WO2020009003A1 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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region
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栄亮 伴野
修治 淺野
誠二 野間
晋一郎 上山
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株式会社デンソー
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    • H01L21/225Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • H01L21/2257Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer being silicon or silicide or SIPOS, e.g. polysilicon, porous silicon
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    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/311Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105Etching inorganic layers
    • H01L21/31111Etching inorganic layers by chemical means
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    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H01L29/0653Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps adjoining the input or output region of a field-effect device, e.g. the source or drain region
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    • H01L29/0684Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
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    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/665Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using self aligned silicidation, i.e. salicide

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor device having a contact electrode electrically connected to a support substrate and a method for manufacturing the same.
  • the active layer is divided into an element region and a drawing region by the trench isolation part.
  • a switching element is formed by forming a P-type diffusion region, an N-type diffusion region, and the like.
  • a through-hole is formed penetrating through the active layer and the buried insulating film to reach the support substrate, and a contact electrode electrically connected to the support substrate is arranged in the through-hole.
  • the through-hole has a cylindrical shape having a substantially constant opposing width
  • the contact electrode has a columnar shape along the shape of the through-hole.
  • the present disclosure has an object to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can easily extract noise transmitted to a supporting substrate.
  • a semiconductor device includes a semiconductor substrate in which a support substrate, a buried insulating film, and an active layer are sequentially stacked, and a plurality of regions formed in the active layer and including the extracted region. And a contact electrode which is formed in the through-hole so as to reach the support substrate from the main surface of the semiconductor substrate in the extraction region, and is arranged in the through-hole and electrically connected to the support substrate.
  • the minimum width of the portion in contact with the support substrate is wider than the minimum width of the portion located in the active layer, in the width along the surface direction of the semiconductor substrate.
  • the contact area between the contact electrode and the support substrate can be increased as compared with the case where the minimum width of the contact electrode is constant at the minimum width of the portion located in the active layer, and the noise of the support substrate can be increased. Can be easily pulled out.
  • a semiconductor substrate is prepared, a trench forming a trench isolation portion is formed in an active layer, and a through hole reaching a buried insulating film is formed.
  • a hole and arranging an insulating film in the trench and the through hole forming a trench isolation portion in which the insulating film is arranged in the trench and removing the insulating film arranged in the through hole, Removing the buried insulating film exposed from the through hole, exposing the support substrate from the through hole by digging the through hole, and forming a contact electrode electrically connected to the support substrate in the through hole,
  • the minimum distance between the portions where the support substrate is exposed is reduced in the space between the opposing side surfaces.
  • the contact electrode so as to be wider than the minimum interval between the portions located in the active layer, the minimum width of the portion in contact with the
  • the minimum width of a portion of the contact electrode that contacts the support substrate is wider than the minimum width of a portion located in the active layer. That is, it is possible to manufacture a semiconductor device in which the contact area between the contact electrode and the support substrate is increased so that noise of the support substrate can be easily extracted.
  • the reference numerals in parentheses attached to the respective components and the like indicate an example of the correspondence between the components and the like and the specific components and the like described in the embodiments described later.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of a drawing area shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a noise propagation path when noise occurs in the semiconductor device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following FIG. 4A.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following FIG. 4B.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following FIG. 4C.
  • FIG. 4D is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device following FIG. 4D.
  • FIG. 4G is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following FIG. 4E.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device continued from FIG. 4F.
  • FIG. 4G is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following FIG. 4G.
  • FIG. 4G is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following FIG. 4H.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a problem that may occur when performing wet etching.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an oxygen concentration of a support substrate and an amount of misalignment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an oxygen concentration of a support substrate and an amount of misalignment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram when an abnormality determination of a trench isolation portion is performed in a wafer state, and is a schematic diagram when a contact electrode is independent.
  • FIG. 9 is a schematic diagram when an abnormality determination of a trench isolation portion is performed in a wafer state, and is a schematic diagram when a contact electrode is connected to a field electrode.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view illustrating a positional relationship among an element region, a trench isolation portion, and a contact electrode in a second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view illustrating a positional relationship among an element region, a trench isolation portion, and a contact electrode according to a third embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an interval between a first contact electrode and a second contact electrode, a noise propagation amount, and an area efficiency.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a positional relationship among an element region, a trench isolation portion, and a contact electrode according to another embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a positional relationship among an element region, a trench isolation portion, and a contact electrode according to another embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a positional relationship among an element region, a trench isolation portion, and a contact electrode according to another embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a positional relationship among an element region, a trench isolation portion, and a contact electrode according to another embodiment.
  • the semiconductor device of this embodiment has an SOI (Silicon On Insulator) substrate 10 as a semiconductor substrate in which an active layer 13 is laminated on a support substrate 11 via a buried insulating film 12. It is configured using SOI (Silicon On Insulator) substrate 10 as a semiconductor substrate in which an active layer 13 is laminated on a support substrate 11 via a buried insulating film 12. It is configured using SOI (Silicon On Insulator) substrate 10 as a semiconductor substrate in which an active layer 13 is laminated on a support substrate 11 via a buried insulating film 12. It is configured using SOI (Silicon On Insulator) substrate 10 as a semiconductor substrate in which an active layer 13 is laminated on a support substrate 11 via a buried insulating film 12. It is configured using SOI (Silicon On Insulator) substrate 10 as a semiconductor substrate in which an active layer 13 is laminated on a support substrate 11 via a buried insulating film 12. It is configured using SOI (Silicon On Insulator)
  • the support substrate 11 is formed of an N - type silicon substrate or the like. In the present embodiment, the support substrate 11 has an oxygen concentration of 1.27 to 1.69 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 .
  • the buried insulating film 12 is formed of an oxide film or the like, and has a thickness of about several ⁇ m in order to maintain insulation between the support substrate 11 and the active layer 13. Active layer 13, in this embodiment, N-type impurities such as phosphorus N by being heat treated are ion-implanted into the P-type semiconductor layer - which is a type.
  • the surface of the active layer 13 of the SOI substrate 10 including the surface on the side opposite to the buried insulating film 12 side is also referred to as the main surface 10a of the SOI substrate 10.
  • the active layer 13 is partitioned into the element region 31, the extraction region 32, and the field region 33 by the trench isolation portion 20.
  • the active layer 13 is partitioned by the trench isolation portion 20 such that the field region 33 is disposed between the element region 31 and the extraction region 32.
  • a plurality of field regions 33 are formed, and are also formed on the side opposite to the element region 31 with the extraction region 32 interposed therebetween.
  • the trench isolation portion 20 is configured by disposing an insulating film 22 in a groove 21 formed from the main surface 10 a of the SOI substrate 10 to reach the buried insulating film 12 so as to fill the groove 21. .
  • the insulating film 22 is disposed in the groove 21 by embedding an insulating material by deposition or the like, as described later.
  • a switching element is formed in the element region 31 using a diffusion region formed by diffusing impurities. Specifically, in the element region 31, a p-type body region 41 having a higher impurity concentration than the active layer 13 is formed in a surface layer portion of the active layer 13. An N + type source region 42 is formed in the surface layer of the body region 41.
  • an N-type drift region 43 is formed in a surface layer portion of the active layer 13 and at a position away from the body region 41.
  • An N + -type drain region 44 having a higher impurity concentration than the drift region 43 is formed in the surface portion of the drift region 43.
  • an STI (Shallow Trench Isolation) isolation unit 50 is formed in the surface layer of the element region 31.
  • the STI isolation unit 50 forms a trench 51 having a predetermined depth in the surface layer of the active layer 13, fills the trench 51 with an insulating film 52, and planarizes the trench 51 by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like. It is formed by doing.
  • the STI separation unit 50 is also formed in the extraction region 32 and the field region 33.
  • an opening 50a is formed in the element region 31 so that the body region 41, the source region 42, the drift region 43, and the drain region 44 are exposed.
  • an opening 50b is formed in the extraction region 32 so that a contact electrode 81 described later is exposed.
  • an opening for exposing a part of the field region 33 is also formed in a cross section different from that in FIG.
  • a gate electrode 62 is arranged via a gate insulating film 61.
  • the gate insulating film 61 is formed over a portion of the STI isolation portion 50 on the body region 41 side and over the body region 41, and the gate electrode 62 is formed on the gate insulating film 61.
  • a silicide layer 71 for reducing contact resistance with the first and second connection vias 131 and 132 is provided in the element region 31 at a portion connected to first and second connection vias 131 and 132 described later. 72 are formed.
  • the silicide layer 71 is formed on the source region 42, and the silicide layer 72 is formed on the drain region 44.
  • Each of the silicide layers 71 and 72 is made of, for example, cobalt silicon (CoSi).
  • an N-channel MOSFET (abbreviation for Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) element is thus formed in the element region 31.
  • the MOSFET element formed in the element region 31 in the present embodiment is used by being frequently switched between an ON state in which current flows by switching a voltage applied to the gate electrode 62 and an OFF state in which current does not flow. . Therefore, this MOSFET element may generate noise. That is, in the present embodiment, it can be said that a noise generating element that can generate noise is formed in the element region 31.
  • FIG. 2 is a plan view of the extraction region 32 of FIG. 1, but omits a third wiring portion 143, an interlayer insulating film 120, and a surface insulating film 110, which will be described later.
  • the extraction region 32 in FIG. 1 corresponds to a cross section taken along line II in FIG.
  • the through-hole 82 has a rectangular opening. Also, as shown in FIG. 1, the through hole 82 is formed such that the first minimum interval L1 of the portion exposing the support substrate 11 is the second minimum interval L2 of the portion located in the active layer 13 in the interval between the opposing side surfaces. Has been more extensive.
  • the contact electrode 81 is arranged so as to fill the through hole 82.
  • the minimum width (hereinafter, referred to as a first minimum width) L1 of a portion connected to the support substrate 11 is activated. It is wider than a minimum width (hereinafter, referred to as a second minimum width) L2 of a portion located in the layer 13.
  • the first minimum width L1 is about 2.9 ⁇ m
  • the second minimum width L2 is about 1.2 ⁇ m. Since the contact electrode 81 is arranged so as to fill the through hole 82, the first minimum width L1 is equal to the first minimum interval L1 of the through hole 82, and the second minimum width L2 is It is equal to the second minimum interval L2.
  • the contact electrode 81 is formed by embedding doped polysilicon. For this reason, in the through-hole 82, the minimum width of the portion where the main surface 10a is opened is also made wider than the second minimum interval L2 in order to improve the burying property of the doped polysilicon.
  • the contact electrode 81 is also arranged so as to bury the portion of the through hole 82 on the main surface 10a side. Therefore, it can be said that the contact electrode 81 of the present embodiment has a substantially I-shaped cross section.
