JPH0786298A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH0786298A JPH0786298A JP18080593A JP18080593A JPH0786298A JP H0786298 A JPH0786298 A JP H0786298A JP 18080593 A JP18080593 A JP 18080593A JP 18080593 A JP18080593 A JP 18080593A JP H0786298 A JPH0786298 A JP H0786298A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
シリコン・オン・インシュレータ(SOI)構造の半導
体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a silicon-on-insulator (SOI) structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のSOI基板上に形成されたバイポ
ーラトランジスタについて説明する。図8は、シリコン
基板1上に形成された酸化膜20上に、例えば張り合わ
せによって形成したSOI層の所定の位置あるいは、全
面に高濃度N+ 型埋込層6を介して成長したN型エピタ
キシャル層5に、素子分離領域として、酸化膜20まで
達したトレンチの側壁に酸化膜を形成し(図示せず)、
ノンドープ多結晶シリコン膜7aを埋設した構造になっ
ている。また、12a〜cは電極であり、16はマスク
酸化膜である。酸化膜20と、ノンドープ多結晶シリコ
ン膜7aによって、素子分離構造が形成されている。従
来技術であるこの様な素子分離構造は、"High-Speed So
ft-Error-Immune ECL Circuits with Fully Isolated T
ransistors" (IEEE Trans. on Electron Devices, vol.
39, No. 3, MARCH 1992) に示されている。この場合、
支持基板としてのシリコン基板1の全面に酸化膜20を
0.5μm形成し、半導体基体となるべきシリコン基板
とはり合わせた後に、パルス印加を行い、そして、熱処
理を施すことで接着する。次に、研磨によって、半導体
基体部分を約2.0μm厚さだけ残す。そして、素子分
離領域のトレンチを酸化膜までシリコンエッチングを行
い、多結晶シリコン膜を埋設することで形成する。ま
た、トランジスタ主要部分は、従来の製造方法であるE
SPERを用いて、作製している。2. Description of the Related Art A conventional bipolar transistor formed on an SOI substrate will be described. FIG. 8 is an N-type epitaxial layer grown on the oxide film 20 formed on the silicon substrate 1 through the high-concentration N + -type buried layer 6 at a predetermined position or on the entire surface of the SOI layer formed by, for example, bonding. An oxide film is formed on the layer 5 as an element isolation region on the sidewall of the trench reaching the oxide film 20 (not shown),
It has a structure in which a non-doped polycrystalline silicon film 7a is buried. Further, 12a to 12c are electrodes, and 16 is a mask oxide film. The oxide film 20 and the non-doped polycrystalline silicon film 7a form an element isolation structure. This kind of element isolation structure, which is a conventional technology, is called "High-Speed So
ft-Error-Immune ECL Circuits with Fully Isolated T
ransistors "(IEEE Trans. on Electron Devices, vol.
39, No. 3, MARCH 1992). in this case,
An oxide film 20 having a thickness of 0.5 μm is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 serving as a supporting substrate, and the silicon substrate 1 to be a semiconductor substrate is bonded to the silicon substrate 1, pulse application is performed, and heat treatment is performed to bond the silicon substrate 1 to each other. Next, by polishing, the semiconductor substrate portion is left with a thickness of about 2.0 μm. Then, the trench in the element isolation region is formed by performing silicon etching up to the oxide film and burying a polycrystalline silicon film. The main part of the transistor is the conventional manufacturing method E
It is produced using SPER.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この従来のSOI基板
上のバイポーラトランジスタでは、高速化のために、対
基板間容量Ccsを減らすために、基板1上の酸化膜20
の膜厚を例えば、0.5μm以上の厚さにする必要があ
った。(図9) しかしながら、このような構造において、酸化膜20の
膜厚を厚くすると、トランジスタのコレクタ、すなわ
ち、N+ 型埋込層に、電流が流することにより発生する
熱は、トレンチ部分の側壁に伝わると同時に、底部に向
かって逃げるが、シリコンより熱抵抗が100倍高い酸
化膜20を介しているため、シリコン基板1に伝わりに
くくなり、放熱状態が悪くなり、半導体素子の温度上昇
を高めるという欠点があった。In this conventional bipolar transistor on the SOI substrate, the oxide film 20 on the substrate 1 is formed in order to reduce the capacitance Ccs between the substrates for speeding up.
