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JP2009147297A - Semiconductor device having soi substrate and method for manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device having soi substrate and method for manufacturing the same Download PDF

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JP2009147297A JP2008236452A JP2008236452A JP2009147297A JP 2009147297 A JP2009147297 A JP 2009147297A JP 2008236452 A JP2008236452 A JP 2008236452A JP 2008236452 A JP2008236452 A JP 2008236452A JP 2009147297 A JP2009147297 A JP 2009147297A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can cope with the case when various circuits such as a signal processing circuit and a high power circuit are mixed and mounted in one chip, and can suppress thickening of a SOI (Silicon On Insulator) layer. <P>SOLUTION: A SOI substrate 4 is used, and a SOI layer 1 is formed as a low power circuit portion R1 and a support layer 2 is formed as a high power circuit portion R2. Accordingly, the thickness of the SOI layer 1 is determined in consideration of formation of the low power circuit portion R1 without considering the withstand voltage and the like of the high power circuit portion R2. Consequently, well layers have no boundary, compared with a case where a well layer is formed in a thick SOI layer, so that a parasitic capacitor can be eliminated and the increase in energy consumption and the reduction in calculation speed caused by the parasitic capacitor can be prevented. On the other hand, since the high power circuit portion R2 is formed in the support layer 2 having sufficient thickness, the withstand voltage and the like can be secured. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、SOI(Silicon on insulator)層と支持基板とが埋込絶縁膜を介して貼り合せれて構成されたSOI基板を用い、SOI層と支持基板にそれぞれ半導体デバイスを形成した半導体装置およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device in which an SOI (Silicon on insulator) layer and a support substrate are bonded to each other through a buried insulating film, and semiconductor devices are formed on the SOI layer and the support substrate, respectively. It relates to the manufacturing method.

近年、車載用機器や産業用ロボットなどの高機能化が進むにつれて各種センサなどから得た信号から映像、音、加速度などを演算し、それに応じた出力を発生させることでアクチュエーター駆動やエアバック動作などを行うというシステムの用途が増加している。このようなシステムに用いられる半導体装置を1チップで実現するために、接合分離や酸化膜分離などで多種類のデバイスを混載したデバイスが存在し、一般的に複合素子と呼ばれている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, as advanced functions of in-vehicle equipment and industrial robots have advanced, images, sound, acceleration, etc. are calculated from signals obtained from various sensors, etc., and actuators are driven and airbag operations are performed by generating outputs accordingly. The use of the system to do etc. is increasing. In order to realize a semiconductor device used in such a system on a single chip, there are devices in which various types of devices are mixed by junction isolation or oxide film isolation, and are generally called composite elements (for example, , See Patent Document 1).

このような複合素子を実現するための素子分離構造として、素子部の周囲にPN接合を形成する接合分離と、SOI基板のSOI層に形成した埋込酸化膜に達するトレンチ内に酸化膜を配置する酸化膜分離が挙げられるが、酸化膜分離は、接合分離によるものと比較して、寄生素子を持たないために耐サージ性能に優れ、なおかつ小型化が可能になるという点で有効である。
特開平8−181211号公報
As an element isolation structure for realizing such a composite element, a junction isolation for forming a PN junction around the element portion and an oxide film in a trench reaching the buried oxide film formed in the SOI layer of the SOI substrate are arranged. Oxide film isolation is effective in that the oxide film isolation is superior to surge isolation because it does not have a parasitic element and can be downsized as compared with the case of junction isolation.
JP-A-8-182111

しかしながら、様々な種類の回路を混載させるために、SOI層を厚くする必要がある。例えば、演算を担当するCMOSなどが備えられるロジック回路と大電力を扱うLDMOSやESD(Electro static discharge)用のダイオードなどを含む大電力回路を同一基板上に実装する場合、大電力回路における耐圧確保等のためにSOI層を厚くしなければならない。そのため、例えばロジック回路では、厚いSOI層内にウェル層を形成し、ウェル層内にデバイスが作り込まれるため、ウェル層の境界部に寄生容量が形成され、この寄生容量の低下が十分でないために消費電力の増大や演算速度の低下を余儀なくされている。   However, in order to incorporate various types of circuits, it is necessary to increase the thickness of the SOI layer. For example, if a high-power circuit including a logic circuit equipped with a CMOS or the like in charge of computation and a diode for LDMOS or ESD (Electro static discharge) that handles high power is mounted on the same substrate, ensuring the breakdown voltage in the high-power circuit For example, the SOI layer must be thickened. Therefore, for example, in a logic circuit, a well layer is formed in a thick SOI layer, and a device is formed in the well layer. Therefore, a parasitic capacitance is formed at the boundary of the well layer, and the parasitic capacitance is not sufficiently reduced. In addition, the power consumption is increased and the calculation speed is reduced.

本発明は上記点に鑑みて、信号処理回路や大電力回路のような様々な回路を混載する場合にも1チップで対応でき、かつ、SOI層の厚膜化を抑制できる構造の半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention provides a semiconductor device having a structure that can cope with a single chip even when various circuits such as a signal processing circuit and a high-power circuit are mixedly mounted and can suppress the increase in the thickness of the SOI layer. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、支持層(2)上に埋込絶縁膜(3)を介してSOI層(1)が形成されたSOI基板(4)に複数の回路部(R1、R2)を混載してなる半導体装置であって、SOI基板(4)は、支持層(2)上に埋込絶縁膜(3)を介してSOI層(4)が残された第1領域(R1)と、支持層(2)上に埋込絶縁膜(3)およびSOI層(4)が形成されていない第2領域(R2)とを有し、SOI層(1)と埋込絶縁膜(3)および支持層(2)を貫通するように形成されたトレンチ分離部(7)にて第1領域(1)と第2領域(R2)とが絶縁分離されており、第1領域(1)ではSOI層(1)に素子が形成され、第2領域(R2)では支持層(2)に素子が形成されていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of SOI substrates (4) having a SOI layer (1) formed on a support layer (2) via a buried insulating film (3) are provided. A semiconductor device in which circuit portions (R1, R2) are mixedly mounted. In the SOI substrate (4), an SOI layer (4) is left on a support layer (2) through a buried insulating film (3). A first region (R1) and a second region (R2) in which the buried insulating film (3) and the SOI layer (4) are not formed on the support layer (2), and the SOI layer (1) The first region (1) and the second region (R2) are insulated and separated by the trench isolation portion (7) formed so as to penetrate the buried insulating film (3) and the support layer (2). In the first region (1), an element is formed in the SOI layer (1), and in the second region (R2), an element is formed in the support layer (2). To have.

このような構造の半導体装置では、SOI基板(4)を用いつつ、SOI層(1)を第1領域(R1)とし、支持層(2)を第2領域(R2)としている。したがって、第1領域(R1)と第2領域(R2)に様々な回路を混載する場合にも1チップで対応でき、かつ、SOI層(1)の厚膜化を抑制できる構造の半導体装置にすることが可能となる。このような構造の半導体装置は、例えば、請求項2に記載の発明のように、第1領域(R1)と第2領域(R2)との間には、SOI層(1)および埋込酸化膜(3)の厚み分の段差が形成されることになる。   In the semiconductor device having such a structure, the SOI layer (1) is the first region (R1) and the support layer (2) is the second region (R2) while using the SOI substrate (4). Therefore, a semiconductor device having a structure that can cope with a single chip even when various circuits are mixedly mounted in the first region (R1) and the second region (R2) and can suppress the increase in the thickness of the SOI layer (1). It becomes possible to do. The semiconductor device having such a structure includes, for example, an SOI layer (1) and a buried oxide between the first region (R1) and the second region (R2). A step corresponding to the thickness of the film (3) is formed.

また、請求項3に記載の発明のように、SOI基板(4)として、第1領域(R1)にのみ埋込絶縁膜(3)が形成され、第2領域(R2)には埋込絶縁膜(3)が形成されていない部分SOI基板とすることもできる。この場合、第1領域(R1)と第2領域(R2)との間に段差が形成されない構造となる。さらに、このようにSOI基板(4)を部分SOI基板にて構成するのであれば、請求項4に記載したように、埋込絶縁膜(3)を第1領域(R1)に複数層備えた構造とすることもできる。   Further, as in the invention described in claim 3, as the SOI substrate (4), the buried insulating film (3) is formed only in the first region (R1), and the buried insulating film is formed in the second region (R2). A partial SOI substrate on which the film (3) is not formed can also be used. In this case, a step is not formed between the first region (R1) and the second region (R2). Further, if the SOI substrate (4) is constituted by a partial SOI substrate in this way, a plurality of buried insulating films (3) are provided in the first region (R1) as described in claim 4. It can also be a structure.

例えば、請求項5に記載したように、第1領域(R1)に信号処理回路が形成され、第2領域(R2)に信号処理回路よりも大電力とされる大電力回路が形成されるような半導体装置に適用すると好適である。   For example, as described in claim 5, a signal processing circuit is formed in the first region (R1), and a high power circuit having a higher power than the signal processing circuit is formed in the second region (R2). It is preferable to apply to such a semiconductor device.

大電力回路としては、請求項6に記載したように、例えばパワー素子(20)を形成することができる。この場合、請求項7に記載したように、第2領域(R2)をトレンチ分離部(7)にて複数の領域に分割し、分割されたそれぞれの領域にパワー素子(20)を形成することで、多チャンネル化することができる。   As a high power circuit, for example, a power element (20) can be formed as described in claim 6. In this case, as described in claim 7, the second region (R2) is divided into a plurality of regions by the trench isolation part (7), and the power element (20) is formed in each of the divided regions. Thus, it is possible to make a multi-channel.

また、請求項8に記載したように、パワー素子(20)を絶縁分離するトレンチ分離部(7)を多重トレンチにすると、より他の素子との絶縁分離を行うことが可能となり、パワー素子(20)で使用される高電圧が他の素子に干渉するような電位干渉を抑制することが可能となる。   Further, as described in claim 8, when the trench isolation portion (7) for insulating and isolating the power element (20) is a multiple trench, it becomes possible to perform insulation isolation from other elements, and the power element ( It is possible to suppress potential interference that causes the high voltage used in 20) to interfere with other elements.

また、請求項9に記載したように、パワー素子(20)を支持層(2)の表裏を貫通するように電流を流す縦型素子とし、トレンチ分離部(7)にてメインセルと該メインセルに流れる電流に比例した電流が流されるセンスセルに分割した構造とすることができる。   According to a ninth aspect of the present invention, the power element (20) is a vertical element through which current flows so as to penetrate the front and back of the support layer (2). A structure can be adopted in which the sense cell is divided into currents proportional to the current flowing through the cells.

この場合、請求項10に記載したように、第2領域(R2)における支持層(2)に、パワー素子(20)の温度を検出する温度センサ(60)を備え、パワー素子(20)と温度センサ(60)との間にもトレンチ分離部(7)が配置されるようにすると好ましい。このようにすれば、パワー素子(20)の温度をより近い場所で検出できるため、より正しくパワー素子(20)の温度を検出することが可能となる。   In this case, as described in claim 10, the support layer (2) in the second region (R2) includes a temperature sensor (60) for detecting the temperature of the power element (20), and the power element (20) It is preferable that the trench isolation part (7) is also arranged between the temperature sensor (60). In this way, since the temperature of the power element (20) can be detected at a closer location, the temperature of the power element (20) can be detected more correctly.

また、請求項11に記載したように、第2領域(R2)における支持層(2)のうちパワー素子(20)が配置された箇所において、該支持層(2)の表面上に絶縁膜(63)を介してパワー素子(20)の温度を検出する温度センサ(60)を備えるようにしても良い。このようにすれば、請求項10と同様の効果が得られるだけでなく、より温度センサ(60)をパワー素子(20)に近づけることが可能となり、より正しくパワー素子(20)の温度を検出することが可能となる。   In addition, as described in claim 11, in the support layer (2) in the second region (R 2), an insulating film (2) is formed on the surface of the support layer (2) at the place where the power element (20) is disposed. 63), a temperature sensor (60) for detecting the temperature of the power element (20) may be provided. In this way, not only the same effect as in claim 10 can be obtained, but also the temperature sensor (60) can be brought closer to the power element (20), and the temperature of the power element (20) can be detected more correctly. It becomes possible to do.