  • the contact electrode 81 is made of N-type polysilicon doped with phosphorus or the like so as to match the conductivity type of the support substrate 11. Thereby, ohmic connection between the contact electrode 81 and the support substrate 11 can be achieved.
  • the N-type seepage layer 14 is formed on the support substrate 11 at a portion connected to the contact electrode 81. After the contact electrode 81 is disposed in the through hole 82, the seepage layer 14 is contacted when heat treatment for forming the source region 42, the drain region 44, and the like in the element region 31 is performed. The phosphorus contained in the electrode 81 is formed by seeping out into the support substrate 11. That is, the exudation layer 14 of the present embodiment is formed without performing a special process for forming the exudation layer 14.
  • a silicide layer 83 for reducing contact resistance with the third connection via 133 is formed at a portion connected to a third connection via 133 described later.
  • the silicide layer 83 is made of, for example, cobalt silicon, like the silicide layers 71 and 72 formed in the element region 31.
  • a wiring layer 100 is formed on the main surface 10a of the SOI substrate 10.
  • the surface insulating film 110 is formed on the main surface 10a, and the interlayer insulating film 120 is formed on the surface insulating film 110. Note that the surface insulating film 110 is formed so as to cover the gate insulating film 61 and the gate electrode 62.
  • a first contact hole 121 exposing the silicide layer 71 on the source region 42 and a second contact hole 122 exposing the silicide layer 72 on the drain region 44 are formed in the interlayer insulating film 120 and the surface insulating film 110.
  • a third contact hole 123 exposing the silicide layer 83 on the contact electrode 81 is formed in the interlayer insulating film 120 and the surface insulating film 110.
  • first to third connection vias 131 to 133 which are electrically connected to the silicide layers 71, 72, 83 by being buried with tungsten are arranged. ing.
  • a plurality of third contact holes 123 are formed so as to expose a plurality of portions of the contact electrode 81 as shown in FIGS. Specifically, a plurality of third contact holes 123 are formed along one direction of main surface 10a in two rows. The third connection via 133 is arranged in each third contact hole 123.
  • a fourth contact hole exposing the field region 33 is formed in the interlayer insulating film 120 and the surface insulating film 110.
  • the fourth contact via is arranged in the fourth contact hole by being buried with tungsten.
  • First to third wiring portions 141 to 143 made of aluminum or the like are formed on the interlayer insulating film 120 so as to be connected to the first to third connection vias 131 to 133, respectively.
  • the third wiring portion 143 is formed so as to be connected to each third connection via 133.
  • the third wiring portion 143 is connected to the contact electrode 81 via the third connection via 133, but is formed so as not to be electrically connected to another wiring portion, another region, or the like. Have been. That is, the third wiring portion 143 is a wiring portion connected to only the contact electrode 81, and is an independent wiring. Therefore, the contact electrode 81 is not connected to another region.
  • each of the field regions 33 a cross section different from that of FIG. 1 is electrically connected to a fourth wiring portion formed on the interlayer insulating film 120 via a fourth connection via.
  • the field regions 33 are electrically connected to each other through fourth wiring portions 144 as shown in FIG.
  • noise may be generated from the MOSFET element formed in the element region 31, and the noise may be transmitted to the support substrate 11.
  • the noise transmitted to the support substrate 11 is extracted by the contact electrode 81 as shown by an arrow A in FIG. 3, it is possible to suppress the noise from being transmitted to another region.
  • the contact electrode 81 has the first minimum width L1 wider than the second minimum width L2. Therefore, as compared with the case where the first minimum width L1 of the contact electrode 81 is the same as the second minimum width L2, the contact area between the contact electrode 81 and the support substrate 11 can be increased, and the noise of the support substrate 11 can be increased. Can be easily pulled out.
  • the method for manufacturing the MOSFET element formed in the element region 31 is the same as the conventional method, the method for manufacturing the contact electrode 81 formed in the extraction region 32 will be mainly described below. Further, in the present embodiment, the following steps are performed in a wafer state in which different chip areas are arranged with a scribe area interposed therebetween, and the same step is simultaneously performed on each chip area.
  • a wafer-like SOI substrate 10 having an STI separation portion 50 formed on the surface layer of the active layer 13 is prepared.
  • a hard mask is formed on the main surface 10a by sequentially forming a nitride film 210 and an oxide film 220 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like. Then, the hard mask is patterned so that the regions where the grooves 21 and the through holes 82 are formed are exposed.
  • the groove 21 and the through hole 82 are simultaneously formed by performing dry etching.
  • an insulating film 22 such as an oxide film is buried in the groove 21 and the through hole 82.
  • the insulating film 22 is disposed in the groove 21 to form the trench isolation portion 20.
  • deposition is performed so that the insulating film is buried to the middle of the groove 21 and the through hole 82, and the deposition is performed again after performing the etch back.
  • a film of TEOS (abbreviation of tetraethylorthosilicate) or the like is formed by a CVD method or the like so that the groove 21 and the through hole 82 on the main surface 10a side are closed.
  • the oxide film 220 is removed by a CMP method or the like.
  • a nitride film 230 is formed again by the CVD method or the like.
  • the groove 21 and the through hole 82 are closed by the nitride film 230. That is, in the trench isolation portion 20, the nitride film 230 is disposed on the insulating film 22.
  • a photoresist 240 is disposed on the nitride film 230, and the photoresist 240 is patterned so that a portion of the nitride film 230 that closes the through hole 82 is exposed. Then, using the photoresist 240 as a mask, dry etching is performed so as to increase the width of the portion of the through hole 82 on the opening side. At this time, the insulating film 22 disposed on the opening side of the through hole 82 is also removed.
  • the insulating film 22 formed in the through hole 82 is removed by performing wet etching, and the buried insulating film 12 exposed from the through hole 82 is removed. At this time, the buried insulating film 12 is isotropically removed to perform wet etching. Therefore, in the through hole 82, the first minimum interval L 1 of the portion exposing the support substrate 11 is wider than the second minimum interval L 2 of the portion located in the active layer 13 in the interval between the opposing side surfaces.
  • buffered hydrofluoric acid or the like is used as an etchant.
  • the nitride film 230 is arranged so as to close the opening of the groove 21 in the step of FIG. 4D, the fact that the insulating film 22 of the trench isolation portion 20 is removed is considered. Can be suppressed. That is, as shown in FIG. 5, since the adhesion between the nitride film 210 and the photoresist 240 is low, the photoresist 240 peels off from the nitride film 210 during wet etching, and There is a possibility that a gap may be formed between the gap and the gap 210.
  • the nitride film 230 is not formed, there is a possibility that the etchant may enter from the opening side of the groove 21 through the gap to remove the insulating film 22. Then, if the insulating film 22 is removed, problems such as a decrease in withstand voltage of the trench isolation portion 20 and a decrease in flatness of the wiring layer 100 may occur.
  • the opening of the groove 21 is closed by the nitride film 230. Therefore, even if a gap is formed between the photoresist 240 and the nitride film 230, the removal of the insulating film 22 forming the trench isolation portion 20 can be suppressed.
  • a doped polysilicon film doped with phosphorus or the like is formed by a CVD method or the like so that the through holes 82 are buried, thereby forming the contact electrodes 81.
  • the doped polysilicon formed on the main surface 10a and the nitride films 210 and 230 are removed by a CMP method or the like.
  • the body region 41, the source region 42, the drift region 43, and the drain region 44 are formed by performing a plurality of heat treatments after appropriately implanting impurities into the element region 31.
  • the heat treatment is performed a plurality of times while appropriately setting the temperature.
  • the highest heat treatment temperature is about 1100 ° C.
  • the seepage layer 14 is formed on the support substrate 11. That is, in this embodiment, the seepage layer 14 is formed in the same step as the step of forming the regions 41 to 44 in the element region 31. Therefore, no special process for forming the seepage layer 14 is performed.
  • the support substrate 11 when the heat treatment is performed, the support substrate 11 is fixed in a heating furnace. However, if dislocation as a defect occurs in the support substrate 11, the support substrate 11 may warp. When the support substrate 11 is warped, misalignment of the source region 42 and the drain region 44 formed in the element region 31 occurs, and the characteristics of the semiconductor device change.
  • the supporting substrate 11 has a small number of oxygen atoms that hinder the extension of the generated dislocations, so that the dislocations are easily elongated and easily warped.
  • the oxygen concentration is too high, dislocations are easily generated by the oxygen atoms in the support substrate 11, and the support substrate 11 is easily warped. That is, in order to suppress the warpage of the support substrate 11, it is preferable to appropriately set the oxygen concentration.
  • the present inventors conducted experiments on the oxygen concentration of the support substrate 11 and the amount of misalignment of the source region 42, the drain region 44, and the like in the element region 31, and obtained the results shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the amount of misalignment is smallest when the oxygen concentration of the support substrate 11 is 1.475 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 .
  • the amount of misalignment increases as the oxygen concentration of the support substrate 11 becomes lower than 1.475 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 . Further, the amount of misalignment increases as the oxygen concentration of the support substrate 11 becomes higher than 1.475 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 .
  • the oxygen concentration of the support substrate 11 is set to 1.27 to 1.69 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 .
  • a surface insulating film 110 and an interlayer insulating film 120 are sequentially formed. Then, first to third contact holes 121 to 123 and the like penetrating the interlayer insulating film 120 and the surface insulating film 110 are formed, and tungsten is buried in the first to third contact holes 121 to 123 to perform the first to third connection. Vias 131 to 133 are formed. Subsequently, after a metal layer made of aluminum is formed on the interlayer insulating film 120, the metal layer is patterned to form first to third wiring portions 141 to 143 and the like.
  • the fourth contact hole and the fourth connection via are respectively provided.
  • a fourth wiring portion are also formed.
  • the above steps are performed in a wafer state. Therefore, in the steps of forming the first to third contact holes 121 to 123, the first to third connection vias 131 to 133, and the first to third wiring portions 141 to 143, the fifth contacts for exposing the scribe regions are respectively provided.
  • a hole, a fifth connection via disposed in the fifth contact hole, and a fifth wiring portion electrically connected to the fifth connection via are also formed.
  • a fifth contact hole exposing the scribe region, a fifth connection via disposed in the fifth contact hole, and a fifth wiring portion electrically connected to the fifth connection via will be described later.
  • the abnormality of the trench isolation section 20 is determined.
  • the above steps are performed in a wafer state.
  • a first chip area 310 and a second chip area 320 are arranged with a scribe area 300 interposed therebetween. This will be described by taking an example of the case. That is, hereinafter, an example in which the abnormality determination of the trench isolation portion 20 in the first chip region 310 and the second chip region 320 is performed in a wafer state will be described.