It was necessary to make the film thickness of 0.5 μm or more, for example. (FIG. 9) However, in such a structure, when the thickness of the oxide film 20 is increased, the heat generated by the current flowing through the collector of the transistor, that is, the N + type buried layer, causes the heat generated in the trench portion to be generated. At the same time as it is transmitted to the side wall, it escapes toward the bottom, but since it passes through the oxide film 20 having a thermal resistance 100 times higher than that of silicon, it is difficult to be transmitted to the silicon substrate 1, the heat dissipation state deteriorates, and the temperature rise of the semiconductor element is prevented. It had the drawback of increasing it.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、第1半導体層
上に形成された第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に形成
された第2半導体層と、前記第2半導体層上に形成され
た第2絶縁層と、前記第2絶縁層上に形成された、第3
半導体層を有する構造において、前記第3半導体層の一
部に、この表面から前記第2絶縁層まで達する絶縁領域
を有する半導体素子を形成し、前記半導体素子外部の前
記第3半導体層の表面から、第2絶縁層を貫通して、底
部が前記第2半導体層に達して形成された溝を有する構
造とし、前記溝の底部に接して埋設された多結晶シリコ
ン膜と、前記多結晶シリコン膜に接続された金属電極
と、を有する半導体装置であり、具体的には、酸化膜の
上の半導体層に形成された半導体装置において、第1半
導体層と、この第1半導体層上に形成された第1酸化膜
と、この第1酸化膜上に形成された第2半導体層と、こ
の第2半導体層上に形成された第2酸化膜と、この第2
酸化膜上に形成したN+ 型埋込層を介して、成長したN
型エピタキシャル層を第3半導体層として、この第3半
導体層中に、絶縁領域で周囲を囲われた半導体素子部
と、この半導体素子部の外に設けられた、前記N型エピ
タキシャル層表面から、第2酸化膜を貫通している溝
と、この溝の底部から埋設したノンドープ多結晶シリコ
ン膜を有し、この溝の表面でこの多結晶シリコン膜と接
続した金属電極を有しているものである。The present invention provides a first insulating layer formed on a first semiconductor layer, a second semiconductor layer formed on the first insulating layer, and a second semiconductor layer on the second semiconductor layer. A second insulating layer formed on the second insulating layer, and a third insulating layer formed on the second insulating layer.
In a structure having a semiconductor layer, a semiconductor element having an insulating region extending from this surface to the second insulating layer is formed in a part of the third semiconductor layer, and the third semiconductor layer is provided outside the semiconductor element. A structure having a groove formed by penetrating the second insulating layer and reaching the second semiconductor layer, the polycrystalline silicon film buried in contact with the bottom of the groove, and the polycrystalline silicon film. A semiconductor device formed on a semiconductor layer above an oxide film, and specifically, a first semiconductor layer and a semiconductor electrode formed on the first semiconductor layer. A first oxide film, a second semiconductor layer formed on the first oxide film, a second oxide film formed on the second semiconductor layer, and a second oxide film formed on the second semiconductor layer.
N grown through the N + type buried layer formed on the oxide film
As the third semiconductor layer, the type epitaxial layer is used as a third semiconductor layer, and in the third semiconductor layer, a semiconductor element portion surrounded by an insulating region and the surface of the N-type epitaxial layer provided outside the semiconductor element portion, It has a groove penetrating the second oxide film, a non-doped polycrystalline silicon film buried from the bottom of this groove, and a metal electrode connected to this polycrystalline silicon film on the surface of this groove. is there.