請求項12に記載の発明では、第1領域(R1)において、SOI層(1)内にCMOS(10)を形成し、第1領域(R1)と対応する位置の支持層(2)に、CMOS(10)の閾値調整電極(40)が電気的に接続されるようにすることを特徴としている。   In the invention described in claim 12, in the first region (R1), the CMOS (10) is formed in the SOI layer (1), and the support layer (2) at a position corresponding to the first region (R1) The threshold adjustment electrode (40) of the CMOS (10) is electrically connected.

このような閾値調整電極(40)を設けることにより、CMOS(10)の裏面に相当する支持層(2)に対して印加する電位を変化させることが可能となり、CMOS(10)の動作閾値を調整することが可能となる。このため、CMOS(10)の動作閾値を低く設定することによる高速化など、CMOS(10)の特性を所望の値にすることが可能となる。   By providing such a threshold adjustment electrode (40), the potential applied to the support layer (2) corresponding to the back surface of the CMOS (10) can be changed, and the operation threshold of the CMOS (10) can be changed. It becomes possible to adjust. For this reason, the characteristics of the CMOS (10) can be set to a desired value, such as speeding up by setting the operation threshold of the CMOS (10) low.

また、請求項13に記載の発明では、第1領域(R1)において、SOI層(1)内にCMOS(10)を形成すると共に、SOI層(1)および埋込絶縁膜(3)を貫通して支持層(2)と電気的に接続されたCMOS(10)の閾値調整電極(40)を形成し、CMOS(10)と閾値調整電極(40)とをSOI層(1)に形成された絶縁膜(41)にて絶縁分離することを特徴としている。   In the invention described in claim 13, in the first region (R1), the CMOS (10) is formed in the SOI layer (1) and penetrates the SOI layer (1) and the buried insulating film (3). Then, the threshold adjustment electrode (40) of the CMOS (10) electrically connected to the support layer (2) is formed, and the CMOS (10) and the threshold adjustment electrode (40) are formed on the SOI layer (1). Insulating separation is performed by the insulating film (41).

このような構造とすれば、半導体装置の表面側に設けられた閾値調整電極(40)を通じて支持層(2)と電気的に接続できるため、各CMOS(10)の動作閾値を調整することが可能となり、請求項12と同様の効果を得ることができる。   With such a structure, since it can be electrically connected to the support layer (2) through the threshold adjustment electrode (40) provided on the surface side of the semiconductor device, the operation threshold of each CMOS (10) can be adjusted. Thus, an effect similar to that of the twelfth aspect can be obtained.

この場合、請求項14に記載したように、閾値調整電極(40)に電気的に接続された支持層(2)に、p型層(2a)とn型層(2b)とによるPN接合を形成し、閾値調整電極(40)がp型層(2a)に電気的に接続されるようにすると良い。このようにすることで、支持層(2)を通じての電圧伝搬を抑えることも可能となる。   In this case, as described in claim 14, a PN junction composed of a p-type layer (2a) and an n-type layer (2b) is formed on the support layer (2) electrically connected to the threshold adjustment electrode (40). Preferably, the threshold adjustment electrode (40) is formed so as to be electrically connected to the p-type layer (2a). By doing in this way, it is also possible to suppress voltage propagation through the support layer (2).

また、請求項13ないし14に記載したように閾値調整電極(40)を備える場合、請求項15に記載したように、第1領域(R1)のSOI層(1)および支持層(2)を複数の領域に絶縁分離し、該複数の領域それぞれのSOI層(1)にCMOS(10)が備えられるようにし、複数の領域それぞれの支持層(2)に対して閾値調整電極(40)をそれぞれ備えるようにすることができる。これにより、複数の領域それぞれでCMOS(10)の動作閾値を調整することが可能となる。   Further, when the threshold adjustment electrode (40) is provided as described in claims 13 to 14, as described in claim 15, the SOI layer (1) and the support layer (2) in the first region (R1) are provided. The plurality of regions are insulated and separated, and the SOI layer (1) of each of the plurality of regions is provided with a CMOS (10), and the threshold adjustment electrode (40) is provided to the support layer (2) of each of the plurality of regions. Each can be provided. Thereby, the operation threshold value of the CMOS (10) can be adjusted in each of the plurality of regions.

請求項16に記載の発明では、SOI基板(4)にはSOI層(1)と埋込絶縁膜(3)にて構成される薄膜構造体(50)が備えられており、該薄膜構造体(50)が第1領域(R1)および第2領域(R2)にて囲まれていることを特徴としている。   In the invention described in claim 16, the SOI substrate (4) is provided with a thin film structure (50) composed of an SOI layer (1) and a buried insulating film (3), and the thin film structure. (50) is surrounded by the first region (R1) and the second region (R2).

このように、薄膜構造体(50)を備えることもできる。この場合に、薄膜構造体(50)が第1領域(R1)および第2領域(R2)にて囲まれるようにすることで、薄膜構造体(50)が破損することを防止することが可能となる。   Thus, a thin film structure (50) can also be provided. In this case, it is possible to prevent the thin film structure (50) from being damaged by surrounding the thin film structure (50) with the first region (R1) and the second region (R2). It becomes.

このような薄膜構造体(50)としては、請求項17に記載したように、例えば、SOI層(1)を凹ませた凹部(51)と、該凹部(51)の底面および埋込絶縁膜(3)とにより構成されるダイアフラム(52)とを有してなるセンサもしくはマイクを挙げることができる。   As such a thin film structure (50), as described in claim 17, for example, a recess (51) in which an SOI layer (1) is recessed, a bottom surface of the recess (51), and a buried insulating film And a sensor or a microphone having a diaphragm (52) constituted by (3).

請求項18および19に記載の発明は、上記請求項1に示した発明の製造方法に関するものである。   The invention described in claims 18 and 19 relates to the manufacturing method of the invention described in claim 1.

具体的には、請求項18に記載の発明では、SOI基板(4)を用意する工程と、SOI基板(4)に対して、SOI層(1)および埋込絶縁膜(3)を貫通して支持層(2)まで達するトレンチ(5)を形成したのち、該トレンチ(5)に絶縁膜(6)を埋め込むことにより、少なくとも第1領域(R1)と第2領域(R2)に分離するトレンチ分離部(7)を形成する工程と、SOI基板(4)における第1領域(R1)に対して素子形成する工程と、第2領域(R2)におけるSOI層(1)および埋込絶縁膜(3)を除去する工程と、第2領域(R2)における支持層(2)に対して素子形成する工程と、を含むことを特徴としている。このような製造方法により、請求項1に記載の半導体装置、具体的には請求項2に記載の半導体装置を製造することができる。   Specifically, in the invention described in claim 18, a step of preparing an SOI substrate (4) and penetrating the SOI layer (1) and the buried insulating film (3) with respect to the SOI substrate (4). After forming a trench (5) that reaches the support layer (2), an insulating film (6) is buried in the trench (5) to separate at least the first region (R1) and the second region (R2). A step of forming a trench isolation portion (7), a step of forming an element for the first region (R1) in the SOI substrate (4), an SOI layer (1) and a buried insulating film in the second region (R2) The method includes a step of removing (3) and a step of forming an element on the support layer (2) in the second region (R2). According to such a manufacturing method, the semiconductor device according to claim 1, specifically, the semiconductor device according to claim 2 can be manufactured.

また、請求項19に記載の発明では、バルク状のシリコン基板(8)に対して酸素イオンを注入した後、熱処理工程を行うことにより、シリコン基板(8)に埋込絶縁膜(3)を形成し、該埋込絶縁膜(3)を挟んでSOI層(1)および支持基板(2)を備えるSOI構造を構成することで、SOI基板(4)を構成する部分SOI基板を用意する工程と、SOI基板(4)に対して、SOI層(1)および埋込絶縁膜(3)を貫通して支持層(2)まで達するトレンチ(5)を形成したのち、該トレンチ(5)に絶縁膜(6)を埋め込むことにより、SOI構造とされた位置に配置される第1領域(R1)とSOI構造とされてない位置に配置される第2領域(R2)に分離するトレンチ分離部(7)を形成する工程と、SOI基板(4)における第1領域(R1)に対して素子形成する工程と、第2領域(R2)における支持層(2)に対して素子形成する工程と、を含むことを特徴としている。このような製造方法によっても、請求項1に記載の半導体装置、具体的には請求項3に記載した半導体装置を製造することができる。   According to the nineteenth aspect of the present invention, the buried insulating film (3) is formed on the silicon substrate (8) by performing a heat treatment process after implanting oxygen ions into the bulk silicon substrate (8). Forming a partial SOI substrate constituting the SOI substrate (4) by forming and forming an SOI structure including the SOI layer (1) and the support substrate (2) with the buried insulating film (3) interposed therebetween Then, a trench (5) that penetrates the SOI layer (1) and the buried insulating film (3) to reach the support layer (2) is formed in the SOI substrate (4), and then the trench (5) By embedding the insulating film (6), the trench isolation part is separated into the first region (R1) disposed at the position where the SOI structure is formed and the second region (R2) disposed at the position where the SOI structure is not formed. (7) forming step and SOI substrate (4 Is characterized by comprising the steps of element formation, the step of element formation relative to the support layer (2) in the second region (R2), against the first region (R1) in the. Also by such a manufacturing method, the semiconductor device according to claim 1, specifically, the semiconductor device according to claim 3 can be manufactured.

この場合、請求項20に記載の発明のように、部分SOI基板を用意する工程に際に、シリコン基板(8)に対して酸素イオンを注入する際のエネルギーを制御することにより、複数段異なる深さに酸素イオンが注入されるようにすることで、埋込絶縁膜(3)が複数層形成されるようにすることもできる。   In this case, as in the invention described in claim 20, in the step of preparing the partial SOI substrate, the energy at the time of implanting oxygen ions into the silicon substrate (8) is controlled to be different in a plurality of stages. By implanting oxygen ions to a depth, a plurality of buried insulating films (3) can be formed.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明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、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図を参照して、本実施形態の半導体装置の構成について説明する。なお、以下の説明では、図1の紙面上方を半導体装置の表面側、紙面下方を半導体装置の裏面側として説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. With reference to this figure, the configuration of the semiconductor device of this embodiment will be described. In the following description, the upper side in FIG. 1 is described as the front side of the semiconductor device, and the lower side in FIG. 1 is described as the back side of the semiconductor device.

図1に示すように、本実施形態の半導体装置は、例えばn型シリコンにて構成されたSOI層1と支持層2とが埋込酸化膜(BOX)3を介して接合されたSOI基板4を用いて形成されている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device of this embodiment includes an SOI substrate 4 in which an SOI layer 1 and a support layer 2 made of, for example, n-type silicon are bonded via a buried oxide film (BOX) 3. It is formed using.

SOI層1は、半導体装置の表面側に配置され、シリコン基板を10nm〜10μm程度の膜厚に研削することにより構成されている。このSOI層1には、小電力にて駆動されるロジック回路などの信号処理回路が構成されている。以下、この信号処理回路が形成された領域を小電力回路部R1という。   The SOI layer 1 is disposed on the surface side of the semiconductor device, and is configured by grinding a silicon substrate to a film thickness of about 10 nm to 10 μm. The SOI layer 1 is configured with a signal processing circuit such as a logic circuit driven with low power. Hereinafter, the region where the signal processing circuit is formed is referred to as a low power circuit portion R1.