  • the abnormality determination of the trench isolation unit 20 is performed by connecting the inspection device 400 to each of the wiring units 141 to 145, This is performed by determining whether or not a current flows during the period.
  • FIGS. 7 and FIG. 8, which will be described later, are schematic diagrams showing a connection state between the inspection apparatus 400 and each of the regions 31 to 33, and the first to fifth wiring portions 141 to 145 in the wiring layer 100 are indicated by dotted lines. It is shown in a simplified manner.
  • the fourth wiring section 144 in FIGS. 7 and 8 is a wiring section connected to each field region 33.
  • the fifth wiring portion 145 in FIGS. 7 and 8 is a wiring connected to the scribe region 300 via a fifth connection via disposed in a fifth contact hole formed in the interlayer insulating film 120 and the surface insulating film 110. Department.
  • the inspection device 400 has a first inspection unit 410 and a second inspection unit 420, the first inspection unit 410 is connected to the first chip area 310, and the second inspection unit 420 is connected to the second chip Connected to region 320.
  • the first inspection unit 410 is connected to the fourth wiring unit 144 in which the power supply 411 is connected to the field region 33.
  • the first inspection section 410 is connected to the first and second wiring sections 141 and 142 where the ground 412 is connected to the element area 31 and is connected to the fifth wiring section 145 which is connected to the scribe area 300. You. Then, the first inspection section 410 is connected to only the third wiring section 143 where the ground 413 is connected to the contact electrode 81. That is, in the present embodiment, the contact electrodes 81 of the first chip region 310 are independently connected to the ground 413 of the first inspection unit 410.
  • the second inspection unit 420 is connected to the fourth wiring unit 144 where the power supply 421 is connected to the field region 33. Further, the second inspection section 420 is connected to the first and second wiring sections 141 and 142 where the ground 422 is connected to the element area 31 and is connected to the fifth wiring section 145 which is connected to the scribe area 300. You. Then, the second inspection section 420 is connected only to the third wiring section 143 where the ground 423 is connected to the contact electrode 81. That is, in the present embodiment, the contact electrodes 81 of the second chip region 320 are independently connected to the ground 413 of the second inspection section 420.
  • the inspection device 400 determines whether a current flows in the first chip region 310 and the second chip region 320 in order, and thereby determines whether the trench isolation portion 20 and the second chip region The abnormality determination of the trench isolation part 20 of 320 is performed.
  • the contact electrode 81 is independent of the field region 33 without being connected thereto, but a problem that may occur when the contact electrode 81 is connected to the field region 33 will be described.
  • the contact electrode 81 when the contact electrode 81 is connected to the field region 33, for example, in the first chip region 310, the contact electrode 81 is also connected to the power supply 411. In this case, since the contact electrodes 81 of the chip regions 310 and 320 are connected to the support substrate 11, they are electrically connected via the support substrate 11. For example, in the second chip region 320, it is assumed that the abnormality D2 has occurred in the trench isolation portion 20 that divides the scribe region 300 and the field region 33.
  • the first inspection unit 410 erroneously determines that an abnormality has occurred in the trench isolation unit 20 in the first chip region 310 even though there is no abnormality in the trench isolation unit 20 in the first chip region 310. I will.
  • the contact electrode 81 is not connected to the field region 33.
  • an abnormality D1 has occurred in the trench isolation portion 20 that divides the scribe region 300 and the field region 33 in the second chip region 320, as follows. Become. That is, when the abnormality determination of the first chip region 310 is performed, no current flows through the first inspection unit 410 because the contact electrodes 81 are independent. Then, when performing an abnormality determination of the second chip area 320, a current flows through the second inspection unit 420 as indicated by an arrow B1 in FIG.
  • the abnormality determination of the trench isolation portion 20 is performed as described above. Therefore, it is possible to suppress erroneous determination when performing an abnormality determination of the trench isolation portion 20 of each of the chip regions 310 and 320. Thereafter, the semiconductor device including the region shown in FIG. 1 is manufactured by dividing the semiconductor device into chip units along the scribe region 300.
  • the first minimum width L1 of the portion connected to the support substrate 11 is wider than the second minimum width L2 of the portion located in the active layer 13. . Therefore, as compared with the case where the first minimum width L1 of the contact electrode 81 is the same as the second minimum width L2, the contact area between the contact electrode 81 and the support substrate 11 can be increased, and the noise of the support substrate 11 can be increased. Can be easily pulled out.
  • the seepage layer 14 is formed on the support substrate 11 at a portion in contact with the contact electrode 81. Therefore, the contact resistance between the contact electrode 81 and the support substrate 11 can be reduced, and noise can be easily extracted from the support substrate 11.
  • the contact electrode 81 is independently connected to the inspection device 400. Therefore, when performing an abnormality determination of the trench isolation portion 20 in each of the chip regions 310 and 320 in a wafer state, it is possible to suppress erroneous determination.
  • the active layer 13 is divided into the first element region 31 a, the second element region 31 b, the extraction region 32, and the field region 33 by the trench isolation part 20.
  • a MOSFET element having the body region 41, the source region 42, the drift region 43, and the drain region 44 described in the first embodiment is formed.
  • an N-channel MOSFET device is formed in the second device region 31b.
  • a P-type well layer 151 is formed in a surface layer portion of the active layer 13.
  • An N-type source region 152 and a drain region 153 are separately formed in the surface layer of the well layer 151.
  • gate electrode 155 is arranged at a portion between source region 152 and drain region 153 via gate insulating film 154.
  • a silicide layer 157 is formed on the source region 152, and a silicide layer 158 is formed on the drain region 153.
  • the silicide layers 157 and 158 are made of, for example, cobalt silicon (CoSi), like the silicide layers 71 and 72.
  • a sixth contact hole 126 exposing the silicide layer 157 on the source region 152 and a seventh contact hole 127 exposing the silicide layer 158 on the drain region 153 are formed in the interlayer insulating film 120 and the surface insulating film 110. . Then, in the sixth and seventh contact holes 126 and 127, sixth and seventh connection vias 136 and 137 which are electrically connected to the respective silicide layers 157 and 158 by being buried with tungsten are arranged. . Further, on the interlayer insulating film 120, sixth and seventh wiring portions 146 and 147 connected to the sixth and seventh connection vias 136 and 137 are formed.
  • the switching control interval of the MOSFET element formed in the second element region 31b is longer than that of the MOSFET element formed in the first element region 31a. Used as a part. For this reason, this MOSFET element hardly generates noise, and high-precision control is desired. That is, in the present embodiment, it can be said that a high-precision element for which high-precision control is desired is formed in the second element region 31b.
  • one field region 33 and one extraction region 32 are formed so as to surround the first element region 31a.
  • a contact electrode 81 is arranged so as to surround the element region 31. Note that the configuration of the contact electrode 81 is the same as the configuration of the contact electrode 81 described in the first embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view, the contact electrodes 81 are hatched for easy understanding.
  • the contact electrode 81 is formed so as to surround the first element region 31a. That is, the contact electrode 81 is formed so as to surround the noise generating element. Therefore, even if the noise generated in the first element region 31a is transmitted to the support substrate 11, the noise can be easily extracted from the contact electrode 81 before the noise is transmitted from the support substrate 11 to the second element region 31b. . Therefore, propagation of noise to the second element region 31b can be suppressed. That is, propagation of noise to the high-precision element can be suppressed.
  • a third embodiment will be described. This embodiment is different from the second embodiment in that the contact electrodes 81 are doubly provided. The rest is the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
  • the first extraction region 32a and the second extraction region 32b are defined by the trench isolation portion 20 so as to surround the first element region 31a.
  • a first contact electrode 81a and a second contact electrode 81b are formed so as to surround the first element region 31a, respectively.
  • the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b are formed in the order of the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b from the element region 31 side.
  • the configurations of the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b are the same as those of the contact electrode 81 described in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view, the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b are hatched for easy understanding.
  • the noise generated in the first element region 31a generates the second contact electrode 81a and the second contact electrode 81b. Propagation to the element region 31b can be further suppressed.
  • the resistance value of the first contact electrode 81a and R SC1 the resistance value of the second contact electrode 81b and R SC2.
  • the resistance value of the first resistor R1 between the portion of the support substrate 11 facing the first element region 31a and the portion of the support substrate 11 facing the first contact electrode 81a is R SUB1
  • the first contact electrode of the support substrate 11 is
  • the resistance value of the second resistor R2 between the portion facing the second contact electrode 81b and the portion facing the second contact electrode 81b is R SUB2
  • the resistance value of the third resistor R3 between the portion of the support substrate 11 facing the second contact electrode 81b and the portion facing the second element region 31b is defined as R SUB3 .
  • the resistance value of the noise path until the noise transmitted from the first element region 31a of the support substrate 11 reaches the first contact electrode 81a is R SUB1 .
  • the resistance value of the noise path from the portion of the support substrate 11 facing the first contact electrode 81a to the second contact electrode 81b is R SUB2 .
  • the resistance value of the noise path from the portion of the support substrate 11 facing the second contact electrode 81b to the second element region 31b is R SUB3 .
  • the impedance in the embedded insulating film 12 and Z C is connected to the ground via a fourth resistor R4 having a resistance value of R LOAD .
  • the contact electrode 81 is made of doped polysilicon, it can be assumed that R SC1 , R SC2 ⁇ R SUB1 , R SUB2 , and R SUB3 . Further, since the buried insulating film 12 is formed thick, it can be assumed that Z C ⁇ R SUB1 , R SUB2 and R SUB3 .
  • V OUT is shown as follows. Then, when the above equations 1 to 3 are put together, V OUT is expressed as follows.
  • the resistance value of the second resistor R2 is R SUB2a when the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b is widened, V OUT1 is expressed as follows.
  • the resistance value of the support substrate 11 when the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b is increased is R SUB2a , so that R SUB2 ⁇ R SUB2a . Therefore, it is confirmed that when the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b is increased, the value of the second term in Expression 5 becomes smaller, so that V OUT1 becomes smaller than V OUT . That is, it is confirmed that when the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b is increased, noise transmitted to the second element region 31b can be reduced.
  • the overall size of the second contact electrode 81b is increased. That is, when viewed from the normal direction to the main surface 10a, the contact area between the second contact electrode 81b and the support substrate 11 increases as the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b increases. For this reason, the physique of the semiconductor device tends to increase.
