductivity type. Further, the descriptions of the first and second embodiments are exemplifications, and it is easy to include a portion in which only the conductivity type of a predetermined portion of these descriptions is replaced with a semiconductor of the opposite conductivity type to the above description. You can understand. For example, when a pMOS is formed instead of an nMOS, all the conductivity types of the nMOS portion including the well of the nMOS may be replaced with semiconductors of the opposite conductivity type.

【0103】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態を包含するということを理解すべ
きである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特
許請求の範囲記載に係る発明特定事項によってのみ限定
されるものである。
As described above, it should be understood that the present invention includes various embodiments not described herein. Therefore, the present invention is limited only by the matters specifying the invention described in the claims that are reasonable from this disclosure.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るパワーICの
模式的な断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a power IC according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係るパワーICの
製造方法を説明するための工程断面図である(その
1)。
FIG. 2 is a process cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the power IC according to the first embodiment of the present invention (part 1).

【図3】本発明の第1の実施の形態に係るパワーICの
製造方法を説明するための工程断面図である(その
2)。
FIG. 3 is a process sectional view for describing the method for manufacturing the power IC according to the first embodiment of the present invention (part 2).

【図4】本発明の第1の実施の形態に係るパワーICの
製造方法を説明するための工程断面図である(その
3)。
FIG. 4 is a process sectional view for explaining the method for manufacturing the power IC according to the first embodiment of the present invention (part 3).

【図5】本発明の第1の実施の形態に係るパワーICの
製造方法を説明するための工程断面図である(その
4)。
FIG. 5 is a process sectional view for explaining the method for manufacturing the power IC according to the first embodiment of the present invention (part 4).

【図6】本発明の第1の実施の形態に係るパワーICの
製造方法を説明するための工程断面図である(その
5)。
FIG. 6 is a process sectional view for explaining the method for manufacturing the power IC according to the first embodiment of the present invention (part 5).

【図7】本発明の第1の実施の形態に係るパワーICの
製造方法を説明するための工程断面図である(その
6)。
FIG. 7 is a process sectional view for explaining the method for manufacturing the power IC according to the first embodiment of the present invention (part 6).

【図8】本発明の第1の実施の形態に係るパワーICの
製造方法を説明するための工程断面図である(その
7)。
FIG. 8 is a process sectional view for describing the method for manufacturing the power IC according to the first embodiment of the present invention (part 7).

【図9】本発明の第1の実施の形態の第1の変形例に係
るパワーICの模式的な断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a power IC according to a first modification of the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第1の実施の形態の第2の変形例に
係るパワーICの模式的な断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a power IC according to a second modification of the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第1の実施の形態の第3の変形例に
係るパワーICの模式的な断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a power IC according to a third modification of the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施の形態に係るパワーIC
の模式的な断面図である。
FIG. 12 is a power IC according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view of FIG.

【図13】本発明の第2の実施の形態に係るパワーIC
の製造方法を説明するための工程断面図である(その
1)。
FIG. 13 is a power IC according to a second embodiment of the present invention.
It is a process sectional view for explaining the manufacturing method (No. 1).

【図14】本発明の第2の実施の形態に係るパワーIC
の製造方法を説明するための工程断面図である(その
2)。
FIG. 14 is a power IC according to a second embodiment of the present invention.
It is a process sectional view for explaining the manufacturing method of (2).

【図15】本発明の第2の実施の形態に係るパワーIC
の製造方法を説明するための工程断面図である(その
3)。
FIG. 15 is a power IC according to a second embodiment of the present invention.
It is a process sectional view for explaining the manufacturing method of (3).

【図16】本発明の第2の実施の形態に係るパワーIC
の製造方法を説明するための工程断面図である(その
4)。
FIG. 16 is a power IC according to a second embodiment of the present invention.
It is a process sectional view for explaining the manufacturing method (part 4).

【図17】本発明の第2の実施の形態に係るパワーIC
の製造方法を説明するための工程断面図である(その
5)。
FIG. 17 is a power IC according to a second embodiment of the present invention.
It is a process sectional view for explaining the manufacturing method (part 5).

【図18】本発明の第2の実施の形態に係るパワーIC
の製造方法を説明するための工程断面図である(その
6)。
FIG. 18 is a power IC according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a process sectional view for describing the manufacturing method (part 6).