小電力回路部R1は、トレンチ5とトレンチ5内に配置された絶縁膜6によるトレンチ分離部7にて半導体装置の他の部分から素子分離されている。この小電力回路部R1には、CMOS10などのように信号処理回路を構成する各種素子が備えられている。具体的には、SOI層1内がSTI(Shallow Trench Isolation)やLOCOS酸化膜等の素子分離用の絶縁膜11にて素子分離されており、素子分離された各領域はnウェル層12aもしくはpウェル層12bとされている。nウェル層12a内にはp+型ソース領域13aおよびp+型ドレイン領域14aが構成され、pウェル層12b内にはn+型ソース領域13bおよびn+型ドレイン領域14bが構成されている。そして、p+型ソース領域13aとp+型ドレイン領域14aの間に位置するnウェル層12aの表面、および、n+型ソース領域13bおよびn+型ドレイン領域14bの間に位置するpウェル層12bの表面に、ゲート絶縁膜15a、15bを介してゲート電極16a、16bが形成されている。これにより、nチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETにて構成されたCMOS10が構成されている。 The small power circuit portion R1 is isolated from other portions of the semiconductor device by the trench 5 and the trench isolation portion 7 formed of the insulating film 6 disposed in the trench 5. The low-power circuit unit R1 includes various elements that constitute a signal processing circuit such as the CMOS 10. Specifically, the SOI layer 1 is element-isolated by an element isolation insulating film 11 such as STI (Shallow Trench Isolation) or LOCOS oxide film, and each element-isolated region is divided into an n-well layer 12a or p The well layer 12b is formed. A p + type source region 13a and a p + type drain region 14a are formed in the n well layer 12a, and an n + type source region 13b and an n + type drain region 14b are formed in the p well layer 12b. The surface of the n well layer 12a located between the p + type source region 13a and the p + type drain region 14a and the p well layer located between the n + type source region 13b and the n + type drain region 14b. Gate electrodes 16a and 16b are formed on the surface of 12b via gate insulating films 15a and 15b. Thus, a CMOS 10 composed of an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET is configured.

なお、SOI層1の表面側には、CMOS10を構成するゲート電極16a、16bや各ソース領域13a、13bもしくは各ドレイン領域14a、14bと電気的に接続される配線部や層間絶縁膜などが形成されているが、ここでは図示を省略してある。また、CMOS10の他にも、バイポーラトランジスタや拡散抵抗、さらにはメモリなども備えられるが、これらの構造は周知であるため、ここでは代表してCMOS10のみを示してある。   Incidentally, on the surface side of the SOI layer 1, gate electrodes 16a and 16b constituting the CMOS 10, wiring portions electrically connected to the source regions 13a and 13b or the drain regions 14a and 14b, an interlayer insulating film, and the like are formed. However, the illustration is omitted here. In addition to the CMOS 10, a bipolar transistor, a diffused resistor, and a memory are also provided. Since these structures are well known, only the CMOS 10 is shown here as a representative.

一方、SOI基板4のうち小電力回路部R1以外の部分では、SOI層1および埋込酸化膜3が除去され、支持層2が半導体装置の表面側に露出させられている。このため、小電力回路部R1と支持層2が露出させられた領域との間は、SOI層1および埋込酸化膜3の厚み分の段差が形成された構造となっている。本実施形態では、この支持層2のうち半導体装置の表面側に露出させられた領域を大電力回路部R2として、各種大電力素子が備えられている。   On the other hand, in the portion of the SOI substrate 4 other than the small power circuit portion R1, the SOI layer 1 and the buried oxide film 3 are removed, and the support layer 2 is exposed on the surface side of the semiconductor device. Therefore, a step corresponding to the thickness of the SOI layer 1 and the buried oxide film 3 is formed between the small power circuit portion R1 and the region where the support layer 2 is exposed. In the present embodiment, various high power elements are provided with the region of the support layer 2 exposed on the surface side of the semiconductor device as the high power circuit portion R2.

大電力回路部R2もトレンチ5および絶縁膜6によるトレンチ分離部7にて素子分離されており、本実施形態の半導体装置の場合、分離された1つの領域にはトレンチゲート構造のパワーMOSFET20が備えられ、もう1つの領域には保護ダイオード30が備えられている。   The large power circuit portion R2 is also element-isolated at the trench isolation portion 7 by the trench 5 and the insulating film 6. In the case of the semiconductor device of this embodiment, a power MOSFET 20 having a trench gate structure is provided in one isolated region. In the other region, a protection diode 30 is provided.

パワーMOSFET20は、パワー素子に相当するものであり、本実施形態では、支持層2の表裏を貫通するように電流を流す縦型素子とされている。パワーMOSFET20が構成される支持層2の表層部には、p型ベース領域21が形成されていると共に、このp型ベース領域21内で終端するようにn+型ソース領域22が形成されている。また、これらn+型ソース領域22およびp型ベース領域21を貫通してn型の支持層2まで達するようにトレンチ23が形成され、トレンチ23の内部がトレンチ23の内壁面を覆うように形成されたゲート絶縁膜24と、このゲート絶縁膜24の表面に形成されたゲート電極25とにより埋め込まれている。そして、支持層2の裏面側にはn+型ドレイン領域26が形成されていると共に、このn+型ドレイン領域26にオーミック接続されたドレイン電極27が備えられている。このような構造により、パワーMOSFETが構成されている。 The power MOSFET 20 corresponds to a power element. In the present embodiment, the power MOSFET 20 is a vertical element that allows current to pass through the front and back of the support layer 2. A p-type base region 21 is formed in the surface layer portion of the support layer 2 constituting the power MOSFET 20, and an n + -type source region 22 is formed so as to terminate in the p-type base region 21. . A trench 23 is formed so as to penetrate the n + -type source region 22 and the p-type base region 21 and reach the n-type support layer 2, and the inside of the trench 23 is formed so as to cover the inner wall surface of the trench 23. The gate insulating film 24 and the gate electrode 25 formed on the surface of the gate insulating film 24 are embedded. An n + type drain region 26 is formed on the back surface side of the support layer 2, and a drain electrode 27 ohmically connected to the n + type drain region 26 is provided. With such a structure, a power MOSFET is configured.

なお、支持層2の表面側には、ゲート電極25もしくはn+型ソース領域22およびp型ベース領域21と電気的に接続される配線部や層間絶縁膜が形成されているが、ここでは図示を省略してある。 Note that a wiring portion and an interlayer insulating film electrically connected to the gate electrode 25 or the n + -type source region 22 and the p-type base region 21 are formed on the surface side of the support layer 2. Is omitted.

また、保護ダイオード30が構成される支持層2の表層部には、p型アノード層31とこのp型アノード層31内で終端するn型カソード層32が形成され、これらp型アノード層31とn型カソード層32によるPN接合により保護ダイオード30が構成されている。この保護ダイオード30は、電流を半導体装置の表面と平行方向に流す横型素子であるため、保護ダイオード30が構成される支持層2の裏面側は絶縁膜33で覆ってある。   In addition, a p-type anode layer 31 and an n-type cathode layer 32 terminating in the p-type anode layer 31 are formed on the surface layer portion of the support layer 2 in which the protective diode 30 is formed. The protection diode 30 is configured by a PN junction formed by the n-type cathode layer 32. Since the protection diode 30 is a horizontal element that allows current to flow in a direction parallel to the surface of the semiconductor device, the back surface side of the support layer 2 in which the protection diode 30 is formed is covered with an insulating film 33.

なお、保護ダイオード30の表面側には、p型アノード層31とn型カソード層32それぞれに電気的に接続される配線部や層間絶縁膜が形成されているが、ここでは図示を省略してある。   Note that, on the surface side of the protective diode 30, wiring portions and interlayer insulating films that are electrically connected to the p-type anode layer 31 and the n-type cathode layer 32 are formed, but the illustration is omitted here. is there.

このような構造により本実施形態の半導体装置が構成されている。このような構造の半導体装置では、SOI基板4を用いつつ、SOI層1を小電力回路部R1とし、支持層2を大電力回路部R2としている。   The semiconductor device of this embodiment is configured by such a structure. In the semiconductor device having such a structure, the SOI layer 1 is used as the small power circuit portion R1 and the support layer 2 is used as the high power circuit portion R2 while using the SOI substrate 4.

このため、SOI層1の膜厚を小電力回路部R1を考慮した厚みにすれば良く、大電力回路部R2の耐圧等を考慮した厚みにしなくても良い。したがって、厚いSOI層内にウェル層を形成した場合のようなウェル層の境界部を無くすことが可能となり、寄生容量を無くせると共に、寄生容量に起因する消費電力の増大や演算速度の低下を防止することが可能となる。   Therefore, the thickness of the SOI layer 1 may be set in consideration of the small power circuit portion R1, and may not be set in consideration of the breakdown voltage of the high power circuit portion R2. Therefore, it becomes possible to eliminate the boundary of the well layer as in the case where the well layer is formed in the thick SOI layer, and it is possible to eliminate the parasitic capacitance and to increase the power consumption and the calculation speed due to the parasitic capacitance. It becomes possible to prevent.

一方、大電力回路部R2を十分な厚みを有する支持層2に形成しているため、耐圧等も確保することが可能となる。したがって、信号処理回路にて構成される小電力回路部R1とパワーMOSFET20などを有する大電力回路部R2のような様々な回路を混載する場合にも1チップで対応できる。   On the other hand, since the high power circuit portion R2 is formed on the support layer 2 having a sufficient thickness, it is possible to ensure a withstand voltage and the like. Therefore, even when various circuits such as the small power circuit portion R1 constituted by the signal processing circuit and the large power circuit portion R2 including the power MOSFET 20 are mounted together, it is possible to cope with one chip.

したがって、小電力回路部R1と大電力回路部R2などの様々な回路を混載する場合にも1チップで対応でき、かつ、SOI層1の厚膜化を抑制できる構造の半導体装置にすることが可能となる。   Therefore, when a variety of circuits such as the low-power circuit portion R1 and the high-power circuit portion R2 are mixedly mounted, a semiconductor device having a structure that can cope with one chip and can suppress the thickening of the SOI layer 1 is provided. It becomes possible.

続いて、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。図2〜図4は、本実施形態の半導体装置の製造工程を示した断面図である。これらの図を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described. 2 to 4 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device of this embodiment. This will be described with reference to these drawings.

〔図2(a)に示す工程〕
まず、n型シリコンにて構成されたSOI層1と支持層2とが埋込酸化膜3にて貼り合わされたSOI基板4を用意する。このSOI基板4の製造方法に関しては様々あるが、従来より周知のものであるため、ここでは説明を省略する。
[Step shown in FIG. 2 (a)]
First, an SOI substrate 4 in which an SOI layer 1 made of n-type silicon and a support layer 2 are bonded with a buried oxide film 3 is prepared. There are various methods for manufacturing the SOI substrate 4, but since they are well known in the art, description thereof is omitted here.

〔図2(b)に示す工程〕
次に、SOI基板4に対してトレンチ5を形成する。例えば、SOI層1の表面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜もしくはレジストなどのマスクを配置したのち、マスクのうちトレンチ5の形成予定箇所を開口させる。このマスクを用いてSOI層1、埋込酸化膜3および支持層3をエッチングし、支持層3の途中位置、つまり支持層3を貫通しない程度の深さのトレンチ5を形成する。このとき、シリコンにて構成されたSOI層1や支持層2とシリコン酸化膜等の絶縁膜にて構成された埋込酸化膜3とでエッチング材料を変える必要がある。この後、熱酸化を行うことでトレンチ5の内壁面に熱酸化膜を形成したのち、熱酸化膜の表面にPoly−Siを配置することによりトレンチ5内を埋め込む。そして、CMP研磨等によりSOI層1の表面に形成されたPoly−Siやマスクなどを除去することにより、トレンチ5内を絶縁膜6にて埋め込んだトレンチ分離部7が構成される。
[Step shown in FIG. 2 (b)]
Next, a trench 5 is formed in the SOI substrate 4. For example, after a mask such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a resist is disposed on the surface of the SOI layer 1, a portion where the trench 5 is to be formed is opened in the mask. Using this mask, the SOI layer 1, the buried oxide film 3 and the support layer 3 are etched to form a trench 5 having a depth that does not penetrate through the support layer 3. At this time, it is necessary to change the etching material between the SOI layer 1 and the support layer 2 made of silicon and the buried oxide film 3 made of an insulating film such as a silicon oxide film. Thereafter, thermal oxidation is performed to form a thermal oxide film on the inner wall surface of the trench 5, and then the interior of the trench 5 is buried by disposing Poly-Si on the surface of the thermal oxide film. Then, by removing Poly-Si formed on the surface of the SOI layer 1 or a mask by CMP polishing or the like, a trench isolation portion 7 in which the trench 5 is filled with the insulating film 6 is configured.