  • the resistivity of the support substrate 11 is 40 ⁇ ⁇ cm, as shown in FIG. 13, when the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b is 300 ⁇ m or more, the area efficiency decreases. It is confirmed to start. For this reason, when the resistivity of the support substrate 11 is 40 ⁇ ⁇ cm, it is preferable that the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b is about 300 ⁇ m.
  • the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b is set based on the resistance value of the support substrate 11 so as to be near the area efficiency becomes maximum.
  • a P-channel type MOSFET device may be formed in the device region 31.
  • a P-channel MOSFET device may be formed in the first device region 31a, or a P-channel MOSFET device may be formed in the second device region 31b. .
  • the abnormality determination of the trench isolation portion 20 described in the first embodiment is also applicable to a case where the width of the contact electrode 81 is fixed. Further, the abnormality determination of the trench isolation section 20 is performed by using the inspection apparatus 400 having only the first inspection section 410 and sequentially connecting the inspection apparatuses 400 for each chip region to determine the abnormality of each trench isolation section 20. Is also good. In addition, the abnormality determination of the trench isolation unit 20 is performed by using the inspection apparatus 400 having a plurality of inspection units, connecting each inspection unit to each chip region, and then sequentially determining the abnormality of the trench isolation unit 20 in each chip region. You may do so.
  • the contact electrode 81 may not be formed to completely surround the element region 31.
  • the contact electrode 81 is partially separated and does not have to be completely surrounded. That is, the contact electrode 81 may be formed so as to surround the element region 31.
  • trench isolation portion 20 may be formed so as to surround each contact electrode 81. That is, the trench isolation portion 20 may be formed so that one trench isolation portion 20 surrounds one contact electrode 81. Further, as shown in FIG. 15B, trench isolation portion 20 may be formed such that one trench isolation portion 20 surrounds two contact electrodes 81. Further, although not particularly shown, the trench isolation portion 20 may be formed so that one trench isolation portion 20 surrounds three or more contact electrodes 81.
  • the field region 33 is not divided by the trench isolation portion 20. That is, the field regions 33 are connected to each other. For this reason, for example, when performing an abnormality determination of the trench isolation section 20, it is not necessary to arrange wirings and the like in the respective field regions 33, thereby simplifying layout work, inspection design, and inspection process. Can be achieved.
  • the contact electrode 81 when the switching elements serving as noise generating elements are arranged adjacent to each other, the contact electrode 81 is formed so as to collectively surround the element region 31 where each switching element is formed. May be.
  • the contact electrode 81 when two switch elements serving as noise generating elements are formed in the adjacent first element region 31a, the contact electrode 81 may be formed so as to surround the two first element regions 31a.
  • the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b may be formed so as to surround the two first element regions 31a.
  • the contact electrode 81 may be formed so as to surround the second element region 31b. Even with such a configuration, it is difficult for the noise generated in the first element region 31a to propagate to the second element region 31b, so that the same effect as in the second embodiment can be obtained. That is, if it is difficult for the noise generated from the noise generating element to propagate to the high-precision element, the contact electrode 81 may surround either the first element region 31a or the second element region 31b. Further, two contact electrodes 81 may be formed, one of which is formed to surround the first element region 31a, and the other is formed to surround the second element region 31b.
  • the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b is preferably set to be about 300 ⁇ m, the distance between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b is different. May be formed. Note that when another element is formed in a region between the first contact electrode 81a and the second contact electrode 81b, it is preferable to form an element that is less affected by noise, for example, an element that performs digital processing. Are preferably formed.
  • the seepage layer 14 may be formed by a heat treatment different from the heat treatment for forming the source region 42 and the drain region 44 in the element region 31.
  • only one third contact hole 123 may be formed, and the third wiring portion 143 may be connected to one third connection via 133.
  • the contact electrode 81 may be made of P-type polysilicon doped with boron or the like. In this case, it is preferable that the support substrate 11 be P-type.
  • a substrate divided in units of chips may be prepared in advance.

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Abstract

支持基板(11)、埋込絶縁膜(12)、活性層(13)が順に積層された半導体基板(10)と、活性層(13)に形成され、活性層(13)を引抜領域(32)を含む複数の領域に区画するトレンチ分離部(20)と、引抜領域(32)に半導体基板(10)の主面(10a)から支持基板(11)に達するように形成された貫通孔(82)に配置されて支持基板(11)と電気的に接続されるコンタクト電極(81)と、を備える。そして、コンタクト電極(81)は、半導体基板(10)の面方向に沿った幅において、支持基板(11)と接触する部分の最小幅(L1)が活性層(13)内に位置する部分の最小幅(L2)よりも広くなるようにする。

Description

半導体装置およびその製造方法 関連出願への相互参照
 本出願は、2018年7月2日に出願された日本特許出願番号2018-126223号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
 本開示は、支持基板と電気的に接続されるコンタクト電極を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
 従来より、支持基板、埋込絶縁膜、活性層が順に積層された半導体基板を用いて半導体装置を構成することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、この半導体装置では、活性層がトレンチ分離部により、素子領域と引抜領域とに区画されている。そして、素子領域には、P型拡散領域やN型拡散領域等が形成されることによってスイッチング素子が形成されている。また、引抜領域には、活性層および埋込絶縁膜を貫通して支持基板に達する貫通孔が形成されており、貫通孔に支持基板と電気的に接続されるコンタクト電極が配置されている。なお、貫通孔は、対向する幅がほぼ一定とされた筒状とされており、コンタクト電極も貫通孔の形状に沿った柱状とされている。