【図19】本発明の第2の実施の形態に係るパワーIC
の製造方法を説明するための工程断面図である(その
7)。
FIG. 19 is a power IC according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a process sectional view for describing the method of manufacturing (No. 7).

【図20】従来のパワーICの断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of a conventional power IC.

【図21】他の従来のパワーICの断面図である。FIG. 21 is a sectional view of another conventional power IC.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p基板 2 p+ 基板 3 p- エピ層(第1エピ層) 4 n+ エピ層(第2エピ層) 5 pエピ層(第3エピ層) 6,7 シリコン窒化膜(Si3 4 膜) 8,12 ゲート酸化膜 9 ゲート電極 10 トレンチ側壁酸化膜 11 トレンチ埋込ポリシリコン 13 トレンチゲート部ポリシリコン 14〜17 p- 層 18 フィールド酸化膜 19,27,47 ソース電極 20,28,48 ドレイン電極 21〜24 n+ 埋込層 24 コレクタ電極 25 エミッタ電極 26 ベース電極 29 裏面電極 30〜40 nウェル 41〜45 pウェル 51,52 n型シンカー 55〜58 n+エミッタ領域 59,60,72 p+ コレクタ領域 61〜64 pベース領域 65,66,81,84,85,87,88 n+ ソー
ス領域 69〜71,74〜79 p+ コンタクト領域 73 p+ エミッタ領域 82,89,90 n+ ドレイン領域 83 n+ ベースコンタクト領域 86,91 n+ ドレインコンタクト領域 92,93 p+ ゲート領域 94 n+ コンタクト領域 97,98,99 絶縁膜 100 層間絶縁膜 171 第1のトレンチ溝 172 第2のトレンチ溝
Reference Signs List 1 p substrate 2 p + substrate 3 p - epi layer (first epi layer) 4 n + epi layer (second epi layer) 5 p epi layer (third epi layer) 6, 7 silicon nitride film (Si 3 N 4) 8, 12 Gate oxide film 9 Gate electrode 10 Trench side wall oxide film 11 Trench buried polysilicon 13 Trench gate portion polysilicon 14-17 p - layer 18 Field oxide film 19, 27, 47 Source electrode 20, 28, 48 Drain electrode 21 to 24 n + buried layer 24 collector electrode 25 emitter electrode 26 base electrode 29 back electrode 30 to 40 n well 41 to 45 p well 51, 52 n-type sinker 55 to 58 n + emitter region 59, 60, 72 p + collector region 61~64 p base region 65,66,81,84,85,87,88 n + source region 69~71,74~79 p + Conta DOO region 73 p + emitter region 82,89,90 n + drain region 83 n + base contact region 86 and 91 n + drain contact region 92 and 93 p + gate region 94 n + contact regions 97, 98 and 99 an insulating film 100 Interlayer insulating film 171 First trench groove 172 Second trench groove