〔図3(a)に示す工程〕
SOI層1の所望の領域にCMOS10を含めた信号処理回路を周知の形成手法(STI等による素子分離工程、イオン注入および活性化熱処理によるnウェル層12aやpウェル層12bの形成工程、イオン注入および活性化熱処理による各ソース領域13a、13bおよび各ドレイン領域14a、14bの形成工程、熱酸化等によるゲート絶縁膜15a、15bの形成工程、ドープトPoly−Siの堆積およびパターニングによるゲート電極16a、16bの形成工程など)により形成する。これにより、小電力回路部R1が形成される。
[Step shown in FIG. 3 (a)]
A signal processing circuit including the CMOS 10 in a desired region of the SOI layer 1 is formed by a well-known formation method (an element isolation step by STI or the like, a step of forming an n well layer 12a or a p well layer 12b by ion implantation and activation heat treatment, ion implantation And a step of forming source regions 13a and 13b and drain regions 14a and 14b by activation heat treatment, a step of forming gate insulating films 15a and 15b by thermal oxidation, etc., gate electrodes 16a and 16b by deposition and patterning of doped Poly-Si And the like. Thereby, the low power circuit portion R1 is formed.

そして、小電力回路部R1を覆うようにマスクを配置した後、エッチングにより大電力回路部R2においてSOI層1および埋込酸化膜3を除去する。これにより、大電力回路部R2において支持層2の表面側を露出させることができる。   Then, after arranging a mask so as to cover the small power circuit portion R1, the SOI layer 1 and the buried oxide film 3 are removed in the large power circuit portion R2 by etching. Thereby, the surface side of the support layer 2 can be exposed in the high power circuit portion R2.

〔図3(b)に示す工程〕
支持層2の表層部にパワーMOSFETのトレンチゲート構造部や保護ダイオード30のPN接合部を周知の形成手法(イオン注入および活性化熱処理によるp型ベース領域21やn+型ソース領域22およびp型アノード層31やn型カソード層32の形成工程、トレンチ23の形成工程、熱酸化やシリコン窒化膜の積層によるゲート絶縁膜24の形成工程、ドープトPoly−Siの埋込みおよびエッチバックなどによるゲート電極25の形成工程など)により形成する。
[Step shown in FIG. 3B]
A well-known formation technique (p-type base region 21 or n + -type source region 22 by p-type ion implantation and activation heat treatment, p-type) Step of forming anode layer 31 and n-type cathode layer 32, step of forming trench 23, step of forming gate insulating film 24 by thermal oxidation or stacking of silicon nitride films, gate electrode 25 by embedding doped Poly-Si and etch back And the like.

〔図4(a)に示す工程〕
支持層2側を上方に向け、CMP研磨等により支持層2を裏面側から研削し、少なくともトレンチ分離部7を露出させる。その後、支持層2の裏面からn型不純物をイオン注入したのち、活性化熱処理を行うことにより、n+型ドレイン領域26を形成する。続いて、支持層2の裏面に絶縁膜33を成膜したのち、パターニングして保護ダイオード30の裏面に残す。
[Step shown in FIG. 4 (a)]
With the support layer 2 side facing upward, the support layer 2 is ground from the back side by CMP polishing or the like, so that at least the trench isolation portion 7 is exposed. After that, after n-type impurities are ion-implanted from the back surface of the support layer 2, an activation heat treatment is performed to form the n + -type drain region 26. Subsequently, an insulating film 33 is formed on the back surface of the support layer 2, and is then patterned and left on the back surface of the protection diode 30.

〔図4(b)に示す工程〕
支持層2の裏面側にAl等の電極層を成膜したのち、パターニングし、パワーMOSFET20の裏面に残すことでドレイン電極27を形成する。
[Step shown in FIG. 4B]
An electrode layer made of Al or the like is formed on the back surface side of the support layer 2, and then patterned and left on the back surface of the power MOSFET 20 to form the drain electrode 27.

この後の工程に関しては図示しないが、層間絶縁膜の形成工程や配線形成工程および保護膜の形成工程等を経て、本実施形態の半導体装置が完成する。   Although the subsequent steps are not shown, the semiconductor device of this embodiment is completed through an interlayer insulating film forming step, a wiring forming step, a protective film forming step, and the like.

以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、SOI基板4を用いつつ、SOI層1を小電力回路部R1とし、支持層2を大電力回路部R2としている。これにより、小電力回路部R1と大電力回路部R2などの様々な回路を混載する場合にも1チップで対応でき、かつ、SOI層1の厚膜化を抑制できる構造の半導体装置にすることが可能となる。   As described above, in the semiconductor device of this embodiment, the SOI layer 1 is used as the small power circuit unit R1 and the support layer 2 is used as the high power circuit unit R2 while using the SOI substrate 4. Thereby, even when various circuits such as the low-power circuit portion R1 and the high-power circuit portion R2 are mixedly mounted, a semiconductor device having a structure that can cope with one chip and can suppress the increase in the thickness of the SOI layer 1 is provided. Is possible.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対してパワーMOSFET20や保護ダイオード30を複数に分離したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of this embodiment is obtained by separating the power MOSFET 20 and the protection diode 30 into a plurality of parts with respect to the first embodiment, and is otherwise the same as the first embodiment.

図5は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。図5に示すように、パワーMOSFET20を構成する各セルがトレンチ分離部7にて素子分離され、n+型ドレイン領域26やドレイン電極27も各セルごとに複数個備えられた構造とされている。また、保護ダイオード30に関してもセルごとにトレンチ分離部7にて素子分離されている。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, each cell constituting the power MOSFET 20 is element-isolated by the trench isolation section 7, and a plurality of n + -type drain regions 26 and drain electrodes 27 are provided for each cell. . Further, the protection diode 30 is also element-isolated by the trench isolation part 7 for each cell.

このように、パワーMOSFET20や保護ダイオード30を複数個に分断することも可能である。そして、パワーMOSFET20を複数に分断し、さらに各ドレイン電極27も複数個備えた構造にすることにより、パワーMOSFET20の多チャンネル化を行うことも可能となる。   In this way, the power MOSFET 20 and the protection diode 30 can be divided into a plurality of pieces. The power MOSFET 20 can be divided into a plurality of channels, and the power MOSFET 20 can be multi-channeled by providing a plurality of drain electrodes 27.

なお、このような構造の半導体装置に関しては、第1実施形態に対してトレンチ分離部7を形成する際のパターンやn+型ドレイン領域26およびドレイン電極27を形成するときのパターニングを変更することにより製造できる。 As for the semiconductor device having such a structure, the pattern for forming the trench isolation portion 7 and the patterning for forming the n + -type drain region 26 and the drain electrode 27 are changed with respect to the first embodiment. Can be manufactured.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対して小電力回路部R1におけるCMOS10などの閾値調整を行うようにしたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of the present embodiment is such that threshold adjustment of the CMOS 10 or the like in the low-power circuit unit R1 is performed with respect to the first embodiment, and the others are the same as those of the first embodiment.

図6は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示すように、小電力回路部R1に備えられたCMOS10と対応する支持層2の裏面に閾値調整電極40を備えている。図6は、小電力回路部R1に複数のCMOS10が備えられた場合を示してあり、それぞれのCMOS10をトレンチ分離部7にて分断すると共に、各CMOS10に対応して閾値調整電極40を備えるようにしている。なお、図6中では、紙面左側の2つのCMOS10を省略してあるが、実際にはCMOS10が形成されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, a threshold adjustment electrode 40 is provided on the back surface of the support layer 2 corresponding to the CMOS 10 provided in the low power circuit portion R1. FIG. 6 shows a case where a plurality of CMOSs 10 are provided in the low-power circuit part R1. Each CMOS 10 is divided by the trench isolation part 7, and a threshold adjustment electrode 40 is provided corresponding to each CMOS 10. I have to. In FIG. 6, the two CMOSs 10 on the left side of the drawing are omitted, but the CMOSs 10 are actually formed.

このような閾値調整電極40を設けることにより、CMOS10の裏面に相当する支持層2に対して印加する電位を変化させることが可能となり、CMOS10の動作閾値を調整することが可能となる。このため、CMOS10の動作閾値を低く設定することによる高速化など、CMOS10の特性を所望の値にすることが可能となる。   By providing such a threshold adjustment electrode 40, the potential applied to the support layer 2 corresponding to the back surface of the CMOS 10 can be changed, and the operation threshold of the CMOS 10 can be adjusted. For this reason, the characteristics of the CMOS 10 can be set to desired values, such as speeding up by setting the operation threshold of the CMOS 10 low.

なお、このような構造の半導体装置に関しては、閾値調整電極40を形成する工程を増加するだけで製造できる。そして、閾値調整電極40に関しては、ドレイン電極27の形成時に同時に形成することができるため、第1実施形態に対して製造工程の増加なしで本実施形態の半導体装置を製造することが可能である。   A semiconductor device having such a structure can be manufactured by simply increasing the number of steps for forming the threshold adjustment electrode 40. Since the threshold adjustment electrode 40 can be formed at the same time as the drain electrode 27 is formed, the semiconductor device of this embodiment can be manufactured without increasing the number of manufacturing steps compared to the first embodiment. .

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置も、第3実施形態と同様に小電力回路部R1におけるCMOS10などの閾値調整を行うものであり、その他に関しては第1実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. Similarly to the third embodiment, the semiconductor device of this embodiment also performs threshold adjustment of the CMOS 10 or the like in the low-power circuit unit R1, and the other aspects are the same as those of the first embodiment.

図7は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図では、小電力回路部R1に複数のCMOS10が備えられた場合を示してあり、それぞれのCMOS10をトレンチ分離部7にて分断してある。そして、各CMOS10の周囲において部分的にSOI層1および埋込酸化膜3が除去され、この除去された場所に支持層2と電気的に接続された閾値調整電極40が形成されている。各CMOS10と閾値調整電極40との間には絶縁膜41が配置され、各CMOS10と閾値調整電極40との絶縁分離が為されている。なお、図7中では、紙面左側の2つのCMOS10を省略してあるが、実際にはCMOS10が形成されている。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. This figure shows a case where a plurality of CMOSs 10 are provided in the low-power circuit unit R1, and each CMOS 10 is divided by the trench isolation unit 7. Then, the SOI layer 1 and the buried oxide film 3 are partially removed around each CMOS 10, and a threshold adjustment electrode 40 electrically connected to the support layer 2 is formed at the removed place. An insulating film 41 is disposed between each CMOS 10 and the threshold adjustment electrode 40 so that each CMOS 10 and the threshold adjustment electrode 40 are insulated and separated. In FIG. 7, the two CMOSs 10 on the left side of the drawing are omitted, but the CMOSs 10 are actually formed.

また、小電力回路部R1において、支持層2は、上層部分がp型層2aとされ、下層部分がn型層2bとされることでPN接合が構成され、支持層2の裏面は絶縁膜33で覆われた構造とされている。   In the low power circuit portion R1, the support layer 2 has a p-type layer 2a in the upper layer portion and an n-type layer 2b in the lower layer portion to form a PN junction. The structure is covered with 33.

このような構造とすれば、半導体装置の表面側に設けられた閾値調整電極40を通じて支持層2と電気的に接続できるため、各CMOS10の動作閾値を調整することが可能となり、第3実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態のように、支持層2にてPN接合を構成すれば、支持層2を通じての電圧伝搬を抑えることも可能となる。   With such a structure, since it can be electrically connected to the support layer 2 through the threshold adjustment electrode 40 provided on the surface side of the semiconductor device, it is possible to adjust the operation threshold of each CMOS 10, which is the third embodiment. The same effect can be obtained. Further, if a PN junction is formed in the support layer 2 as in the present embodiment, voltage propagation through the support layer 2 can be suppressed.