 このような半導体装置では、素子領域に形成されたスイッチング素子のオン、オフが切り替えられることによって発生するノイズが支持基板に伝搬される可能性があるが、支持基板に伝搬されたノイズをコンタクト電極によって引き抜くことができる。このため、活性層の他の領域にノイズが伝搬されることを抑制できる。
特開2006-332133号公報
 しかしながら、上記のような半導体装置において、支持基板に伝搬されたノイズをさらに効率的に引き抜きたいという要望がある。
 本開示は、支持基板に伝搬されたノイズを引き抜き易くできる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
 本開示の1つの観点によれば、半導体装置は、支持基板、埋込絶縁膜、活性層が順に積層された半導体基板と、活性層に形成され、当該活性層を引抜領域を含む複数の領域に区画するトレンチ分離部と、引抜領域に半導体基板の主面から支持基板に達するように貫通孔が形成されており、貫通孔に配置されて支持基板と電気的に接続されるコンタクト電極と、を備え、コンタクト電極は、半導体基板の面方向に沿った幅において、支持基板と接触する部分の最小幅が活性層内に位置する部分の最小幅よりも広くされている。
 これによれば、コンタクト電極の最小幅が活性層内に位置する部分の最小幅で一定とされている場合と比較して、コンタクト電極と支持基板との接触面積を増加でき、支持基板のノイズを引き抜き易くできる。
 また、本開示の別の観点によれば、半導体装置の製造方法では、半導体基板を用意することと、活性層に、トレンチ分離部を構成する溝部を形成すると共に、埋込絶縁膜に達する貫通孔を形成することと、溝部および貫通孔に絶縁膜を配置することにより、溝部に絶縁膜が配置されたトレンチ分離部を構成することと、貫通孔に配置された絶縁膜を除去すると共に、貫通孔から露出する埋込絶縁膜を除去し、貫通孔を掘り下げることで貫通孔から支持基板を露出させることと、貫通孔に支持基板と電気的に接続されるコンタクト電極を形成することと、を行い、支持基板を露出させることでは、ウェットエッチングを行って埋込絶縁膜を等方的に除去することにより、対向する側面の間隔において、支持基板を露出させる部分の最小間隔が活性層内に位置する部分の最小間隔より広くなるようにし、コンタクト電極を形成することでは、支持基板と接触する部分の最小幅が活性層内に位置する部分の最小幅よりも広くなるようにする。
 これによれば、コンタクト電極のうちの支持基板と接触する部分の最小幅が活性層内に位置する部分の最小幅よりも広くなる半導体装置を製造できる。つまり、コンタクト電極と支持基板との接触面積を増加して支持基板のノイズを引き抜き易くした半導体装置を製造できる。
 なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第1実施形態における半導体装置の断面図である。 図1に示す引抜領域の平面図である。 図1に示す半導体装置にノイズが発生した際のノイズの伝搬経路を示す模式図である。 図1に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図4Aに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図4Bに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図4Cに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図4Dに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図4Eに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図4Fに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図4Gに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図4Hに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 ウェットエッチングを行う際に発生し得る課題を説明するための図である。 支持基板の酸素濃度とアライメントズレ量との関係を示す図である。 ウェハ状態で行うトレンチ分離部の異常判定を行う際の模式図であって、コンタクト電極が独立している場合の模式図である。 ウェハ状態で行うトレンチ分離部の異常判定を行う際の模式図であって、コンタクト電極がフィールド電極と接続されている場合の模式図である。 第2実施形態における半導体装置の断面図である。 第2実施形態における素子領域、トレンチ分離部、コンタクト電極の位置関係を示す平面図である。 第3実施形態における素子領域、トレンチ分離部、コンタクト電極の位置関係を示す平面図である。 第3実施形態におけるノイズの伝搬量を説明するための図である。 第1コンタクト電極と第2コンタクト電極との間隔と、ノイズ伝搬量および面積効率との関係を示す図である。 他の実施形態における素子領域、トレンチ分離部、コンタクト電極の位置関係を示す平面図である。 他の実施形態における素子領域、トレンチ分離部、コンタクト電極の位置関係を示す平面図である。 他の実施形態における素子領域、トレンチ分離部、コンタクト電極の位置関係を示す平面図である。 他の実施形態における素子領域、トレンチ分離部、コンタクト電極の位置関係を示す平面図である。
 以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
 (第1実施形態)
 第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の半導体装置は、図1に示されるように、支持基板11上に埋込絶縁膜12を介して活性層13が積層された半導体基板としてのSOI(Silicon On Insulatorの略)基板10を用いて構成される。
 支持基板11は、N型のシリコン基板等で構成されている。また、支持基板11は、本実施形態では、酸素濃度が1.27~1.69×1018atom/cmとされている。埋込絶縁膜12は、酸化膜等で構成され、支持基板11と活性層13との間の絶縁性を保持するために厚さが数μm程度と厚くされている。活性層13は、本実施形態では、P型の半導体層にリン等のN型不純物がイオン注入されて熱処理されることでN型とされている。以下では、SOI基板10における活性層13のうちの埋込絶縁膜12側と反対側の表面を含む面をSOI基板10の主面10aともいう。
 活性層13は、トレンチ分離部20により、素子領域31、引抜領域32、フィールド領域33に区画形成されている。本実施形態では、活性層13は、素子領域31と引抜領域32との間にフィールド領域33が配置されるように、トレンチ分離部20によって区画されている。なお、本実施形態では、フィールド領域33は、複数形成されており、引抜領域32を挟んで素子領域31と反対側にも形成されている。
 トレンチ分離部20は、SOI基板10の主面10aから埋込絶縁膜12に達するように形成された溝部21に、当該溝部21を埋め込むように絶縁膜22が配置されることで構成されている。なお、絶縁膜22は、後述するように、デポジション等による絶縁材料の埋め込みによって溝部21に配置される。
 素子領域31には、本実施形態では、不純物が拡散して構成される拡散領域を用いてスイッチング素子が形成されている。具体的には、素子領域31には、活性層13の表層部に活性層13よりも高不純物濃度とされたp型のボディ領域41が形成されている。そして、ボディ領域41の表層部には、N型のソース領域42が形成されている。
 また、素子領域31には、活性層13の表層部であって、ボディ領域41から離れた位置にN型のドリフト領域43が形成されている。そして、ドリフト領域43の表層部には、ドリフト領域43よりも高不純物濃度とされたN型のドレイン領域44が形成されている。
 また、素子領域31の表層部には、STI(Shallow Trench Isolationの略)分離部50が形成されている。なお、STI分離部50は、活性層13の表層部に所定深さのトレンチ51を形成してトレンチ51内を絶縁膜52で埋め込んだ後、CMP(Chemical Mechanical Polishingの略)法等で平坦化することによって形成される。また、STI分離部50は、引抜領域32およびフィールド領域33にも形成されている。
 そして、STI分離部50には、素子領域31において、ボディ領域41、ソース領域42、ドリフト領域43、およびドレイン領域44が露出するように開口部50aが形成されている。また、STI分離部50には、引抜領域32において、後述するコンタクト電極81が露出するように開口部50bが形成されている。なお、STI分離部50には、図1とは別断面において、フィールド領域33の一部を露出させる開口部も形成されている。
 素子領域31におけるSOI基板10の主面10a上には、ゲート絶縁膜61を介してゲート電極62が配置されている。ゲート絶縁膜61は、STI分離部50におけるボディ領域41側の部分上からボディ領域41上に渡って形成され、ゲート電極62は、当該ゲート絶縁膜61上に形成されている。
 さらに、素子領域31には、後述する第1、第2接続ビア131、132と接続される部分に、第1、第2接続ビア131、132との接触抵抗を低減するためのシリサイド層71、72が形成されている。本実施形態では、シリサイド層71は、ソース領域42上に形成され、シリサイド層72は、ドレイン領域44上に形成されている。また、各シリサイド層71、72は、例えば、コバルトシリコン(CoSi)で構成される。
 本実施形態では、このようにして素子領域31にNチャネル型のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorの略)素子が形成されている。そして、本実施形態における素子領域31に形成されたMOSFET素子は、ゲート電極62に印加される電圧が切り替えられることで電流が流れるオン状態、電流が流れないオフ状態が頻繁に切り替えられて用いられる。このため、このMOSFET素子は、ノイズが発生する可能性がある。つまり、本実施形態では、素子領域31には、ノイズを発生し得るノイズ発生素子が形成されているといえる。
 引抜領域32には、図1および図2に示されるように、支持基板11と電気的に接続されるコンタクト電極81が配置されている。具体的には、引抜領域32には、SOI基板10の主面10aから埋込絶縁膜12を貫通して支持基板11に達する貫通孔82が形成されている。そして、コンタクト電極81は、支持基板11と電気的に接続されるように、貫通孔82に配置されている。なお、図2は、図1の引抜領域32の平面図であるが、後述する第3配線部143、層間絶縁膜120、表面絶縁膜110を省略して示してある。また、図1中の引抜領域32は、図2中のI-I線に沿った断面に相当している。
 本実施形態では、貫通孔82は、図2に示されるように、開口部が矩形状とされている。また、貫通孔82は、図1に示されるように、対向する側面の間隔において、支持基板11を露出させる部分の第1最小間隔L1が活性層13中に位置する部分の第2最小間隔L2より広くされている。そして、コンタクト電極81は、貫通孔82を埋め込むように配置されている。
 このため、コンタクト電極81は、SOI基板10の面方向に沿った方向の長さを幅とすると、支持基板11と接続される部分の最小幅(以下では、第1最小幅という)L1が活性層13内に位置する部分の最小幅(以下では、第2最小幅という)L2より広くなる。特に限定されるものではないが、例えば、第1最小幅L1は、約2.9μm程度とされ、第2最小幅L2は、約1.2μm程度とされる。なお、コンタクト電極81は、貫通孔82を埋め込むように配置されるため、第1最小幅L1は、貫通孔82の第1最小間隔L1と等しくなり、第2最小幅L2は、貫通孔82の第2最小間隔L2と等しくなる。
 また、本実施形態では、後述するように、コンタクト電極81は、ドープトポリシリコンを埋め込むことによって形成される。このため、貫通孔82は、ドープトポリシリコンの埋込性の向上を図るため、主面10aを開口する部分の最小幅も第2最小間隔L2より広くされている。そして、コンタクト電極81は、貫通孔82における主面10a側の部分も埋め込むように配置されている。このため、本実施形態のコンタクト電極81は、略断面I字状とされているともいえる。
 また、コンタクト電極81は、支持基板11の導電型と一致するように、リン等がドープされたN型のポリシリコンで構成されている。これにより、コンタクト電極81と支持基板11とをオーミック接続することができる。
 さらに、支持基板11には、コンタクト電極81と接続される部分に、N型の染み出し層14が形成されている。この染み出し層14は、後述するように、貫通孔82にコンタクト電極81が配置された後、素子領域31にソース領域42やドレイン領域44等を形成するための熱処理が行われた際にコンタクト電極81に含まれるリンが支持基板11に染み出すことで形成される。つまり、本実施形態の染み出し層14は、染み出し層14を形成するための特別な処理が行われずに形成される。
 さらに、引抜領域32には、後述する第3接続ビア133と接続される部分に、第3接続ビア133との接触抵抗を低減するためのシリサイド層83が形成されている。なお、シリサイド層83は、素子領域31に形成されるシリサイド層71、72と同様に、例えば、コバルトシリコンで構成される。