【0005】[0005]
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。 [実施例1]図1(a)は、本発明の実施例1の半導体
装置の断面図、図1(b)は平面図である。P型シリコ
ン基板1上に第1酸化膜2を有し、この上にN型半導体
層3を有し、この上に薄い第2酸化膜4を形成し、その
上のSOI層として、N型エピタキシャル層5をN+ 型
埋込層6を介して成長し、絶縁領域として、側壁酸化膜
上の側壁窒化膜8を有して、ノンドープ多結晶シリコン
膜7aを埋設した素子分離トレンチ15を有する。ま
た、半導体素子内部には、バイポーラトランジスタのコ
レクタとしてのN+ 型埋込層6と、N+ 型領域9および
P+ 型ベース領域10、N+ 型エミッタ領域11を有し
ている。そして、素子の絶縁領域外部には、ノンドープ
多結晶シリコン膜7bを埋設した放熱用トレンチ14が
形成されている。また、この放熱用トレンチ14の表面
は、金属電極13と接続されている。第1酸化膜2は、
対基板間容量を減らすために約1.0μmの厚さで形成
し、また、N型半導体層3は熱を伝導しやすいように、
約1.0μm以上の厚さを要する。さらに、第2酸化膜
4の厚さはN型半導体層3へ熱伝導しやすくするため
に、0.2μm以下に薄くして形成している。また、図
1(b)のように、放熱トレンチ14および放熱電極1
3を素子周囲にL字型に形成する以外に、素子部周囲を
囲むように形成することもレイアウトの自由度により変
更可能である。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIG. 1A is a sectional view of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is a plan view. A first oxide film 2 is formed on a P-type silicon substrate 1, an N-type semiconductor layer 3 is formed on the first oxide film 2, and a thin second oxide film 4 is formed on the first oxide film 2. Epitaxial layer 5 is grown via N + type buried layer 6, and has side wall nitride film 8 on the side wall oxide film as an insulating region and element isolation trench 15 in which non-doped polycrystalline silicon film 7a is buried. . Further, the semiconductor element has an N + type buried layer 6 as a collector of a bipolar transistor, an N + type region 9, a P + type base region 10 and an N + type emitter region 11 inside. A heat dissipation trench 14 having a non-doped polycrystalline silicon film 7b embedded therein is formed outside the insulating region of the device. The surface of the heat dissipation trench 14 is connected to the metal electrode 13. The first oxide film 2 is
It is formed with a thickness of about 1.0 μm to reduce the capacitance between the substrate and the N-type semiconductor layer 3 so that heat can be easily conducted.
A thickness of about 1.0 μm or more is required. Further, the thickness of the second oxide film 4 is formed to be 0.2 μm or less in order to facilitate heat conduction to the N-type semiconductor layer 3. Further, as shown in FIG. 1B, the heat dissipation trench 14 and the heat dissipation electrode 1
Other than forming the L-shape around the element, the element 3 may be formed so as to surround the periphery of the element portion, depending on the degree of freedom of layout.
【0006】次に、半導体装置の製造方法を説明するた
めの主要工程順を示した略断面図である(a)〜
(c)、及び図3(d)〜(f)、並びに図1(a)
(b)とをあわせて参照して説明する。この実施例1の
バイポーラトランジスタは以下のように形成される。ま
ず、P型シリコン基板1の表面全体を酸化し、第1酸化
膜2約1.0μmに形成する。次に、N型シリコン基板
をはり合わせによって接着した後、研磨によって約2.
0μmまで薄くして、N型シリコン層3を形成する。
[図2(a)] 次に、加速電圧200keV、ドーズ量約0.5×10
18cm-2の酸素イオンの注入を行った後、1280℃以上
の熱処理により、N型シリコン層3内部に第2酸化膜4
を約0.1μmの厚さに形成する。[図2(b)] さらに、トランジスタの埋め込みコレクタとしてのN+
型埋込層6を所定の位置にホトリソグラフィ技術を用い
て、例えば、ヒ素のイオン注入により形成する。その後
N型エピタキシャル層5を成長する。(N型シリコン層
3の上部はこの層に含めている。)[図2(c)] 次に、パターニングによって、素子分離トレンチ15お
よび放熱トレンチ14の部分のシリコンエッチングを行
う。このとき、シリコンと、酸化膜のエッチング比が大
きく、トレンチ底部の第2酸化膜4はエッチングされず
残すことができる。[図3(d)] さらに、窒化膜成長を行った後、イオンエッチングをト
レンチ底部の第2酸化膜4が露出するまで行い、側壁窒
化膜8を残す。そして、ウェットエッチングにより、ト
レンチ底部の第2酸化膜4を除去する。[図3(e)]Next, a schematic cross-sectional view showing the sequence of main steps for explaining a method of manufacturing a semiconductor device is shown in FIGS.
(C), FIG.3 (d)-(f), and FIG.1 (a).
The description will be made with reference to FIG. The bipolar transistor of the first embodiment is formed as follows. First, the entire surface of the P-type silicon substrate 1 is oxidized to form a first oxide film 2 having a thickness of about 1.0 μm. Next, after bonding the N-type silicon substrate by laminating, it is polished to about 2.
The thickness is reduced to 0 μm to form the N-type silicon layer 3.
[FIG. 2 (a)] Next, an acceleration voltage of 200 keV and a dose amount of about 0.5 × 10.