なお、このような構造の半導体装置に関しては、閾値調整電極40を形成する工程を増加し、支持層2にp型層2aもしくはn型層2bを形成するための工程を増加するだけで製造できる。閾値調整電極40に関しては、トレンチ分離部7を形成するときにSOI層1と埋込酸化膜3を除去する際に、閾値調整電極40を配置する部分も除去されるようにしておき、その後はマスクで覆うことで閾値調整電極40の下方において支持層2は除去されないようにし、ゲート電極16a、16bもしくは各ソース領域13a、13bや各ドレイン領域14a、14bに接続される配線層の形成時に閾値調整電極40も同時に形成されるようにすれば良い。また、p型層2aもしくはn型層2bを形成する工程は、支持層2をn型で構成する場合、埋込酸化膜3を介して支持層2とSOI層1とを貼り合わせる前の段階で、支持層2に予めイオン注入などを行うことでp型層2aを形成することができ、支持層2をp型で構成する場合、n+型ドレイン領域26を形成する際に同時にn型層2bを形成することができる。 A semiconductor device having such a structure can be manufactured by simply increasing the number of steps for forming the threshold adjustment electrode 40 and increasing the number of steps for forming the p-type layer 2a or the n-type layer 2b on the support layer 2. . Regarding the threshold adjustment electrode 40, when removing the SOI layer 1 and the buried oxide film 3 when forming the trench isolation portion 7, the portion where the threshold adjustment electrode 40 is disposed is also removed. The support layer 2 is prevented from being removed under the threshold adjustment electrode 40 by covering with a mask, and the threshold is formed when forming the wiring layers connected to the gate electrodes 16a and 16b or the source regions 13a and 13b and the drain regions 14a and 14b. The adjustment electrode 40 may be formed at the same time. Further, the step of forming the p-type layer 2a or the n-type layer 2b is a stage before the support layer 2 and the SOI layer 1 are bonded together via the buried oxide film 3 when the support layer 2 is composed of n-type. in, it is possible to form a p-type layer 2a by performing such pre-ion implantation into the support layer 2, when forming the support layer 2 a p-type, at the same time n-type when forming the n + -type drain region 26 Layer 2b can be formed.

(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対してセンサ等の薄膜構造体を組み合わせたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of this embodiment is a combination of a thin film structure such as a sensor with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those of the first embodiment, and therefore only different parts will be described.

図8は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。また、図9(a)は、図8に示す半導体装置の上面レイアウト図、図9(b)は、図9(a)の部分拡大図である。なお、図8は、図9(a)のA−A断面に相当している。   FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. 9A is a top layout view of the semiconductor device shown in FIG. 8, and FIG. 9B is a partially enlarged view of FIG. 9A. FIG. 8 corresponds to the AA cross section of FIG.

図8に示されるように、小電力回路部R1と大電力回路部R2との間には支持層2が除去されることでSOI層1と埋込酸化膜3にて構成した薄膜構造体50が備えられている。この薄膜構造体50は、例えばセンサやマイクなどとされる。具体的には、薄膜構造体50には、SOI層1を表面側から凹ませて凹部51を形成することでSOI層1を更に薄膜化させ、この薄膜化されたSOI層1と埋込酸化膜3にて構成したダイアフラム52が備えられている。このダイアフラム52には、図9(b)に示すようにp型拡散層などで構成されるピエゾ抵抗53が形成されており、圧力や音声等が付与されてダイアフラム52が歪むと、その歪みに応じてピエゾ抵抗53の抵抗値が変化するようになっている。このため、薄膜構造体50を、ピエゾ抵抗53の抵抗値の変化に基づいて圧力等を検出するセンサもしくは音声を捕らえるマイクとすることができる。   As shown in FIG. 8, a thin film structure 50 constituted by the SOI layer 1 and the buried oxide film 3 by removing the support layer 2 between the low power circuit portion R1 and the high power circuit portion R2. Is provided. The thin film structure 50 is, for example, a sensor or a microphone. Specifically, in the thin film structure 50, the SOI layer 1 is further recessed by forming the recess 51 by recessing the SOI layer 1 from the surface side, and the thinned SOI layer 1 and the embedded oxidation are formed. A diaphragm 52 composed of the membrane 3 is provided. As shown in FIG. 9B, the diaphragm 52 is formed with a piezoresistor 53 composed of a p-type diffusion layer or the like, and when the diaphragm 52 is distorted due to application of pressure or sound, the distortion is reduced. Accordingly, the resistance value of the piezoresistor 53 is changed. For this reason, the thin film structure 50 can be a sensor that detects pressure or the like based on a change in the resistance value of the piezoresistor 53 or a microphone that captures sound.

なお、各ピエゾ抵抗53は、配線54を通じて信号処理回路が形成された領域を小電力回路部R1に電気的に接続されており、各ピエゾ抵抗53の抵抗値変化が配線54を通じて信号処理回路に伝えられることで、薄膜構造体50を上述したようにセンサもしくはマイクとして機能させられるようになっている。   Each piezoresistor 53 is electrically connected to the low power circuit portion R1 in a region where the signal processing circuit is formed through the wiring 54, and the resistance value change of each piezoresistor 53 is connected to the signal processing circuit through the wiring 54. By being transmitted, the thin film structure 50 can be made to function as a sensor or a microphone as described above.

このような薄膜構造体50は、図9(a)に示すように、例えば半導体装置が形成されたチップの中央位置に形成される。このため、薄膜構造体50の周囲が支持層2の残された部分に囲まれた構造となり、薄膜構造体50が破損することを防止することが可能となる。   As shown in FIG. 9A, such a thin film structure 50 is formed, for example, at the center position of the chip on which the semiconductor device is formed. For this reason, the periphery of the thin film structure 50 is surrounded by the remaining portion of the support layer 2, and the thin film structure 50 can be prevented from being damaged.

なお、ここでは埋込酸化膜3を残して薄膜構造体50を構成した場合について説明したが、要望されるセンサ感度などに合せて埋込酸化膜3を薄くしたり、もしくは、除去したりしても良い。   Here, the case where the thin-film structure 50 is configured with the buried oxide film 3 remaining is described. However, the buried oxide film 3 is thinned or removed in accordance with a desired sensor sensitivity or the like. May be.

(第6実施形態)
本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対してパワーMOSFET20の絶縁分離をより確実に行うようにしたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様である。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of this embodiment is configured to more reliably perform isolation of the power MOSFET 20 with respect to the first embodiment, and is otherwise the same as the first embodiment.

図10は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示すように、パワーMOSFET20と他の素子、つまり小電力回路部R1や保護ダイオード30との間に形成したトレンチ分離部7を複数備えることにより、多重トレンチ構造としている。   FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, a multiple trench structure is formed by providing a plurality of trench isolation portions 7 formed between the power MOSFET 20 and other elements, that is, the low power circuit portion R1 and the protection diode 30.

このようにパワーMOSFET20を絶縁分離するためのトレンチ分離部7を多重トレンチ構造とすることにより、より他の素子との絶縁分離を行うことが可能となり、パワーMOSFET20で使用される高電圧が他の素子に干渉するような電位干渉を抑制することが可能となる。   As described above, the trench isolation portion 7 for insulating and isolating the power MOSFET 20 has a multi-trench structure, so that it is possible to perform isolation and isolation from other elements, and the high voltage used in the power MOSFET 20 is different from that of other elements. Potential interference that interferes with the element can be suppressed.

(第7実施形態)
本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対してパワーMOSFETをメインセルとセンスセルに分割したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様である。
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of this embodiment is obtained by dividing the power MOSFET into a main cell and a sense cell with respect to the first embodiment, and is otherwise the same as that of the first embodiment.

図11は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示すように、パワーMOSFET20がトレンチ分離部7にてメインセルとセンスセルに分割されている。メインセルとセンスセルを構成する各素子は基本的には同じ構造とされるが、メインセルは多数セルで構成され、センスセルはそれよりも少数セルで構成されている。そして、メインセルに流れる大電流に比例した電流をセンスセル側に流し、センスセル側の電流を検出することにより、メインセルに流れる大電流を検出できるようになっている。このような半導体装置は、例えばメインセル側に流れる大電流を負荷に対して供給する負荷駆動装置などに適用される。   FIG. 11 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, the power MOSFET 20 is divided into a main cell and a sense cell by the trench isolation part 7. Each element constituting the main cell and the sense cell has basically the same structure, but the main cell is composed of a large number of cells, and the sense cell is composed of a smaller number of cells. A large current flowing in the main cell can be detected by flowing a current proportional to the large current flowing in the main cell to the sense cell side and detecting the current on the sense cell side. Such a semiconductor device is applied to, for example, a load driving device that supplies a large current flowing to the main cell side to a load.

このように、パワーMOSFET20をメインセルとセンスセルとに分割する構造としても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の半導体装置では、保護ダイオード30を備えていない図を示してあるが、必要に応じて備えるようにしても構わない。   Thus, even when the power MOSFET 20 is divided into the main cell and the sense cell, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In the semiconductor device according to the present embodiment, the protection diode 30 is not provided. However, the protection device 30 may be provided as necessary.

(第8実施形態)
本発明の第8実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第7実施形態に示した半導体装置に対して更に温度センサを備えたものであり、その他に関しては第7実施形態と同様である。
(Eighth embodiment)
An eighth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of the present embodiment is further provided with a temperature sensor with respect to the semiconductor device shown in the seventh embodiment, and the others are the same as those of the seventh embodiment.

図12は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示すように、大電力回路部R2にパワーMOSFET20と隣接するように温度センサ60が備えられている。温度センサ60は、例えばp型層61とn型層62による複数のPNダイオードにて構成されており、PNダイオードの温度特性に基づいてパワーMOSFET20の温度検出を行う。そして、温度センサ60で検出された温度に基づいて、例えば小電力回路部R1に備えられた信号処理回路で各種演算を行い、パワーMOSFET20の駆動状態を制御することで過昇温を防止するなどの処理を行う。   FIG. 12 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in the figure, a temperature sensor 60 is provided in the large power circuit R2 so as to be adjacent to the power MOSFET 20. The temperature sensor 60 is composed of, for example, a plurality of PN diodes including a p-type layer 61 and an n-type layer 62, and detects the temperature of the power MOSFET 20 based on the temperature characteristics of the PN diode. Then, based on the temperature detected by the temperature sensor 60, for example, various calculations are performed by the signal processing circuit provided in the small power circuit unit R1, and the driving state of the power MOSFET 20 is controlled to prevent overheating. Perform the process.

温度センサ60は、大電力を消費する素子ではないため、小電力回路部R1側に備えることもできるが、大電力回路部R2側に備えるようにすることで、パワーMOSFET20の温度をより近い場所で検出できるため、より正しくパワーMOSFET20の温度を検出することが可能となる。   Since the temperature sensor 60 is not an element that consumes a large amount of power, the temperature sensor 60 can be provided on the small power circuit unit R1 side. However, by providing the temperature sensor 60 on the large power circuit unit R2 side, the temperature of the power MOSFET 20 is closer. Therefore, the temperature of the power MOSFET 20 can be detected more correctly.

このように、パワーMOSFET20の温度を検出する温度センサ60を備えるような構造においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   Thus, even in a structure including the temperature sensor 60 that detects the temperature of the power MOSFET 20, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第9実施形態)
本発明の第9実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第8実施形態に示した温度センサ60の配置場所を変更したものであり、その他に関しては第8実施形態と同様である。
(Ninth embodiment)
A ninth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device according to the present embodiment is obtained by changing the location of the temperature sensor 60 shown in the eighth embodiment, and is otherwise the same as that of the eighth embodiment.

図13は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。また、図14は、図13にかかる半導体装置の上面レイアウト図である。これらの図に示すように、大電力回路部R2のうち、パワーMOSFET20が備えられた支持層2の表面上に、温度センサ60を備えている。温度センサ60は、酸化膜などの絶縁膜63を介して支持層2の表面上に形成されている。   FIG. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 14 is a top layout view of the semiconductor device according to FIG. As shown in these drawings, a temperature sensor 60 is provided on the surface of the support layer 2 provided with the power MOSFET 20 in the large power circuit portion R2. The temperature sensor 60 is formed on the surface of the support layer 2 via an insulating film 63 such as an oxide film.