 SOI基板10の主面10a上には、配線層100が形成されている。本実施形態では、主面10a上に表面絶縁膜110が形成され、表面絶縁膜110上に層間絶縁膜120が形成されている。なお、表面絶縁膜110は、ゲート絶縁膜61およびゲート電極62を覆うように形成されている。
 そして、層間絶縁膜120および表面絶縁膜110には、ソース領域42上のシリサイド層71を露出させる第1コンタクトホール121、ドレイン領域44上のシリサイド層72を露出させる第2コンタクトホール122が形成されている。また、層間絶縁膜120および表面絶縁膜110には、コンタクト電極81上のシリサイド層83を露出させる第3コンタクトホール123が形成されている。そして、第1~第3コンタクトホール121~123には、タングステンが埋め込まれることにより、各シリサイド層71、72、83と電気的に接続される第1~第3接続ビア131~133が配置されている。
 本実施形態では、第3コンタクトホール123は、図1および図2に示されるようにコンタクト電極81の複数個所を露出させるように複数形成されている。具体的には、第3コンタクトホール123は、2列に渡って主面10aの一方向に沿って複数形成されている。そして、第3接続ビア133は、各第3コンタクトホール123に配置されている。
 なお、図1とは別断面において、層間絶縁膜120および表面絶縁膜110には、フィールド領域33を露出させる第4コンタクトホールが形成されている。そして、第4コンタクトホールには、タングステンが埋め込まれることにより、第4接続ビアが配置されている。
 層間絶縁膜120上には、第1~第3接続ビア131~133とそれぞれ接続されるように、アルミニウム等で構成される第1~第3配線部141~143が形成されている。なお、第3配線部143は、各第3接続ビア133と接続されるように形成されている。
 また、本実施形態では、第3配線部143は、第3接続ビア133を介してコンタクト電極81と接続されるが、他の配線部や他の領域等とは電気的に接続されないように形成されている。つまり、第3配線部143は、コンタクト電極81のみと接続される配線部とされており、独立した配線となっている。このため、コンタクト電極81は、他の領域とは接続されていない。
 なお、各フィールド領域33は、図1とは別断面において、層間絶縁膜120上に形成された第4配線部と第4接続ビアを介して電気的に接続されている。また、各フィールド領域33同士は、後述の図7に示されるように、それぞれ第4配線部144を通じて電気的に接続されている。
 以上が本実施形態における半導体装置の構成である。このような半導体装置では、図3に示されるように、素子領域31に形成されたMOSFET素子からノイズが発生する可能性があり、当該ノイズが支持基板11に伝搬される可能性がある。この場合、支持基板11に伝搬されたノイズは、図3中の矢印Aで示されるように、コンタクト電極81によって引き抜かれるため、当該ノイズが他の領域に伝搬されることを抑制できる。
 この際、本実施形態では、コンタクト電極81は、第1最小幅L1が第2最小幅L2よりも広くされている。このため、コンタクト電極81の第1最小幅L1が第2最小幅L2と同じとされている場合と比較して、コンタクト電極81と支持基板11との接触面積を増加でき、支持基板11のノイズを引き抜き易くできる。
 次に、上記半導体装置の製造方法について、図4A~図4Iを参照しつつ説明する。なお、素子領域31に形成されるMOSFET素子の製造方法は従来と同様であるため、以下では、引抜領域32に形成されるコンタクト電極81の製造方法を中心に説明する。また、本実施形態では、以下の工程は、異なるチップ領域がスクライブ領域を挟んで配置されたウェハ状態で行われ、各チップ領域に対して同一の工程が同時に実施される。
 まず、図4Aに示されるように、活性層13の表層部にSTI分離部50が形成されたウェハ状のSOI基板10を用意する。次に、主面10a上に、CVD(Chemical Vapor Depositionの略)法等によって窒化膜210、酸化膜220を順に成膜することで構成されるハードマスクを形成する。そして、このハードマスクを溝部21および貫通孔82の形成領域が露出するようにパターニングする。
 次に、図4Bに示されるように、ドライエッチングを行うことにより、溝部21および貫通孔82を同時に形成する。
 続いて、図4Cに示されるように、溝部21および貫通孔82に酸化膜等の絶縁膜22を埋め込む。これにより、溝部21に絶縁膜22が配置されてトレンチ分離部20が構成される。なお、絶縁膜22を埋め込む際には、例えば、溝部21および貫通孔82の途中部まで絶縁膜が埋め込まれるようにデポジションを行い、エッチバックを行った後に再びデポジションを行う。その後、CVD法等により、TEOS(Tetraethyl orthosilicateの略)等を成膜することで溝部21および貫通孔82の主面10a側の部分が閉塞されるようにする。これにより、特に、溝部21の開口部側の部分に絶縁膜22が配置されないという不具合が発生することを抑制できる。その後、酸化膜220をCMP法等で除去する。
 次に、図4Dに示されるように、CVD法等により、窒化膜230を再び成膜する。これにより、溝部21および貫通孔82が窒化膜230で閉塞された状態となる。つまり、トレンチ分離部20では、絶縁膜22上に窒化膜230が配置された状態となる。
 続いて、図4Eに示されるように、窒化膜230上にフォトレジスト240を配置し、窒化膜230のうちの貫通孔82を閉塞する部分が露出するようにフォトレジスト240をパターニングする。そして、フォトレジスト240をマスクとし、貫通孔82の開口部側の部分の幅が広くなるようにドライエッチングを行う。この際、貫通孔82の開口部側の部分に配置された絶縁膜22も除去される。
 次に、図4Fに示されるように、ウェットエッチングを行うことにより、貫通孔82に形成された絶縁膜22を除去すると共に、貫通孔82から露出する埋込絶縁膜12を除去する。この際、ウェットエッチングを行うため、埋込絶縁膜12は、等方的に除去される。したがって、貫通孔82は、対向する側面の間隔において、支持基板11を露出させる部分の第1最小間隔L1が活性層13中に位置する部分の第2最小間隔L2より広くなる。なお、ウェットエッチングを行う際には、バッファードフッ酸等がエッチング液として用いられる。
 ここで、本実施形態では、図4Dの工程にて溝部21の開口部が閉塞されるように窒化膜230を配置しているため、トレンチ分離部20の絶縁膜22が除去されてしまうことを抑制できる。すなわち、図5に示されるように、窒化膜210とフォトレジスト240とは密着性が低いため、ウェットエッチングを行っている際にフォトレジスト240が窒化膜210から剥離してフォトレジスト240と窒化膜210との間に隙間が形成される可能性がある。この場合、窒化膜230が形成されていないと、当該隙間を通じてエッチング液が溝部21の開口部側から侵入して絶縁膜22が除去されてしまう可能性がある。そして、絶縁膜22が除去されてしまうと、トレンチ分離部20の耐圧低下や、配線層100の平坦性低下等の不具合が発生する可能性がある。
 これに対し、本実施形態では、溝部21の開口部を窒化膜230で閉塞するようにしている。このため、仮にフォトレジスト240と窒化膜230との間に隙間が形成されたとしても、トレンチ分離部20を構成する絶縁膜22が除去されることを抑制できる。
 続いて、図4Gに示されるように、CVD法等により、貫通孔82が埋め込まれるように、リン等がドープされたドープトポリシリコンを成膜してコンタクト電極81を形成する。
 次に、図4Hに示されるように、主面10a上に形成されたドープトポリシリコン、および窒化膜210、230をCMP法等によって除去する。
 その後、素子領域31に不純物を適宜イオン注入した後、複数回の熱処理を行うことにより、ボディ領域41、ソース領域42、ドリフト領域43、およびドレイン領域44を形成する。なお、複数回の熱処理は、適宜温度が設定されて行われるが、本実施形態では、最も高い熱処理の温度が1100℃程度とされる。この際、図4Iに示されるように、熱処理によってコンタクト電極81を構成するドープトポリシリコンのリンが支持基板11に染み出すため、支持基板11に染み出し層14が形成される。つまり、本実施形態では、染み出し層14は、素子領域31に各領域41~44を形成する工程と同じ工程で形成される。このため、染み出し層14を形成するための特別な工程は行わない。
 ここで、熱処理を行う際には、支持基板11を加熱炉に固定して行われるが、支持基板11に欠陥としての転位が発生すると支持基板11が反ってしまう可能性がある。そして、支持基板11が反ってしまうと、素子領域31に形成されるソース領域42やドレイン領域44等のアライメントズレが発生し、半導体装置の特性が変化してしまう。
 具体的には、支持基板11は、酸素濃度が少なすぎると、発生した転位の伸張を妨げる酸素原子が少なくなるために転位が伸張し易くなり、反り易くなる。また、支持基板11は、酸素濃度が多すぎると、酸素原子によって転位が発生し易くなってしまい、反り易くなる。つまり、支持基板11の反りを抑制するためには、酸素濃度を適切に設定することが好ましい。
 このため、本発明者らは、支持基板11の酸素濃度と、素子領域31におけるソース領域42やドレイン領域44等のアライメントズレ量についての実験を行い、図6に示す結果を得た。すなわち、図6に示されるように、アライメントズレ量は、支持基板11の酸素濃度が1.475×1018atom/cmの際に最も小さくなる。そして、アライメントズレ量は、支持基板11の酸素濃度が1.475×1018atom/cmより低くなるにつれて大きくなる。また、アライメントズレ量は、支持基板11の酸素濃度が1.475×1018atom/cmより高くなるにつれて大きくなる。そして、現状では、一般的にアライメントズレ量は、0.07μm以下に抑えたいという要望がある。このため、本実施形態では、支持基板11の酸素濃度が1.27~1.69×1018atom/cmとされている。これにより、素子領域31にソース領域42やドレイン領域44を形成する際のアライメントズレ量が大きくなることを抑制でき、半導体装置の特性が変化してしまうことを抑制できる。
 その後は、特に図示しないが、素子領域31にシリサイド層71、72を形成すると共に、引抜領域32にシリサイド層83を形成した後、表面絶縁膜110および層間絶縁膜120を順に形成する。そして、層間絶縁膜120および表面絶縁膜110を貫通する第1~第3コンタクトホール121~123等を形成し、第1~第3コンタクトホール121~123にタングステンを埋め込んで第1~第3接続ビア131~133等を形成する。続いて、層間絶縁膜120上にアルミニウムで構成される金属層を成膜した後、当該金属層をパターニングして第1~3配線部141~143等を形成する。
 なお、第1~第3コンタクトホール121~123、第1~第3接続ビア131~133、第1~第3配線部141~143を形成する工程では、それぞれ第4コンタクトホール、第4接続ビア、第4配線部も形成される。また、本実施形態では、上記工程をウェハ状態で行っている。このため、第1~第3コンタクトホール121~123、第1~第3接続ビア131~133、第1~第3配線部141~143を形成する工程では、それぞれスクライブ領域を露出させる第5コンタクトホール、第5コンタクトホールに配置される第5接続ビア、第5接続ビアと電気的に接続される第5配線部も形成される。スクライブ領域を露出させる第5コンタクトホール、第5コンタクトホールに配置される第5接続ビア、第5接続ビアと電気的に接続される第5配線部については、後述する。
 次に、本実施形態では、トレンチ分離部20の異常判定を行う。なお、本実施形態では、上記工程はウェハ状態で行われており、以下では、図7に示されるように、スクライブ領域300を挟んで第1チップ領域310と第2チップ領域320とが配置されている場合を例に挙げて説明する。つまり、以下では、ウェハ状態で第1チップ領域310および第2チップ領域320におけるトレンチ分離部20の異常判定を行う場合を例に挙げて説明する。
 本実施形態では、トレンチ分離部20の異常判定は、図7に示されるように、検査装置400を各配線部141~145と接続し、検査装置400における電源411、421とグランド412、422との間に電流が流れるか否かを判定することにより行う。
 なお、図7および後述の図8は、検査装置400と各領域31~33との接続状態等を示す模式図であり、配線層100中の第1~第5配線部141~145を点線で簡略化して示してある。また、図7および図8中の第4配線部144は、各フィールド領域33と接続される配線部である。図7および図8中の第5配線部145は、層間絶縁膜120および表面絶縁膜110に形成された第5コンタクトホールに配置された第5接続ビアを介してスクライブ領域300と接続される配線部である。
 本実施形態では、検査装置400は、第1検査部410と第2検査部420とを有し、第1検査部410が第1チップ領域310に接続され、第2検査部420が第2チップ領域320に接続される。具体的には、第1検査部410は、電源411がフィールド領域33と接続される第4配線部144と接続される。また、第1検査部410は、グランド412が素子領域31と接続される第1、第2配線部141、142と接続されると共に、スクライブ領域300と接続される第5配線部145と接続される。そして、第1検査部410は、グランド413がコンタクト電極81と接続される第3配線部143のみと接続される。つまり、本実施形態では、第1チップ領域310のコンタクト電極81は、独立して第1検査部410のグランド413に接続される。