After implanting oxygen ions of 18 cm -2, a second oxide film 4 is formed inside the N-type silicon layer 3 by heat treatment at 1280 ° C. or higher.
To a thickness of about 0.1 μm. [FIG. 2 (b)] Furthermore, N + as an embedded collector of the transistor
The mold burying layer 6 is formed at a predetermined position by photolithography, for example, by ion implantation of arsenic. After that, the N-type epitaxial layer 5 is grown. (The upper portion of the N-type silicon layer 3 is included in this layer.) [FIG. 2 (c)] Next, the element isolation trench 15 and the heat dissipation trench 14 are silicon-etched by patterning. At this time, the etching ratio between silicon and the oxide film is large, and the second oxide film 4 at the bottom of the trench can be left without being etched. [FIG. 3D] Further, after the nitride film is grown, ion etching is performed until the second oxide film 4 at the bottom of the trench is exposed, and the sidewall nitride film 8 is left. Then, the second oxide film 4 at the bottom of the trench is removed by wet etching. [Fig. 3 (e)]
【0007】次に、ノンドープ多結晶シリコン膜を成長
して、素子分離トレンチ15と放熱トレンチ14を埋設
する。なお、ノンドープにすることで誘電率を高くし
て、トレンチ側壁部分の容量を低減できる。そして、エ
ッチバックにより、N型エピタキシャル層5の表面のノ
ンドープ多結晶シリコン膜を除去する。[図3(f)]
その後、コレクタ引き出しとなるN+ 型領域9P+ 型ベ
ース領域10、N+ 型エミッタ領域11を各々拡散もし
くは、イオン注入により、形成した後、全面にマスク酸
化膜16を成長し、コレクタ、ベース、エミッタおよび
放熱トレンチ14上部のマスク酸化膜16をパターニン
グして除去した後、各電極12a〜c,13を形成す
る。[図1(a)] 次に、放熱効果を示すための断面模式図である図4を参
照すると、この実施例1において、バイポーラトランジ
スタに電流が流れて、コレクタであるN+ 型埋込層6に
発熱すると、それは薄い第2酸化膜を介して、N型半導
体層3へ伝わる。そして、N型半導体層3は、放熱トレ
ンチ14に埋設されたノンドープ多結晶シリコン膜7b
と接続しているため、熱が伝わり、さらに、表面に設け
た放熱電極13を介して素子外部に放熱することが可能
となる。さらに、第1酸化膜を、厚く1.0μm以上に
して対基板間容量を低減しても、この放熱効果は維持す
ることが可能である。Next, a non-doped polycrystalline silicon film is grown to fill the element isolation trench 15 and the heat dissipation trench 14. It should be noted that the non-doping makes it possible to increase the dielectric constant and reduce the capacitance of the side wall of the trench. Then, the non-doped polycrystalline silicon film on the surface of the N-type epitaxial layer 5 is removed by etching back. [Fig. 3 (f)]
After that, N + type regions 9P + type base regions 10 and N + type emitter regions 11 to be collector extractions are formed by diffusion or ion implantation, respectively, and then a mask oxide film 16 is grown on the entire surface to collect collector, base, After the mask oxide film 16 on the emitter and the heat dissipation trench 14 is patterned and removed, the electrodes 12a to 12c are formed. [FIG. 1A] Next, referring to FIG. 4 which is a schematic cross-sectional view showing the heat dissipation effect, in the first embodiment, a current flows through the bipolar transistor, and the N + type buried layer as the collector is formed. When the heat is generated at 6, it is transmitted to the N-type semiconductor layer 3 through the thin second oxide film. The N-type semiconductor layer 3 is formed of the non-doped polycrystalline silicon film 7b buried in the heat dissipation trench 14.
Since it is connected to the device, heat is transmitted, and further, it is possible to radiate heat to the outside of the device via the heat dissipation electrode 13 provided on the surface. Further, even if the thickness of the first oxide film is 1.0 μm or more and the capacitance between the substrates is reduced, this heat radiation effect can be maintained.