このように、パワーMOSFET20が形成されている支持層2の表面上に温度センサ60を形成することもできる。このようにすれば、第8実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、より温度センサ60をパワーMOSFET20に近づけることが可能となり、より正しくパワーMOSFET20の温度を検出することが可能となる。   Thus, the temperature sensor 60 can also be formed on the surface of the support layer 2 on which the power MOSFET 20 is formed. In this way, not only the same effects as in the eighth embodiment can be obtained, but also the temperature sensor 60 can be brought closer to the power MOSFET 20 and the temperature of the power MOSFET 20 can be detected more correctly.

(第10実施形態)
本発明の第10実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に示した半導体装置と同様の構造を、SOI基板4として基板全体がSOI構造とされたものではなく、部分的にSOI構造が形成されたものを用いて構成したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様である。
(10th Embodiment)
A tenth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of the present embodiment has the same structure as that of the semiconductor device shown in the first embodiment, but the SOI substrate 4 is not the whole substrate having the SOI structure, but the one having a partially formed SOI structure. The other components are the same as those in the first embodiment.

図15は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。第1実施形態では、SOI基板4として、支持層2の上に埋込酸化膜3を介してSOI層1が構成されたSOI構造が全面に形成されたものを用いているが、本実施形態では、図15に示されるように小電力回路部R1のみがSOI構造とされたものを用いている。このため、小電力回路部R1と大電力回路部R2との間には段差が形成されておらず、それぞれの表面が同一平面となっている。このように、SOI基板4として、部分的にSOI構造が構成されたいわゆる部分SOI基板を用いることもできる。   FIG. 15 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. In the first embodiment, the SOI substrate 4 is formed by forming an SOI structure in which the SOI layer 1 is formed on the entire surface of the support layer 2 via the buried oxide film 3. Then, as shown in FIG. 15, only the low power circuit portion R1 has an SOI structure. For this reason, no step is formed between the small power circuit portion R1 and the large power circuit portion R2, and the respective surfaces are in the same plane. As described above, a so-called partial SOI substrate in which an SOI structure is partially configured can be used as the SOI substrate 4.

図16、図17は、図15に示す本実施形態の半導体装置の製造工程を示した断面図である。本実施形態の半導体装置の製造方法は、概ね第1実施形態の半導体装置の製造方法と同じであるが、下記の点において異なっている。   16 and 17 are cross-sectional views showing manufacturing steps of the semiconductor device of this embodiment shown in FIG. The semiconductor device manufacturing method of the present embodiment is generally the same as the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment, but differs in the following points.

具体的には、図16(a)に示す工程において、バルク状のシリコン基板8を用意したのち、このシリコン基板8の表面から図2(b)と同様の工程を行うことによりトレンチ分離部7を形成する。そして、図16(b)に示す工程において、小電力回路部R1以外を図示しないマスクにて覆った後、そのマスクの上から酸素イオンをイオン注入する。例えば、ドーズ量を1〜10×1017cm-3程度、注入エネルギーを50〜500eVとしている。これにより、小電力回路部R1において、シリコン基板8の表面から所定深さの位置に酸素イオンが注入された状態となる。 Specifically, in the step shown in FIG. 16A, a bulk silicon substrate 8 is prepared, and then the same process as that in FIG. Form. In the step shown in FIG. 16B, after covering the portions other than the low power circuit portion R1 with a mask (not shown), oxygen ions are implanted from above the mask. For example, the dose is about 1 to 10 × 10 17 cm −3 and the implantation energy is 50 to 500 eV. Thereby, in the low power circuit portion R1, oxygen ions are implanted at a predetermined depth from the surface of the silicon substrate 8.

続いて、図17(a)に示す工程において、熱処理工程を行う。例えば、1200〜1400℃の温度で5時間程度加熱する。この熱処理工程により、シリコン基板8のうち小電力回路部R1に注入された酸素イオンが近くのシリコンと酸化反応して埋込酸化膜3が形成され、この埋込酸化膜3によってシリコン基板8が上下に分離される。これらのうち、上側がSOI層1になり、下側および大電力回路部R1などが支持基板2として機能する。   Subsequently, a heat treatment step is performed in the step shown in FIG. For example, heating is performed at a temperature of 1200 to 1400 ° C. for about 5 hours. By this heat treatment step, oxygen ions implanted into the small power circuit portion R1 in the silicon substrate 8 are oxidized with nearby silicon to form the buried oxide film 3, and the buried oxide film 3 forms the silicon substrate 8 into the buried oxide film 3. Separated up and down. Among these, the upper side is the SOI layer 1, and the lower side and the high-power circuit unit R 1 function as the support substrate 2.

この後は、第1実施形態で示した図3以降の各製造工程を行うことにより、図17(b)に示すように、本実施形態の半導体装置が完成する。なお、本実施形態では、図16(a)、(b)に示すように、トレンチ分離部7を形成した後に埋込絶縁膜3を形成する場合について説明したが、これらの形成順序を逆にし、埋込絶縁膜3を形成してからトレンチ分離部7を形成するようにしても良い。   Thereafter, by performing each manufacturing process from FIG. 3 shown in the first embodiment, the semiconductor device of this embodiment is completed as shown in FIG. 17B. In the present embodiment, as shown in FIGS. 16A and 16B, the case where the buried insulating film 3 is formed after the trench isolation portion 7 is formed has been described. Alternatively, the trench isolation portion 7 may be formed after the buried insulating film 3 is formed.

(第11実施形態)
本発明の第11実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第10実施形態に対して埋込酸化膜3を複数層形成したものであり、その他に関しては第10実施形態と同様である。
(Eleventh embodiment)
An eleventh embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of the present embodiment is obtained by forming a plurality of buried oxide films 3 with respect to the tenth embodiment, and is otherwise the same as the tenth embodiment.

図18は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、埋込酸化膜3を2層に分けて形成している。各層の厚みは、任意であるが、合計膜厚が第10実施形態に示した1層からなる埋込酸化膜3と同じになっていれば、耐圧設計上は同等の耐圧を得ることができる。   FIG. 18 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, in this embodiment, the buried oxide film 3 is formed in two layers. The thickness of each layer is arbitrary, but if the total film thickness is the same as that of the single buried oxide film 3 shown in the tenth embodiment, an equivalent breakdown voltage can be obtained in terms of breakdown voltage design. .

このように、埋込酸化膜3を複数層形成しても良い。なお、このような複数層の埋込酸化膜3の形成は、上述した第10実施形態の図16(b)に示す工程で説明した酸素イオンのイオン注入のエネルギーを変化させ、注入される深さを制御することにより行うことができる。   Thus, a plurality of buried oxide films 3 may be formed. The formation of the buried oxide film 3 having a plurality of layers changes the ion implantation energy described in the step shown in FIG. 16B of the tenth embodiment and changes the implantation depth. This can be done by controlling the thickness.

(第12実施形態)
本発明の第12実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対してパワーMOSFET20の構造を変更したものであり、その他に関しては第10実施形態と同様である。
(Twelfth embodiment)
A twelfth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of the present embodiment is obtained by changing the structure of the power MOSFET 20 with respect to the first embodiment, and is otherwise the same as that of the tenth embodiment.

図19は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、パワーMOSFET20が形成された位置において、支持層2をスーパージャンクション構造、具体的には、n+型層28aとp型層28bとが交互に順番に配置された構造としている。n+型層28aは、トレンチゲート構造と対応した位置、すなわちn+型ソース領域22の下方位置に形成され、p型層28bは各トレンチゲート構造の間に形成されている。このようなスーパージャンクション構造とすることにより、パワーMOSFET20の非作動時にはn+型層28aとp型層28bとにより構成されたPN接合部に伸びる空乏層によって電流経路をピンチオフできるため、よりパワーMOSFET20の高耐圧化を図ることができる。また、パワーMOSFETの作動時には空乏層が縮小され、高濃度なn+型層28aを通じて電流を流すことができるため、低オン抵抗化を図ることができる。 FIG. 19 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, in this embodiment, at the position where the power MOSFET 20 is formed, the support layer 2 has a super junction structure, specifically, n + -type layer 28a and p-type layer 28b are alternately arranged in order. The structure is arranged in The n + type layer 28a is formed at a position corresponding to the trench gate structure, that is, at a position below the n + type source region 22, and the p type layer 28b is formed between the trench gate structures. With such a super junction structure, when the power MOSFET 20 is not in operation, the current path can be pinched off by the depletion layer extending to the PN junction formed by the n + -type layer 28a and the p-type layer 28b. The withstand voltage can be increased. Further, when the power MOSFET is operated, the depletion layer is reduced, and a current can flow through the high concentration n + -type layer 28a, so that a low on-resistance can be achieved.

(第13実施形態)
本発明の第13実施形態について説明する。本実施形態では、上記各実施形態のように小電流回路部R1と大電流回路部R2に対して様々な素子を作り込んだときの配線構造について説明する。
(13th Embodiment)
A thirteenth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a wiring structure when various elements are formed in the small current circuit portion R1 and the large current circuit portion R2 as in the above embodiments will be described.

図20は、第8実施形態のように、パワーMOSFET20のメインセルとセンスセルとに分割した構造にすると共に、温度センサ60を備えた構造における配線構造の一例を示した断面図である。ただし、本実施形態では、温度センサ60を小電力回路部R1に備えた構造としてある。   FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of a wiring structure in a structure provided with a temperature sensor 60 while being divided into a main cell and a sense cell of the power MOSFET 20 as in the eighth embodiment. However, in the present embodiment, the temperature sensor 60 is provided in the low power circuit unit R1.

この図に示されるように、トレンチ分離部7によって分離された各部と小電力回路部R1に備えられた信号処理回路との電気的な接続は、Al等の金属などで構成された導電体の配線層70とその上に形成された層間絶縁膜71とを組として、少なくとも1組の配線層70および層間絶縁膜71とにより行われている。本実施形態の場合、温度センサ60と信号処理回路とを接続する組と、パワーMOSFET20のセンスセルと信号処理回路とを接続する組およびメインセルと信号処理回路とを接続する組の3組が積層された構造とされ、最も上層とされたメインセルに接続された組の配線層70は、パワーMOSFET20が形成された領域のほぼ全域上に形成され、n+型ソース領域22と電気的に接続されたソース電極としても働く構造とされている。そして、この配線層70の上に保護膜73を形成しているが、配線層70が露出させられるように部分的に開口させられており、この開口した部分から露出した配線層70をパッドとしてボンディング等により外部との電気的接続が行える構造とされている。 As shown in this figure, the electrical connection between each part separated by the trench isolation part 7 and the signal processing circuit provided in the small power circuit part R1 is made of a conductor made of metal such as Al. The wiring layer 70 and the interlayer insulating film 71 formed thereon are used as a set, and at least one set of the wiring layer 70 and the interlayer insulating film 71 is used. In the case of this embodiment, three sets of a set connecting the temperature sensor 60 and the signal processing circuit, a set connecting the sense cell of the power MOSFET 20 and the signal processing circuit, and a set connecting the main cell and the signal processing circuit are stacked. The set of wiring layers 70 connected to the uppermost main cell is formed on almost the entire region where the power MOSFET 20 is formed, and is electrically connected to the n + -type source region 22. The structure also works as a source electrode. A protective film 73 is formed on the wiring layer 70. The protective film 73 is partially opened so that the wiring layer 70 is exposed, and the wiring layer 70 exposed from the opened portion is used as a pad. The structure can be electrically connected to the outside by bonding or the like.

このように、小電流回路部R1と大電流回路部R2に対して様々な素子を作り込んでも、確実に各素子と信号処理回路との電気的接続が行える。   Thus, even if various elements are formed in the small current circuit portion R1 and the large current circuit portion R2, each element and the signal processing circuit can be securely connected to each other.