 同様に、第2検査部420は、電源421がフィールド領域33と接続される第4配線部144と接続される。また、第2検査部420は、グランド422が素子領域31と接続される第1、第2配線部141、142と接続されると共に、スクライブ領域300と接続される第5配線部145と接続される。そして、第2検査部420は、グランド423がコンタクト電極81と接続される第3配線部143のみと接続される。つまり、本実施形態では、第2チップ領域320のコンタクト電極81は、独立して第2検査部420のグランド413に接続される。
 そして、検査装置400は、第1チップ領域310および第2チップ領域320に対して順に電流が流れるか否かの判定を行うことにより、第1チップ領域310のトレンチ分離部20および第2チップ領域320のトレンチ分離部20の異常判定を行う。
 ここで、本実施形態では、コンタクト電極81がフィールド領域33とは接続されずに独立しているが、コンタクト電極81がフィールド領域33と接続されている場合に発生し得る課題について説明する。
 すなわち、図8に示されるように、コンタクト電極81がフィールド領域33と接続されている場合には、例えば、第1チップ領域310では、コンタクト電極81も電源411と接続される。この場合、各チップ領域310、320のコンタクト電極81は、それぞれ支持基板11と接続されているため、支持基板11を介して電気的に接続された状態となっている。そして、例えば、第2チップ領域320において、スクライブ領域300とフィールド領域33とを区画するトレンチ分離部20に異常D2が発生しているとする。
 この場合、第1チップ領域310におけるトレンチ分離部20の異常判定を行うと、第1チップ領域310におけるトレンチ分離部20に異常がないにも関わらず、図8中の矢印Cの経路で電流が流れてしまう。このため、第1検査部410は、第1チップ領域310におけるトレンチ分離部20に異常がないにも関わらず第1チップ領域310におけるトレンチ分離部20に異常が発生していると誤判定してしまう。
 一方、本実施形態では、コンタクト電極81がフィールド領域33と接続されていない。このため、例えば、図7に示されるように、第2チップ領域320において、スクライブ領域300とフィールド領域33とを区画するトレンチ分離部20に異常D1が発生しているとすると、次のようになる。すなわち、第1チップ領域310の異常判定を行う場合には、コンタクト電極81が独立しているため、第1検査部410には電流が流れない。そして、第2チップ領域320の異常判定を行う場合には、図7中の矢印B1で示されるように第2検査部420に電流が流れる。なお、第2チップ領域320の異常判定を行う場合には、図7中の矢印B2で示されるように、第1検査部410のグランド412にも電流が流れる。しかしながら、第2チップ領域320の異常判定を行っている際に第1検査部410のグランド412に電流が流れても特に問題はない。
 本実施形態では、このようにトレンチ分離部20の異常判定を行う。このため、各チップ領域310、320のトレンチ分離部20の異常判定を行う際に誤判定してしまうことを抑制できる。その後は、スクライブ領域300に沿ってチップ単位に分割することにより、上記図1に示す領域を含む半導体装置が製造される。
 以上説明したように、本実施形態では、コンタクト電極81は、支持基板11と接続される部分の第1最小幅L1が活性層13内に位置する部分の第2最小幅L2より広くされている。このため、コンタクト電極81の第1最小幅L1が第2最小幅L2と同じとされている場合と比較して、コンタクト電極81と支持基板11との接触面積を増加でき、支持基板11のノイズを引き抜き易くできる。
 また、支持基板11には、コンタクト電極81と接触する部分に染み出し層14が形成されている。このため、コンタクト電極81と支持基板11との接触抵抗を低減でき、さらに支持基板11からノイズを引き抜き易くできる。
 さらに、本実施形態では、コンタクト電極81を独立して検査装置400と接続している。このため、ウェハ状態で各チップ領域310、320におけるトレンチ分離部20の異常判定を行う際、誤判定してしまうことを抑制できる。
 (第2実施形態)
 第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、コンタクト電極81の形状を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
 本実施形態では、図9に示されるように、活性層13は、トレンチ分離部20により、第1素子領域31a、第2素子領域31b、引抜領域32およびフィールド領域33に区画されている。
 第1素子領域31aには、上記第1実施形態で説明したボディ領域41、ソース領域42、ドリフト領域43、およびドレイン領域44を有するMOSFET素子が形成されている。
 第2素子領域31bには、本実施形態では、Nチャネル型のMOSFET素子が形成されている。具体的には、活性層13の表層部にP型のウェル層151が形成されている。そして、ウェル層151の表層部に、N型のソース領域152およびドレイン領域153が離れて形成されている。第2素子領域31bにおける主面10a上には、ソース領域152とドレイン領域153との間の部分にゲート絶縁膜154を介してゲート電極155が配置されている。
 また、第2素子領域31bには、ソース領域152上にシリサイド層157が形成され、ドレイン領域153上にシリサイド層158が形成されている。なお、各シリサイド層157、158は、シリサイド層71、72と同様に、例えば、コバルトシリコン(CoSi)で構成される。
 層間絶縁膜120および表面絶縁膜110には、ソース領域152上のシリサイド層157を露出させる第6コンタクトホール126、ドレイン領域153上のシリサイド層158を露出させる第7コンタクトホール127が形成されている。そして、第6、第7コンタクトホール126、127には、タングステンが埋め込まれることにより、各シリサイド層157、158と電気的に接続される第6、第7接続ビア136、137が配置されている。また、層間絶縁膜120上には、第6、第7接続ビア136、137と接続される第6、第7配線部146、147が形成されている。
 なお、本実施形態では、第2素子領域31bに形成されたMOSFET素子は、第1素子領域31aに形成されたMOSFET素子よりもスイッチング制御の間隔が長く、例えば、定電圧を生成する回路の一部として用いられる。このため、このMOSFET素子は、ノイズを発生し難く、高精度な制御が望まれる。つまり、本実施形態では、第2素子領域31bには、高精度な制御が望まれる高精度素子が形成されているといえる。
 また、図9および図10に示されるように、1つのフィールド領域33および引抜領域32は、第1素子領域31aを囲むように形成されている。そして、引抜領域32には、素子領域31を囲むようにコンタクト電極81が配置されている。なお、コンタクト電極81の構成は、第1実施形態で説明したコンタクト電極81の構成と同様である。また、図10は、平面図であるが、理解をし易くするため、コンタクト電極81にハッチングを施してある。
 以上説明したように、本実施形態では、コンタクト電極81が第1素子領域31aを囲むように形成されている。つまり、コンタクト電極81がノイズ発生素子を囲むように形成されている。このため、第1素子領域31aで発生するノイズが支持基板11に伝搬されたとしても、当該ノイズが支持基板11から第2素子領域31bに伝搬される前にコンタクト電極81からノイズを引き抜き易くできる。したがって、第2素子領域31bにノイズが伝搬されることを抑制できる。つまり、高精度素子にノイズが伝搬されることを抑制できる。
 (第3実施形態)
 第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に対し、コンタクト電極81を2重に備えるようにしたものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
 本実施形態では、図11に示されるように、トレンチ分離部20により、第1素子領域31aを囲むように、第1引抜領域32a、第2引抜領域32bが区画形成されている。そして、第1引抜領域32aおよび第2引抜領域32bには、それぞれ第1素子領域31aを囲むように、第1コンタクト電極81aおよび第2コンタクト電極81bが形成されている。
 なお、本実施形態では、第1コンタクト電極81aおよび第2コンタクト電極81bは、素子領域31側から第1コンタクト電極81a、第2コンタクト電極81bの順に形成されている。また、第1コンタクト電極81aおよび第2コンタクト電極81bの構成は、それぞれ第1実施形態で説明したコンタクト電極81と同様である。そして、図11は、平面図であるが、理解をし易くするため、第1コンタクト電極81aおよび第2コンタクト電極81bにハッチングを施してある。
 以上説明したように、本実施形態では、第1素子領域31aを囲むように第1コンタクト電極81aおよび第2コンタクト電極81bが形成されているため、第1素子領域31aで発生したノイズが第2素子領域31bに伝搬されることをさらに抑制できる。
 ここで、第1素子領域31aと第2素子領域31bとの間に第1コンタクト電極81aおよび第2コンタクト電極81bが形成されている場合について、第2素子領域31bに伝搬され得るノイズについて図12を参照しつつ説明する。以下では、第1素子領域31aに電圧VINが入力された場合の第2素子領域31bから出力される電圧VOUTについて説明する。言い換えると、第1素子領域31aで電圧VINのノイズが発生した場合の第2素子領域31bへと伝搬される電圧VOUTのノイズについて説明する。
 また、以下では、第1コンタクト電極81aにおける抵抗値をRSC1とし、第2コンタクト電極81bにおける抵抗値をRSC2とする。支持基板11のうちの第1素子領域31aと対向する部分と第1コンタクト電極81aと対向する部分との間の第1抵抗R1の抵抗値をRSUB1、支持基板11のうちの第1コンタクト電極81aと対向する部分と第2コンタクト電極81bと対向する部分との間の第2抵抗R2の抵抗値をRSUB2とする。同様に、支持基板11のうちの第2コンタクト電極81bと対向する部分と第2素子領域31bと対向する部分との間の第3抵抗R3の抵抗値をRSUB3とする。
 つまり、支持基板11のうちの第1素子領域31aから伝搬されたノイズが第1コンタクト電極81aに達するまでのノイズ経路の抵抗値をRSUB1とする。同様に、支持基板11のうちの第1コンタクト電極81aと対向する部分から第2コンタクト電極81bに達するまでのノイズ経路の抵抗値をRSUB2とする。また、支持基板11のうちの第2コンタクト電極81bと対向する部分から第2素子領域31bに達するまでのノイズ経路の抵抗値をRSUB3とする。
 そして、埋込絶縁膜12におけるインピーダンスをZとする。また、第2素子領域31bが抵抗値をRLOADとする第4抵抗R4を介してグランドに接続されているとする。
 この場合、コンタクト電極81は、ドープトポリシリコンで構成されるため、RSC1、RSC2<<RSUB1、RSUB2、RSUB3と仮定できる。また、埋込絶縁膜12は厚く形成されているため、Z<<RSUB1、RSUB2、RSUB3と仮定できる。
 このため、支持基板11のうちの第1コンタクト電極81aと対向する部分の電圧V、支持基板11のうちの第2コンタクト電極81bと対向する部分の電圧V、第2素子領域31bに伝搬される電圧VOUTは、以下のように示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 そして、上記数式1~数式3をまとめると、VOUTは、以下のように示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 ここで、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔を広くした場合の第2抵抗R2の抵抗値をRSUB2aとすると、VOUT1は以下のように示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 この場合、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔を広くした場合の支持基板11の抵抗値をRSUB2aとしているため、RSUB2<RSUB2aとなる。したがって、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔を広くすると、数式5における第2項の値が小さくなるため、VOUT1がVOUTより小さくなることが確認される。つまり、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔を広くすると、第2素子領域31bに伝搬されるノイズを低減できることが確認される。
 なお、第2コンタクト電極81bが形成されていない場合には、上記数式5におけるRSC2をRSC2aとすると、以下のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 この場合、RSC2<RSC2a=∞と定義できるため、第2項が数式5の第2項よりも大きくなる。このため、第2コンタクト電極81bが形成されていない場合には、VOUT2がVOUTより大きくなる。つまり、第2コンタクト電極81bが形成されていない場合には、第2コンタクト電極81bが形成されている場合よりも第1素子領域31aで発生したノイズが第2素子領域31bに伝搬され易くなる。
 以上のように、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔を広げた方がVOUT1を小さくできる。つまり、第2素子領域31bに伝搬されるノイズを低減できる。しかしながら、数式5からも理解できるように、間隔を広げてRSUB2aを大きくしても、ある程度の間隔となると第2項が飽和するため、VOUT1の値も小さくなり難くなる。つまり、ノイズの伝搬量が飽和する。