【0008】[実施例2]次に、本発明の実施例2につ
いて図面を参照して説明する。図7は、本発明の実施例
2の半導体装置の断面図である。P型シリコン基板1上
に、第1酸化膜2、N型半導体層3、第2酸化膜4を有
し、その上にN+ 型埋込層6を介してN型エピタキシャ
ル層5を成長し、SOI層として設け、絶縁領域とし
て、側壁酸化膜上の側壁窒化膜8を有した素子分離トレ
ンチ15を有し、また半導体素子内部にはN+ 型埋込層
6、N+ 型領域9およびD+ 型ベース領域10、N+ 型
エミッタ領域11を有し、素子の絶縁領域外部に、放熱
用トレンチ14が形成されている点は、上記実施例1と
同様である。実施例1と異なるのは、素子分離トレンチ
15と、放熱用トレンチ14を別々に形成することで、
放熱用トレンチ14に、導体膜であるタングステン膜を
埋設している点である。また、素子分離トレンチ15の
底部の第2酸化膜4をエッチングで除去してないため、
埋設する多結晶シリコン膜17はドープしていてもよ
い。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. A first oxide film 2, an N-type semiconductor layer 3 and a second oxide film 4 are formed on a P-type silicon substrate 1, and an N-type epitaxial layer 5 is grown on the first oxide film 2, an N-type buried layer 6 and an N + type buried layer 6. , An SOI layer, and an isolation region having an element isolation trench 15 having a sidewall nitride film 8 on a sidewall oxide film as an insulating region, and an N + type buried layer 6, an N + type region 9 and It is similar to the first embodiment in that it has the D + type base region 10 and the N + type emitter region 11, and the heat dissipation trench 14 is formed outside the insulating region of the element. The difference from the first embodiment is that the element isolation trench 15 and the heat dissipation trench 14 are formed separately,
This is that the tungsten film, which is a conductor film, is buried in the heat dissipation trench 14. Further, since the second oxide film 4 on the bottom of the element isolation trench 15 is not removed by etching,
The embedded polycrystalline silicon film 17 may be doped.
【0009】次に、半導体装置の製造方法を説明するた
めの主要工程順の略断面図である図5(a)〜(c)、
及び図6(d)〜(f)、並びに図5をあわせて参照し
ながら説明する。この実施例2のバイポーラトランジス
タは以下のように形成される。まず、P型シリコン基板
1の表面全体を酸化し、第1酸化膜2を形成し、N型シ
リコン基板をはり合わせて、研磨を行い、N型シリコン
層3を形成する。[図5(a)] 次に、加速電圧200keV、ドーズ量約0.5×10
18cm-2の酸素イオン注入を行い、1280℃以上の熱処
理により、N型シリコン層3の内部に第2酸化膜4を約
0.1μmの厚さに形成する。「図5(b)] さらに、トランジスタの所定の位置に、ホトリソグラフ
ィ技術により、ヒ素のイオン注入により、N+ 型埋込層
6を形成し、次いで、N型エピタキシャル層5を成長す
る。[図5(c)]Next, FIGS. 5A to 5C are schematic cross-sectional views in the order of main steps for explaining the method for manufacturing a semiconductor device.
6 (d) to 6 (f) and FIG. 5 together. The bipolar transistor of the second embodiment is formed as follows. First, the entire surface of the P-type silicon substrate 1 is oxidized to form the first oxide film 2, the N-type silicon substrates are bonded together and polished to form the N-type silicon layer 3. [FIG. 5 (a)] Next, an acceleration voltage of 200 keV and a dose amount of about 0.5 × 10
Oxygen ion implantation of 18 cm -2 is performed, and a second oxide film 4 having a thickness of about 0.1 μm is formed inside the N-type silicon layer 3 by heat treatment at 1280 ° C. or higher. [FIG. 5 (b)] Further, an N + type buried layer 6 is formed at a predetermined position of the transistor by arsenic ion implantation by a photolithography technique, and then an N type epitaxial layer 5 is grown. FIG. 5 (c)]
【0010】次に、パターニングによって、素子分離ト
レンチ15のシリコンエッチングを行う。このとき、シ
リコンと酸化膜のエッチング比が大きく、トレンチ底部
の第2酸化膜4はエッチングされず残すことができる。
[図6(d)] さらに、トレンチ側壁酸化を行い、側壁窒化膜8を成長
し、多結晶シリコン膜17を成長する。エッチバックに
より、表面の多結晶シリコン膜、窒化膜を除去した後
に、窒化膜18をマスクとして、放熱トレンチ14のパ
ターニングを行う。次いで、第2酸化膜4に達するま
で、シリコンエッチングを行う。[図6(e)] さらに、窒化膜成長を行った後、放熱トレンチ14底部
の第2酸化膜4が露出するまで、イオンエッチングを行
い、側壁窒化膜8を残す。そして、ウェットエッチング
により、トレンチ底部の第2酸化膜4を除去する。Next, the element isolation trench 15 is etched by silicon by patterning. At this time, the etching ratio of silicon to the oxide film is large, and the second oxide film 4 at the bottom of the trench can be left without being etched.