(第14実施形態)
本発明の第14実施形態について説明する。本実施形態も、上記各実施形態のように小電流回路部R1と大電流回路部R2に対して様々な素子を作り込んだときの配線構造について説明する。
(14th Embodiment)
A fourteenth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the wiring structure when various elements are formed in the small current circuit portion R1 and the large current circuit portion R2 as in the above embodiments will be described.

本実施形態の場合、第13実施形態のように複数の組の配線層70と層間絶縁膜71を積層する構造ではなく、1組のみで各素子と信号処理回路との電気的接続を行う。   In the case of the present embodiment, each element and the signal processing circuit are electrically connected by only one set rather than a structure in which a plurality of sets of wiring layers 70 and interlayer insulating films 71 are stacked as in the thirteenth embodiment.

図21は、パワーMOSFET20をメインセルとセンスセルとに分割した構造にすると共に、薄膜構造体50および温度センサ60を備えた構造における配線構造の一例を示したレイアウト図である。   FIG. 21 is a layout diagram showing an example of a wiring structure in a structure in which the power MOSFET 20 is divided into a main cell and a sense cell and the thin film structure 50 and the temperature sensor 60 are provided.

この図に示されるように、小電力回路部R1のうち信号処理回路が備えられた領域R1aに隣接するように温度センサ60が形成された領域R1bを配置すると共に、領域R1aに隣接するようにパワーMOSFET20のセンスセルが形成された領域R2aおよびメインセルが形成された領域R2bが形成されている。また、温度センサ60が形成された領域R1bやセンスセルが形成された領域R2aを挟んで信号処理回路が形成された領域R1aの反対側に薄膜構造体50が形成された領域R1cが配置された構造としている。   As shown in this figure, the region R1b in which the temperature sensor 60 is formed is disposed adjacent to the region R1a provided with the signal processing circuit in the low-power circuit unit R1, and so as to be adjacent to the region R1a. A region R2a where the sense cell of the power MOSFET 20 is formed and a region R2b where the main cell is formed are formed. In addition, a structure in which a region R1c in which the thin film structure 50 is formed is disposed on the opposite side of the region R1a in which the signal processing circuit is formed across the region R1b in which the temperature sensor 60 is formed and the region R2a in which the sense cell is formed. It is said.

このような構造において、領域R1aに対して領域R1b、領域R1c、領域R2aおよび領域R2bから引き延ばされる配線層70が互いに重なり合わないようなレイアウトとされている。これにより、1組の導電体の配線層70とその上に形成された層間絶縁膜71のみで各素子と信号処理回路との電気的接続を行うことができる。   In such a structure, the layout is such that the wiring layer 70 extended from the region R1b, the region R1c, the region R2a, and the region R2b does not overlap with the region R1a. As a result, each element and the signal processing circuit can be electrically connected only by one set of the wiring layer 70 of the conductor and the interlayer insulating film 71 formed thereon.

なお、図中領域R2bのうち破線で囲んだ部分が配線層70のうちのソース電極となる領域である。この領域の中央部において保護膜72が開口させられており、外部との電気的な接続を行うことが可能となっている。また、領域R2bのうち、破線で囲まれていない部分が各ゲート電極25と電気的に接続された配線層70である。   In the drawing, a portion surrounded by a broken line in the region R2b is a region to be a source electrode in the wiring layer 70. A protective film 72 is opened at the center of this region, and electrical connection with the outside is possible. In addition, a portion of the region R2b that is not surrounded by a broken line is a wiring layer 70 that is electrically connected to each gate electrode 25.

(他の実施形態)
(1)上記各実施形態では、小電力回路部R1に備えられる信号処理回路を構成する素子の一例としてCMOSを示したが、上述したようにバイポーラトランジスタなどの他の素子を形成しても良い。同様に、大電力回路部R2に備えられる素子として、トレンチゲート構造のMOSFETを例に挙げて説明したが、他の素子であっても構わない。勿論、素子がパワー素子である場合に、特に有効である。また、他の素子としては、他の縦型素子であっても良いし、横型素子であっても良い。
(Other embodiments)
(1) In each of the above embodiments, a CMOS is shown as an example of an element constituting a signal processing circuit provided in the small power circuit unit R1, but as described above, other elements such as a bipolar transistor may be formed. . Similarly, the trench gate structure MOSFET has been described as an example of the element provided in the high-power circuit unit R2, but other elements may be used. Of course, this is particularly effective when the element is a power element. In addition, the other element may be another vertical element or a horizontal element.

(2)第1実施形態では、図3(a)に示す工程において、小電力回路部R1の素子形成を行ってから大電力回路部R2のSOI層1および埋込酸化膜3を除去する工程を行ったが、これらの工程の順序を入れ替えても良い。   (2) In the first embodiment, in the step shown in FIG. 3A, after the element formation of the small power circuit portion R1, the SOI layer 1 and the buried oxide film 3 of the large power circuit portion R2 are removed. However, the order of these steps may be changed.

また、第1実施形態では、図3(a)、(b)に示す工程後に裏面側の研削を行うようにしたが、裏面の研削を行ってから図3(a)、(b)に示す工程を行うようにしても良い。   In the first embodiment, the back side is ground after the steps shown in FIGS. 3A and 3B. However, after the back side is ground, the back side is shown in FIGS. 3A and 3B. You may make it perform a process.

(3)上記各実施形態を適宜組み合せることも可能である。例えば、第2実施形態に示したようにパワーMOSFET20等を多チャンネル化する構造(図5参照)と第3、第4実施形態に示したようにCMOS10の閾値調整電極40を備える構造(図6、図7参照)を組み合わせることができる。また、第1実施形態だけでなく、第2〜第4実施形態の構造、もしくはこれら各実施形態を組み合わせた構造に対して第5実施形態で示した薄膜構造体50(図8、図9参照)を備えるようにしても良い。さらに、第1〜第5実施形態、もしくはこれら各実施形態を組み合わせた構造に対して第6実施形態で示した多重トレンチによる素子分離構造(図10参照)を適用しても良い。   (3) The above embodiments may be combined as appropriate. For example, as shown in the second embodiment, the power MOSFET 20 or the like has a multi-channel structure (see FIG. 5), and as shown in the third and fourth embodiments, the structure includes the threshold adjustment electrode 40 of the CMOS 10 (FIG. 6). , See FIG. 7). In addition to the structure of the first embodiment, the thin film structure 50 shown in the fifth embodiment with respect to the structure of the second to fourth embodiments or a structure combining these embodiments (see FIGS. 8 and 9). ) May be provided. Furthermore, the element isolation structure (see FIG. 10) using multiple trenches shown in the sixth embodiment may be applied to the first to fifth embodiments or a structure in which these embodiments are combined.

(4)上記各実施形態に示したSOI基板4を構成する各材料やSOI基板4に形成される素子を構成する各材料に関しては適宜変更可能である。例えば、上記各実施形態では、SOI基板4の埋込絶縁膜として埋込酸化膜3を用いているが、他の絶縁膜を用いても良い。   (4) The materials constituting the SOI substrate 4 and the materials constituting the elements formed on the SOI substrate 4 shown in the above embodiments can be appropriately changed. For example, in each of the above embodiments, the buried oxide film 3 is used as the buried insulating film of the SOI substrate 4, but another insulating film may be used.

(5)上記各実施形態では、大電力回路部R2において、支持層2の表面側から素子を作り込んだ構造を例に挙げて説明したが、支持層2の裏面側から素子を作り込んだ構造としても構わない。また、このように、支持層2の裏面側から素子を作り込んだ構造とする場合、小電力回路部R1においても、支持層2の裏面側から素子を作り込むことができる。   (5) In each of the above embodiments, in the high-power circuit portion R2, the structure in which the element is formed from the front surface side of the support layer 2 is described as an example. However, the element is formed from the back surface side of the support layer 2. It does not matter as a structure. In addition, when the element is formed from the back side of the support layer 2 as described above, the element can be formed from the back side of the support layer 2 even in the low-power circuit portion R1.

(6)上記各実施形態では、第1領域として小電力回路部R1、第2領域として大電力回路部R2を例に挙げたが、必ずしもこれらを小電力回路と大電力回路にしなければならない訳ではない。ただし、特に、小電力回路をSOI層1に形成し、大電力回路を支持層2に形成するような形態に適用すると好適である。   (6) In each of the above-described embodiments, the low power circuit unit R1 is used as the first region and the high power circuit unit R2 is used as the second region. However, these must always be a low power circuit and a high power circuit. is not. However, it is particularly preferable to apply to a form in which a small power circuit is formed in the SOI layer 1 and a large power circuit is formed in the support layer 2.

(7)上記第10、第11実施形態では、第1実施形態と同様の構造の半導体装置を構成するに当たり、SOI基板4を部分SOI基板とする場合について説明したが、第2〜第9実施形態に対しても小電力回路部R1が形成される領域のみをSOI構造とし、大電力回路部R2が形成される領域を支持基板2のみで構成するような部分SOI基板としても構わない。   (7) In the tenth and eleventh embodiments, the case where the SOI substrate 4 is a partial SOI substrate in configuring the semiconductor device having the same structure as that of the first embodiment has been described. Even in the form, only a region where the small power circuit portion R1 is formed may be an SOI structure, and a region where the high power circuit portion R2 is formed may be a partial SOI substrate including only the support substrate 2.

本発明の第1実施形態にかかる半導体装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す半導体装置の製造工程を示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 1. 図2に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following that of FIG. 2; 図3に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following that of FIG. 3; 本発明の第2実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 5th Embodiment of this invention. 図8に示す半導体装置の上面レイアウト図である。FIG. 9 is a top layout view of the semiconductor device shown in FIG. 8. 本発明の第6実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 9th Embodiment of this invention. 図13に示す半導体装置の上面レイアウト図である。FIG. 14 is a top layout view of the semiconductor device shown in FIG. 13. 本発明の第10実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 10th Embodiment of this invention. 図15に示す半導体装置の製造工程を示した断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device shown in FIG. 15. 図16に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device following that of FIG. 16; 本発明の第11実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13実施形態にかかる半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device concerning 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14実施形態にかかる半導体装置のレイアウト図である。It is a layout diagram of a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…SOI層、2…支持層、2a…p型層、2b…n型層、3…埋込酸化膜、
3…支持層、4…SOI基板、7…トレンチ分離部、8…シリコン基板、
10…CMOS、20…パワーMOSFET、30…保護ダイオード、
40…閾値調整電極、50…薄膜構造体、60…温度センサ、70…配線層、
71…層間絶縁膜、72…保護膜、R1…小電力回路部、R2…大電力回路部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SOI layer, 2 ... Support layer, 2a ... p-type layer, 2b ... n-type layer, 3 ... Embedded oxide film,
3 ... support layer, 4 ... SOI substrate, 7 ... trench isolation part, 8 ... silicon substrate,
10 ... CMOS, 20 ... power MOSFET, 30 ... protection diode,
40 ... threshold adjustment electrode, 50 ... thin film structure, 60 ... temperature sensor, 70 ... wiring layer,
71 ... Interlayer insulating film, 72 ... Protective film, R1 ... Low power circuit part, R2 ... High power circuit part

Claims (20)