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型低抵抗率の半導体基板と、 該半導体基板上にトレンチ分離領域で互いに分離して配
置された前記半導体基板よりも高い抵抗率の第1及び第
2の半導体層と、 該第1の半導体層の上部に配置され、前記第1及び第2
の半導体層よりも低い抵抗率の第2導電型の第1の埋込
層と、 該第1の半導体層とは前記トレンチ分離領域で互いに分
離して配置され、前記第2の半導体層の上部に配置さ
れ、前記第1及び第2の半導体層よりも低い抵抗率の第
2導電型の第2の埋込層と、 前記第1の埋込層の上部に配置された第1のウェルと、 該第1のウェルとは前記トレンチ分離領域で互いに分離
して配置され、前記第2の埋込層の上部に配置された第
2のウェルと、 前記第1のウェルの表面に少なくとも一つの主電極領域
を有する第1の半導体素子と、 前記第2のウェルの表面に少なくとも一つの主電極領域
を有する第2の半導体素子とを少なくとも有する半導体
集積回路。
1. A semiconductor substrate having a first conductivity type and a low resistivity, and first and second semiconductor layers having a higher resistivity than the semiconductor substrate disposed on the semiconductor substrate and separated from each other by a trench isolation region. A first semiconductor layer disposed on the first semiconductor layer;
A first buried layer of a second conductivity type having a lower resistivity than that of the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer are arranged separately from each other in the trench isolation region; And a second buried layer of a second conductivity type having a lower resistivity than the first and second semiconductor layers; and a first well disposed above the first buried layer. The first well is disposed separately from each other in the trench isolation region, and a second well disposed above the second buried layer; and at least one at a surface of the first well. A semiconductor integrated circuit having at least a first semiconductor element having a main electrode region and a second semiconductor element having at least one main electrode region on a surface of the second well.
【請求項2】 フローティング状態の第1導電型の半導
体基板と、 該半導体基板上にトレンチ分離領域で互いに分離して配
置された第2導電型の第1及び第2の埋込層と、 該第1の埋込層の上部に配置された第1のウェルと、 該第1のウェルとは前記トレンチ分離領域で互いに分離
して配置され、前記第2の埋込層の上部に配置された第
2のウェルと、 前記第1のウェルの表面に少なくとも一つの主電極領域
を有する第1の半導体素子と、 前記第2のウェルの表面に少なくとも一つの主電極領域
を有する第2の半導体素子とを少なくとも有する半導体
集積回路。
2. A semiconductor substrate of a first conductivity type in a floating state, first and second buried layers of a second conductivity type disposed on the semiconductor substrate so as to be separated from each other by a trench isolation region; A first well disposed above the first buried layer; and the first well disposed separately from each other in the trench isolation region, and disposed above the second buried layer. A second well, a first semiconductor device having at least one main electrode region on a surface of the first well, and a second semiconductor device having at least one main electrode region on a surface of the second well And a semiconductor integrated circuit having at least:
【請求項3】 前記第1及び第2の半導体層の抵抗率は
50Ω・cm以上であることを特徴とする請求項1記載
の半導体集積回路。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the first and second semiconductor layers have a resistivity of 50 Ω · cm or more.
【請求項4】 前記第1の埋込層をエミッタ、前記半導
体基板をベース、前記第2の埋込層をコレクタとする寄
生バイポーラトランジスタの電流増幅率hfeが0.01
倍以下であることを特徴とする請求項1又は3記載の半
導体集積回路。
4. A parasitic bipolar transistor having the first buried layer as an emitter, the semiconductor substrate as a base, and the second buried layer as a collector has a current amplification factor h fe of 0.01.
4. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the number is twice or less.
【請求項5】 前記第1の埋込層は、第2導電型低抵抗
率のシンカーを介して外部電極端子と電気的に結合して
いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に
記載の半導体集積回路。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first buried layer is electrically coupled to an external electrode terminal via a second conductivity type low resistivity sinker. Item 2. The semiconductor integrated circuit according to item 1.
【請求項6】 前記第1の半導体素子は、出力段の半導
体素子であり、前記第1の埋込層は外部負荷と電気的に
結合していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれ
か1項に記載の半導体集積回路。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor element is a semiconductor element at an output stage, and the first buried layer is electrically coupled to an external load. The semiconductor integrated circuit according to claim 1.
【請求項7】 以下の各工程を少なくとも含むことを特
徴とする半導体集積回路の製造方法。 (イ)第1導電型低抵抗率の半導体基板の上に、順に、
該半導体基板よりも高い抵抗率の第1導電型の第1エピ
層、第2導電型の第2エピ層、第1導電型の第3エピ層
を、連続的にエピタキシャル成長する工程 (ロ)該第3エピ層の所定の部分のみに、選択的に第2
導電型のウェルを形成する工程 (ハ)前記第3エピ層、前記第2エピ層、前記第1エピ
層を貫通する溝部を形成し、該溝部を絶縁物で埋め込
み、トレンチ分離領域を形成する工程
7. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising at least the following steps. (A) On a semiconductor substrate of the first conductivity type and low resistivity,
Continuously epitaxially growing a first epi layer of the first conductivity type, a second epi layer of the second conductivity type, and a third epi layer of the first conductivity type having a higher resistivity than the semiconductor substrate. Only a predetermined portion of the third epi layer is selectively covered with the second
Step of forming a well of conductivity type (c) Forming a trench penetrating the third epi layer, the second epi layer, and the first epi layer, filling the trench with an insulator, and forming a trench isolation region Process
JP15790498A 1998-06-05 1998-06-05 Semiconductor integrated circuit and its manufacture Pending JPH11354627A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15790498A JPH11354627A (en) 1998-06-05 1998-06-05 Semiconductor integrated circuit and its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15790498A JPH11354627A (en) 1998-06-05 1998-06-05 Semiconductor integrated circuit and its manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11354627A true JPH11354627A (en) 1999-12-24