[FIG. 6D] Further, trench sidewall oxidation is performed to grow a sidewall nitride film 8 and a polycrystalline silicon film 17. After removing the polycrystalline silicon film and the nitride film on the surface by etch back, the heat dissipation trench 14 is patterned using the nitride film 18 as a mask. Then, silicon etching is performed until the second oxide film 4 is reached. [FIG. 6 (e)] Further, after the nitride film is grown, ion etching is performed until the second oxide film 4 at the bottom of the heat dissipation trench 14 is exposed, and the sidewall nitride film 8 is left. Then, the second oxide film 4 at the bottom of the trench is removed by wet etching.
【0011】次に、ブランケットCVDにより、タング
ステン膜を成長し、エッチバックにより放熱トレンチ1
4内部のみ、タングステン膜19を埋設する[図6
(f)] その後、コレクタ引き出しのN+ 型領域9、P+ 型ベー
ス領域10、N+ 型エミッタ領域11を形成し、全面に
マスク酸化膜16を成長する。そして、コレクタ、ベー
ス、エミッタおよび放熱トレンチ14上部のマスク酸化
膜16をパターニングにより除去した後に、各電極12
a〜c,13を形成する。[図7] この構造は、図1、図2及び図3に示される実施例1よ
りも、パターニングの回数が1回多いが、素子分離トレ
ンチ15の底部の第2酸化膜4を除去する必要が無く、
また、放熱トレンチ14にタングステン膜19のよう
な、より熱伝導の優れた材料を選ぶことが出来る点が優
れている。また、素子分離トレンチ15が、電気的にN
型シリコン層3と接続していないので、素子周辺部分を
含めた対基板間容量をより小さくすることが可能であ
る。Next, a tungsten film is grown by blanket CVD, and the heat dissipation trench 1 is etched back.
The tungsten film 19 is embedded only in the inside of the 4 [FIG.
(F)] Thereafter, an N + type region 9, a P + type base region 10 and an N + type emitter region 11 for leading the collector are formed, and a mask oxide film 16 is grown on the entire surface. Then, after removing the mask oxide film 16 on the collector, the base, the emitter and the heat dissipation trench 14 by patterning, each electrode 12 is removed.
a to c, 13 are formed. [FIG. 7] This structure has one more patterning times than the first embodiment shown in FIGS. 1, 2 and 3, but it is necessary to remove the second oxide film 4 at the bottom of the element isolation trench 15. There is no
Further, it is advantageous that a material having a better heat conduction such as the tungsten film 19 can be selected for the heat dissipation trench 14. Further, the element isolation trench 15 is electrically N
Since it is not connected to the type silicon layer 3, it is possible to further reduce the capacitance to the substrate including the element peripheral portion.
【0012】[0012]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1半導体層上に形成された第1酸化膜、この第1酸化
膜上に形成した第2半導体層、そして、この第2半導体
層上に形成された第2酸化膜、およびこの第2酸化膜上
に形成したエピタキシャル層を半導体基体とした半導体
素子の素子分離領域外部に、このエピタキシャル層の表
面から、第2酸化膜を貫通して底部が第2半導体層に達
してエピタキシャル層中に設けられた溝、およびこの溝
の側面はエピタキシャル層と分離して、この溝の底部か
ら表面までノンドープ多結晶シリコン膜が埋設され、こ
のノンドープ多結晶シリコン膜は表面の放熱電極と接続
している。また、第1酸化膜を1.0μmの厚さに形成
し、第2酸化膜を0.2μm以下の厚さに形成してい
る。その結果、対基板間容量を増加することなく、半導
体素子の放熱効果を上げることが可能となる。酸化膜厚
が1/5になったために、温度上昇率を約20%まで減
少可能である。As described above, according to the present invention,
A first oxide film formed on the first semiconductor layer, a second semiconductor layer formed on the first oxide film, a second oxide film formed on the second semiconductor layer, and the second oxide film. The epitaxial layer formed on the film is provided outside the element isolation region of the semiconductor element having the semiconductor substrate as the semiconductor layer. The formed groove and the side surface of the groove are separated from the epitaxial layer, and a non-doped polycrystalline silicon film is buried from the bottom to the surface of the groove, and the non-doped polycrystalline silicon film is connected to the heat dissipation electrode on the surface. Further, the first oxide film is formed to a thickness of 1.0 μm, and the second oxide film is formed to a thickness of 0.2 μm or less. As a result, the heat dissipation effect of the semiconductor element can be enhanced without increasing the capacitance between the substrate and the substrate. Since the oxide film thickness becomes 1/5, the temperature rise rate can be reduced to about 20%.