支持層(2)上に埋込絶縁膜(3)を介してSOI層(1)が形成されたSOI基板(4)に複数の回路部(R1、R2)を混載してなる半導体装置であって、
前記SOI基板(4)は、前記支持層(2)上に前記埋込絶縁膜(3)を介して前記SOI層(4)が残された第1領域(R1)と、前記支持層(2)上に前記埋込絶縁膜(3)および前記SOI層(4)が形成されていない第2領域(R2)とを有し、前記SOI層(1)と前記埋込絶縁膜(3)および前記支持層(2)を貫通するように形成されたトレンチ分離部(7)にて前記第1領域(1)と前記第2領域(R2)とが絶縁分離されており、
前記第1領域(1)では前記SOI層(1)に前記複数の回路部(R1、R2)のうちの一部を構成する素子が形成され、前記第2領域(R2)では前記支持層(2)に前記複数の回路部(R1、R2)のうちの一部を構成する素子が形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a plurality of circuit portions (R1, R2) are mixedly mounted on an SOI substrate (4) having an SOI layer (1) formed on a support layer (2) via a buried insulating film (3). And
The SOI substrate (4) includes a first region (R1) in which the SOI layer (4) is left on the support layer (2) via the buried insulating film (3), and the support layer (2). ) On the buried insulating film (3) and the second region (R2) where the SOI layer (4) is not formed. The SOI layer (1), the buried insulating film (3), and The first region (1) and the second region (R2) are insulated and separated by a trench isolation portion (7) formed so as to penetrate the support layer (2).
In the first region (1), an element constituting a part of the plurality of circuit portions (R1, R2) is formed in the SOI layer (1), and in the second region (R2), the support layer ( 2) In 2), an element constituting a part of the plurality of circuit portions (R1, R2) is formed.
前記第1領域(R1)と前記第2領域(R2)との間には、前記SOI層(1)および前記埋込酸化膜(3)の厚み分の段差が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   A step corresponding to the thickness of the SOI layer (1) and the buried oxide film (3) is formed between the first region (R1) and the second region (R2). The semiconductor device according to claim 1. 前記SOI基板(4)は、前記第1領域(R1)にのみ前記埋込絶縁膜(3)が形成されており、前記第2領域(R2)には前記埋込絶縁膜(3)が形成されていない部分SOI基板であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   In the SOI substrate (4), the buried insulating film (3) is formed only in the first region (R1), and the buried insulating film (3) is formed in the second region (R2). 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a partial SOI substrate that has not been formed. 前記埋込絶縁膜(3)は、前記第1領域(R1)に複数層備えられていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 3, wherein the buried insulating film (3) is provided in a plurality of layers in the first region (R1). 前記第1領域(R1)には信号処理回路が形成されており、前記第2領域(R2)には前記信号処理回路よりも大電力とされる大電力回路が形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の半導体装置。   A signal processing circuit is formed in the first region (R1), and a high power circuit having a higher power than the signal processing circuit is formed in the second region (R2). The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4. 前記大電力回路としてパワー素子(20)が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 5, wherein a power element (20) is formed as the high power circuit. 前記第2領域(R2)は、前記トレンチ分離部(7)にて複数の領域に分割されており、分割されたそれぞれの領域に前記パワー素子(20)が形成されることで、多チャンネル化されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。   The second region (R2) is divided into a plurality of regions by the trench isolation part (7), and the power element (20) is formed in each of the divided regions, thereby increasing the number of channels. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor device is formed. 前記パワー素子(20)を絶縁分離する前記トレンチ分離部(7)は多重トレンチとされていることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置。   8. The semiconductor device according to claim 6, wherein the trench isolation part (7) for insulatingly isolating the power element (20) is a multiple trench. 前記パワー素子(20)は、前記支持層(2)の表裏を貫通するように電流を流す縦型素子とされており、前記トレンチ分離部(7)にてメインセルと該メインセルに流れる電流に比例した電流が流されるセンスセルに分割されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。   The power element (20) is a vertical element that allows a current to pass through the front and back of the support layer (2), and a current flowing in the main cell and the main cell in the trench isolation part (7). 7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor device is divided into sense cells through which a current proportional to the current flows. 前記第2領域(R2)における前記支持層(2)には、前記パワー素子(20)の温度を検出する温度センサ(60)が備えられており、前記パワー素子(20)と前記温度センサ(60)との間にも前記トレンチ分離部(7)が配置されることで絶縁分離されていることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。   The support layer (2) in the second region (R2) is provided with a temperature sensor (60) for detecting the temperature of the power element (20), and the power element (20) and the temperature sensor ( 60. The semiconductor device according to claim 9, wherein the trench isolation portion (7) is also insulated and isolated from the semiconductor device 60). 前記第2領域(R2)における前記支持層(2)のうち前記パワー素子(20)が配置された箇所において、該支持層(2)の表面上に絶縁膜(63)を介して前記パワー素子(20)の温度を検出する温度センサ(60)が備えられていることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。   In the support layer (2) in the second region (R2), the power element (20) is disposed on the surface of the support layer (2) via an insulating film (63) at the place where the power element (20) is disposed. The semiconductor device according to claim 9, further comprising a temperature sensor (60) for detecting the temperature of (20). 前記第1領域(R1)において、前記SOI層(1)内にCMOS(10)が形成されており、前記第1領域(R1)と対応する位置の前記支持層(2)には、前記CMOS(10)の閾値調整電極(40)が電気的に接続されていることを特徴とする請求項5ないし11のいずれか1つに記載の半導体装置。   In the first region (R1), a CMOS (10) is formed in the SOI layer (1). The support layer (2) at a position corresponding to the first region (R1) includes the CMOS (10). The semiconductor device according to any one of claims 5 to 11, wherein the threshold adjustment electrode (40) of (10) is electrically connected. 前記第1領域(R1)において、前記SOI層(1)内にCMOS(10)が形成されていると共に、前記SOI層(1)および前記埋込絶縁膜(3)を貫通して前記支持層(2)と電気的に接続された前記CMOS(10)の閾値調整電極(40)が形成されており、前記CMOS(10)と前記閾値調整電極(40)とは前記SOI層(1)に形成された絶縁膜(41)にて絶縁分離されていることを特徴とする請求項5ないし11のいずれか1つに記載の半導体装置。   In the first region (R1), a CMOS (10) is formed in the SOI layer (1), and the support layer penetrates the SOI layer (1) and the buried insulating film (3). The threshold adjustment electrode (40) of the CMOS (10) electrically connected to (2) is formed, and the CMOS (10) and the threshold adjustment electrode (40) are formed on the SOI layer (1). The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device is insulated and separated by the formed insulating film (41). 前記閾値調整電極(40)に電気的に接続された支持層(2)には、p型層(2a)とn型層(2b)とによるPN接合が形成されており、前記閾値調整電極(40)は前記p型層(2a)に電気的に接続されていることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置。   The support layer (2) electrically connected to the threshold adjustment electrode (40) has a PN junction formed by a p-type layer (2a) and an n-type layer (2b), and the threshold adjustment electrode ( The semiconductor device according to claim 13, wherein 40) is electrically connected to the p-type layer (2a). 前記第1領域(R1)の前記SOI層(1)および前記支持層(2)は複数の領域に絶縁分離されており、該複数の領域それぞれの前記SOI層(1)に前記CMOS(10)が備えられ、前記複数の領域それぞれの前記支持層(2)に対して前記閾値調整電極(40)がそれぞれ備えられていることを特徴とする請求項12ないし14のいずれか1つに記載の半導体装置。   The SOI layer (1) and the support layer (2) in the first region (R1) are insulated and separated into a plurality of regions, and the CMOS (10) is formed on the SOI layer (1) in each of the plurality of regions. The threshold adjustment electrode (40) is provided for the support layer (2) in each of the plurality of regions, respectively, and the threshold adjustment electrode (40) is provided. Semiconductor device. 前記SOI基板(4)には前記SOI層(1)と前記埋込絶縁膜(3)にて構成される薄膜構造体(50)が備えられており、該薄膜構造体(50)が前記第1領域(R1)および前記第2領域(R2)にて囲まれていることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1つに記載の半導体装置。   The SOI substrate (4) is provided with a thin film structure (50) composed of the SOI layer (1) and the buried insulating film (3), and the thin film structure (50) is the first thin film structure (50). 16. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is surrounded by one region (R1) and the second region (R2). 前記薄膜構造体(50)は、前記SOI層(1)を凹ませた凹部(51)と、該凹部(51)の底面および前記埋込絶縁膜(3)とにより構成されるダイアフラム(52)とを有してなるセンサもしくはマイクであることを特徴とする請求項16に記載の半導体装置。   The thin film structure (50) includes a diaphragm (52) configured by a recess (51) in which the SOI layer (1) is recessed, a bottom surface of the recess (51), and the embedded insulating film (3). The semiconductor device according to claim 16, wherein the semiconductor device is a sensor or a microphone including SOI層(1)が支持層(2)上に埋込絶縁膜(3)を介して貼り合わされたSOI基板(4)に複数の回路部(R1、R2)を混載してなる半導体装置の製造方法であって、
前記SOI基板(4)を用意する工程と、
前記SOI基板(4)に対して、前記SOI層(1)および前記埋込絶縁膜(3)を貫通して前記支持層(2)まで達するトレンチ(5)を形成したのち、該トレンチ(5)に絶縁膜(6)を埋め込むことにより、少なくとも第1領域(R1)と第2領域(R2)に分離するトレンチ分離部(7)を形成する工程と、
前記SOI基板(4)における前記第1領域(R1)に対して素子形成する工程と、
前記第2領域(R2)における前記SOI層(1)および前記埋込絶縁膜(3)を除去する工程と、
前記第2領域(R2)における前記支持層(2)に対して素子形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Manufacture of a semiconductor device in which a plurality of circuit portions (R1, R2) are mixedly mounted on an SOI substrate (4) in which an SOI layer (1) is bonded onto a support layer (2) via a buried insulating film (3). A method,
Preparing the SOI substrate (4);
A trench (5) that reaches the support layer (2) through the SOI layer (1) and the buried insulating film (3) is formed in the SOI substrate (4), and then the trench (5 ) Embedding the insulating film (6) in the step of forming a trench isolation portion (7) that separates at least the first region (R1) and the second region (R2);
Forming an element for the first region (R1) in the SOI substrate (4);
Removing the SOI layer (1) and the buried insulating film (3) in the second region (R2);
Forming a device on the support layer (2) in the second region (R2).
SOI層(1)が支持層(2)上に埋込絶縁膜(3)を介して形成されたSOI基板(4)に複数の回路部(R1、R2)を混載してなる半導体装置の製造方法であって、
バルク状のシリコン基板(8)に対して酸素イオンを注入した後、熱処理工程を行うことにより、シリコン基板(8)に埋込絶縁膜(3)を形成し、該埋込絶縁膜(3)を挟んでSOI層(1)および支持基板(2)を備えるSOI構造を構成することで、前記SOI基板(4)を構成する部分SOI基板を用意する工程と、
前記SOI基板(4)に対して、前記SOI層(1)および前記埋込絶縁膜(3)を貫通して前記支持層(2)まで達するトレンチ(5)を形成したのち、該トレンチ(5)に絶縁膜(6)を埋め込むことにより、前記SOI構造とされた位置に配置される第1領域(R1)と前記SOI構造とされてない位置に配置される第2領域(R2)に分離するトレンチ分離部(7)を形成する工程と、
前記SOI基板(4)における前記第1領域(R1)に対して素子形成する工程と、
前記第2領域(R2)における前記支持層(2)に対して素子形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Manufacturing of a semiconductor device in which a plurality of circuit portions (R1, R2) are mixedly mounted on an SOI substrate (4) in which an SOI layer (1) is formed on a support layer (2) via a buried insulating film (3). A method,
After implanting oxygen ions into the bulk silicon substrate (8), a heat treatment process is performed to form a buried insulating film (3) on the silicon substrate (8). The buried insulating film (3) Preparing a partial SOI substrate constituting the SOI substrate (4) by configuring an SOI structure including an SOI layer (1) and a support substrate (2) with a sandwiched therebetween,
A trench (5) that reaches the support layer (2) through the SOI layer (1) and the buried insulating film (3) is formed in the SOI substrate (4), and then the trench (5 ) Is embedded into the first region (R1) disposed at the position where the SOI structure is formed and the second region (R2) disposed at the position where the SOI structure is not formed. Forming a trench isolation (7) to be performed;
Forming an element for the first region (R1) in the SOI substrate (4);
Forming a device on the support layer (2) in the second region (R2).
前記部分SOI基板を用意する工程では、前記シリコン基板(8)に対して前記酸素イオンを注入する際のエネルギーを制御することにより、複数段異なる深さに前記酸素イオンが注入されるようにすることで、前記埋込絶縁膜(3)が複数層形成されるようにすることを特徴とする請求項19に記載の半導体装置の製造方法。   In the step of preparing the partial SOI substrate, the oxygen ions are implanted at different depths by controlling energy when the oxygen ions are implanted into the silicon substrate (8). The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein the buried insulating film is formed in a plurality of layers.
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