 一方、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔を広げるほど、第2コンタクト電極81bが全体的に大きくなる。つまり、主面10aに対する法線方向から視たとき、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔を広げるほど第2コンタクト電極81bと支持基板11との接触面積が大きくなる。このため、半導体装置の体格が大きくなり易い。
 ここで、(ノイズ伝搬量の逆数)/(第2コンタクト電極の面積)を面積効率とし、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔を広げ続けると仮定する。この場合、ノイズ伝搬量の逆数はある値で飽和するのに対し、第2コンタクト電極81bの面積は増加し続ける。なお、ノイズ伝搬量は、上記数式5で示されるVOUT1である。
 例えば、支持基板11の抵抗率が40Ω・cmの場合には、図13に示されるように、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔が300μm以上となると、面積効率が減少し始めることが確認される。このため、支持基板11の抵抗率が40Ω・cmの場合には、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔が約300μmとされることが好ましい。
 なお、図13中にも示されているように、面積効率の回帰式は、面積効率をy、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔をxとすると、y=-3×10-6×x+0.021×x+0.9894で示される。また、寄与率は、R=0.9781となる。
 このため、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔は、支持基板11の抵抗値に基づき、面積効率が最大となる付近となるように設定されることが好ましい。
 (他の実施形態)
 本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
 例えば、上記第1実施形態では、素子領域31にPチャネル型のMOSFET素子が形成されていてもよい。同様に、上記第3実施形態では、第1素子領域31aにPチャネル型のMOSFET素子が形成されていてもよいし、第2素子領域31bにPチャネル型のMOSFET素子が形成されていてもよい。
 また、上記第1実施形態で説明したトレンチ分離部20の異常判定は、コンタクト電極81の幅が一定とされている場合についても適用可能である。さらに、トレンチ分離部20の異常判定は、第1検査部410のみを有する検査装置400を用い、チップ領域毎に順に検査装置400を接続して各トレンチ分離部20の異常判定を行うようにしてもよい。また、トレンチ分離部20の異常判定は、さらに複数の検査部を有する検査装置400を用い、各検査部を各チップ領域に接続した後、順に各チップ領域のトレンチ分離部20の異常判定を行うようにしてもよい。
 さらに、上記第2実施形態において、コンタクト電極81は、素子領域31を完全に囲むように形成されていなくてもよい。例えば、図14Aおよび図14Bに示されるように、コンタクト電極81は、一部が分断されており、完全に囲んでいなくてもよい。つまり、コンタクト電極81は、素子領域31を囲むように形成されていればよい。
 この場合、図15Aに示されるように、トレンチ分離部20は、各コンタクト電極81をそれぞれ囲むように形成されていてもよい。つまり、トレンチ分離部20は、1つのトレンチ分離部20が1つのコンタクト電極81を囲むように形成されていてもよい。また、図15Bに示されるように、トレンチ分離部20は、1つのトレンチ分離部20が2つのコンタクト電極81を囲むように形成されていてもよい。さらに、特に図示しないが、トレンチ分離部20は、1つのトレンチ分離部20が3つ以上のコンタクト電極81を囲むように形成されていてもよい。
 これらのような構成では、フィールド領域33がトレンチ分離部20によって分断されなくなる。つまり、各フィールド領域33は、互いに繋がった状態となる。このため、例えば、トレンチ分離部20の異常判定を行う際等において、各フィールド領域33にそれぞれ配線等を配置する必要がなく、レイアウト作業の簡略化、検査設計の簡略化、および検査工程の簡略化を図ることができる。
 また、上記第2実施形態において、ノイズ発生素子となるスイッチング素子が隣合って配置される場合には、コンタクト電極81は、各スイッチング素子が形成される素子領域31を纏めて囲むように形成されていてもよい。例えば、2つのノイズ発生素子となるスイッチ素子が隣合う第1素子領域31aに形成されている場合には、2つの第1素子領域31aを囲むようにコンタクト電極81が形成されていてもよい。同様に、上記第3実施形態において、第1コンタクト電極81aおよび第2コンタクト電極81bは、2つの第1素子領域31aを囲むように形成されていてもよい。
 さらに、上記第2実施形態において、コンタクト電極81は、第2素子領域31bを囲むように形成されていてもよい。このような構成としても、第1素子領域31aで発生したノイズが第2素子領域31bに伝搬され難くなるため、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、ノイズ発生素子から発生するノイズが高精度素子に伝搬され難くなるのであれば、コンタクト電極81は、第1素子領域31aまたは第2素子領域31bのいずれを囲むようにしてもよい。また、コンタクト電極81は、2つ形成され、一方が第1素子領域31aを囲むように形成され、他方が第2素子領域31bを囲むように形成されていてもよい。
 そして、上記第3実施形態では、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間隔を300μm程度離すことが好ましいため、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間の領域に別の素子を形成するようにしてもよい。なお、第1コンタクト電極81aと第2コンタクト電極81bとの間の領域に別の素子を形成する場合には、ノイズの影響が少ない素子を形成することが好ましく、例えば、デジタル処理を実行する素子等が形成されることが好ましい。
 さらに、上記各実施形態において、染み出し層14は、素子領域31にソース領域42やドレイン領域44を形成する場合の熱処理とは別の熱処理によって形成されるようにしてもよい。
 また、上記各実施形態において、第3コンタクトホール123は、1つのみ形成され、第3配線部143は、1つの第3接続ビア133と接続されるようにしてもよい。
 さらに、上記各実施形態において、コンタクト電極81は、ホウ素等がドープされたP型のポリシリコンで構成されていてもよい。この場合は、支持基板11をP型とすることが好ましい。
 さらに、上記各実施形態において、SOI基板10を用意する際には、予めチップ単位に分割されたものを用意するようにしてもよい。

Claims (11)

  1.  コンタクト電極(81、81a、81b)を有する半導体装置であって、
     支持基板(11)、埋込絶縁膜(12)、活性層(13)が順に積層された半導体基板(10)と、
     前記活性層に形成され、当該活性層を引抜領域(32、32a、32b)を含む複数の領域に区画するトレンチ分離部(20)と、
     前記引抜領域に前記半導体基板の主面(10a)から前記支持基板に達するように貫通孔(82)が形成されており、前記貫通孔に配置されて前記支持基板と電気的に接続される前記コンタクト電極と、を備え、
     前記コンタクト電極は、前記半導体基板の面方向に沿った幅において、前記支持基板と接触する部分の最小幅(L1)が前記活性層内に位置する部分の最小幅(L2)よりも広くされている半導体装置。
  2.  前記コンタクト電極は、第1導電型または第2導電型の不純物がドープされたドープトポリシリコンで構成されており、
     前記支持基板には、前記コンタクト電極と接触する部分に、前記コンタクト電極と同じ導電型とされた染み出し層(14)が形成されている請求項1に記載の半導体装置。
  3.  前記活性層は、前記トレンチ分離部によって前記引抜領域および素子領域(31、31a、31b)を含むように区画されており、
     前記素子領域には、スイッチング素子が形成されており、
     前記コンタクト電極は、前記素子領域を囲むように形成されている請求項1または2に記載の半導体装置。
  4.  前記コンタクト電極は、前記素子領域を囲むように形成された第1コンタクト電極(81a)と、前記第1コンタクト電極を囲むように形成された第2コンタクト電極(81b)とを有する請求項3に記載の半導体装置。
  5.  前記スイッチング素子は、拡散領域(41~44、151~153)を有する構成とされており、
     前記支持基板は、酸素濃度が1.27~1.69×1018atoms/cmとされている請求項3または4に記載の半導体装置。
  6.  前記半導体基板の主面上には、前記コンタクト電極と接続される配線部(143)を有する配線層(100)が形成されており、
     前記配線部は、前記コンタクト電極のみと接続されている請求項1ないし5のいずれか1つに記載の半導体装置。
  7.  支持基板(11)、埋込絶縁膜(12)、活性層(13)が順に積層された半導体基板(10)と、
     前記活性層に形成され、当該活性層を引抜領域(32、32a、32b)を含む複数の領域に区画するトレンチ分離部(20)と、
     前記引抜領域に前記半導体基板の主面(10a)から前記支持基板に達するように貫通孔(82)が形成されており、前記貫通孔に配置されて前記支持基板と電気的に接続されるコンタクト電極(81、81a、81b)と、を備える半導体装置の製造方法であって、
     前記半導体基板を用意することと、
     前記活性層に、前記トレンチ分離部を構成する溝部(21)を形成すると共に、前記埋込絶縁膜に達する前記貫通孔を形成することと、
     前記溝部および前記貫通孔に絶縁膜(22)を配置することにより、前記溝部に前記絶縁膜が配置された前記トレンチ分離部を構成することと、
     前記貫通孔に配置された前記絶縁膜を除去すると共に、前記貫通孔から露出する前記埋込絶縁膜を除去し、前記貫通孔を掘り下げることで前記貫通孔から前記支持基板を露出させることと、
     前記貫通孔に前記支持基板と電気的に接続される前記コンタクト電極を形成することと、を行い、
     前記支持基板を露出させることでは、ウェットエッチングを行って前記埋込絶縁膜を等方的に除去することにより、対向する側面の間隔において、前記支持基板を露出させる部分の最小間隔(L1)が前記活性層内に位置する部分の最小間隔(L2)より広くなるようにし、
     前記コンタクト電極を形成することでは、前記支持基板と接触する部分の最小幅(L1)が前記活性層内に位置する部分の最小幅(L2)よりも広くなるようにする半導体装置の製造方法。
  8.  前記コンタクト電極を形成することでは、第1導電型または第2導電型の不純物がドープされたドープトポリシリコンを配置することで前記コンタクト電極を形成し、
     前記コンタクト電極を配置することの後、熱処理を行うことにより、前記ドープトポリシリコンにドープされた不純物を前記支持基板に染み出させ、前記支持基板のうちの前記コンタクト電極と接触する部分に前記コンタクト電極と同じ導電型の染み出し層(14)を形成する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  9.  前記溝部を形成することでは、前記活性層が前記引抜領域および素子領域(31、31a、31b)を含む複数の領域に区画されるように前記溝部を形成し、
     前記コンタクト電極を形成することの後、熱処理を含む工程を行うことにより、前記素子領域に拡散領域(41~44、151~153)を形成することを行い、
     前記染み出し層を形成することの熱処理と前記拡散領域を形成することの熱処理とは、同じ熱処理で行われる請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
  10.  前記半導体基板を用意することでは、前記支持基板の酸素濃度が1.27~1.69×1018atoms/cmであるものを用意する請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
  11.  前記半導体基板を用意することでは、複数のチップ領域(310、320)がスクライブ領域(300)を挟んで配置されたウェハ状の前記半導体基板を用意し、
     前記コンタクト電極を配置することの後、前記半導体基板の主面上に前記コンタクト電極と接続される配線部(133)を有する配線層(100)を形成することと、前記トレンチ分離部の異常判定を行うことと、を行い、
     前記配線層を形成することでは、前記配線部が前記コンタクト電極のみと接続されるようにし、
     前記トレンチ分離部の異常判定を行うことでは、前記チップ領域に検査装置(400)を接続することと、前記活性層を含む経路に電流が流れるか否かを判定することによって前記トレンチ分離部の異常判定を行うことと、を行い、
     前記検査装置と接続することでは、前記コンタクト電極と接続される前記配線部を独立して前記検査装置と接続する請求項7ないし10のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
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