Family

ID=15659988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15790498A Pending JPH11354627A (en) 1998-06-05 1998-06-05 Semiconductor integrated circuit and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11354627A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005191263A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Semiconductor device
JP2006514425A (en) * 2002-09-29 2006-04-27 アドバンスト・アナロジック・テクノロジーズ・インコーポレイテッド Modular bipolar-CMOS-DMOS analog integrated circuit and power transistor technology
JP2009512207A (en) * 2005-10-14 2009-03-19 エコ・セミコンダクターズ・リミテッド Power semiconductor devices
JP2010232673A (en) * 2010-06-07 2010-10-14 Fuji Electric Systems Co Ltd Semiconductor device
JP2013102071A (en) * 2011-11-09 2013-05-23 Renesas Electronics Corp Semiconductor device
KR20130072159A (en) * 2011-12-21 2013-07-01 세이코 인스트루 가부시키가이샤 Method for manufacturing semiconductor device
CN104362095A (en) * 2014-11-05 2015-02-18 北京大学 Production method of tunneling field-effect transistor
WO2015174197A1 (en) * 2014-05-14 2015-11-19 富士電機株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006514425A (en) * 2002-09-29 2006-04-27 アドバンスト・アナロジック・テクノロジーズ・インコーポレイテッド Modular bipolar-CMOS-DMOS analog integrated circuit and power transistor technology
EP2421040A1 (en) * 2002-09-29 2012-02-22 Advanced Analogic Technologies, Inc. A modular bipolar-CMOS-DMOS analog integrated circuit and power transistor technology
JP2005191263A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Semiconductor device
JP4569105B2 (en) * 2003-12-25 2010-10-27 富士電機システムズ株式会社 Semiconductor device
JP2009512207A (en) * 2005-10-14 2009-03-19 エコ・セミコンダクターズ・リミテッド Power semiconductor devices
JP2010232673A (en) * 2010-06-07 2010-10-14 Fuji Electric Systems Co Ltd Semiconductor device
JP2013102071A (en) * 2011-11-09 2013-05-23 Renesas Electronics Corp Semiconductor device
KR20130072159A (en) * 2011-12-21 2013-07-01 세이코 인스트루 가부시키가이샤 Method for manufacturing semiconductor device
JP2013131632A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Seiko Instruments Inc Semiconductor integrated circuit device manufacturing method
WO2015174197A1 (en) * 2014-05-14 2015-11-19 富士電機株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP6037085B2 (en) * 2014-05-14 2016-11-30 富士電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US9543217B2 (en) 2014-05-14 2017-01-10 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
CN104362095A (en) * 2014-11-05 2015-02-18 北京大学 Production method of tunneling field-effect transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10818516B2 (en) Semiconductor device having biasing structure for self-isolating buried layer and method therefor
US10079230B2 (en) Double-sided vertical semiconductor device with thinned substrate
US7791135B2 (en) Insulated gate silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same
US6657262B2 (en) Monolithically integrated electronic device and fabrication process therefor
JP2008532257A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2000223705A (en) Semiconductor device
US11502164B2 (en) Method of manufacturing semiconductor integrated circuit
WO2006116902A1 (en) A metal oxide semiconductor field effect transistor having isolation structure and methods of manufacturing the same
JPH11354627A (en) Semiconductor integrated circuit and its manufacture
JP5055722B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP2000188397A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP2000294770A (en) Semiconductor device
JP3433041B2 (en) Semiconductor device
JP3463593B2 (en) Field effect transistor and method of manufacturing the same
JP2000068372A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
KR102363128B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device and integrated semiconductor device
JPH06151728A (en) Semiconductor integrated circuit device
JP3402244B2 (en) Semiconductor device including lateral MOS element
KR100482950B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3904725B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20230103191A1 (en) Reverse-conducting igbt device and manufacturing method thereof, inverter stage
US8076724B2 (en) Transistor structure having an active region and a dielectric platform region
EP0747958A2 (en) Vertically stacked switched-emitter devices
JPH10242456A (en) Horizontal insulating gate bipolar transistor
JP2845469B2 (en) Semiconductor device