【図1】本発明の実施例1を説明するための略断面図で
ある。FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例1の製造方法を説明するための
主要工程順(a)〜(c)の略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in the order of main steps (a) to (c) for explaining the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例1の製造方法を説明するための
主要工程順(d)〜(f)の略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in the order of main steps (d) to (f) for explaining the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例1の作用、効果を説明するため
の断面模式図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the action and effect of the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例2の製造方法を説明するための
主要工程順(a)〜(c)の略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in the order of main steps (a) to (c) for explaining the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例2の製造方法を説明するための
主要工程順(d)〜(f)の略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the order of main steps (d) to (f) for explaining the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施例2を説明するための略断面図で
ある。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the second embodiment of the present invention.
【図8】従来のSOI基板上のバイポーラトランジスタ
を説明するための略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional bipolar transistor on an SOI substrate.
【図9】従来のSOI基板上のバイポーラトランジスタ
の問題点を説明するための断面模式図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining problems of a conventional bipolar transistor on an SOI substrate.
1 P型シリコン基板 2 第1酸化膜 3 N型シリコン層 4 第2酸化膜 5 N型エピタキシャル層 6 N+ 型埋込層 7a,b ノンドープ多結晶シリコン膜 8 側壁窒化膜 9 N+ 型領域 10 P+ 型ベース領域 11 N+ 型エミッタ領域 12a〜c 電極 13 放熱電極 14 放熱トレンチ 15 素子分離トレンチ 16 マスク酸化膜 17 多結晶シリコン膜 18 窒化膜 19 タングステン膜 20 酸化膜1 P-type silicon substrate 2 First oxide film 3 N-type silicon layer 4 Second oxide film 5 N-type epitaxial layer 6 N + type buried layer 7a, b Non-doped polycrystalline silicon film 8 Sidewall nitride film 9 N + type region 10 P + type base region 11 N + type emitter region 12a to c electrode 13 heat dissipation electrode 14 heat dissipation trench 15 element isolation trench 16 mask oxide film 17 polycrystalline silicon film 18 nitride film 19 tungsten film 20 oxide film
Claims (5)
と、前記第1絶縁層上に形成された第2半導体層と、前
記第2半導体層上に形成された第2絶縁層と、前記第2
絶縁層上に形成された、第3半導体層を有する構造にお
いて、前記第3半導体層の一部に、この表面から前記第
2絶縁層まで達する絶縁領域を有する半導体素子を形成
し、前記半導体素子外部の前記第3半導体層の表面か
ら、第2絶縁層を貫通して底部が前記第2半導体層に達
して形成された溝を有する構造とし、前記溝の底部に接
して埋設された多結晶シリコン膜と、前記多結晶シリコ
ン膜に接続された金属電極と、を有することを特徴とす
る半導体装置。1. A first insulating layer formed on a first semiconductor layer, a second semiconductor layer formed on the first insulating layer, and a second insulating layer formed on the second semiconductor layer. And the second
In a structure having a third semiconductor layer formed on an insulating layer, a semiconductor element having an insulating region reaching from the surface to the second insulating layer is formed in a part of the third semiconductor layer, and the semiconductor element A structure having a groove formed by penetrating the second insulating layer from the surface of the external third semiconductor layer to reach the second semiconductor layer at the bottom, and polycrystal embedded in contact with the bottom of the groove. A semiconductor device comprising a silicon film and a metal electrode connected to the polycrystalline silicon film.
に、溝の底部に接して埋設された導体膜と、前記導体膜
に接続された金属電極と、を有することを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。2. A conductive film buried in contact with the bottom of the groove and a metal electrode connected to the conductive film instead of the buried polycrystalline silicon film. The semiconductor device described.
第3半導層の表面から第2絶縁層を貫通して底部が前記
第2半導体層に達して設けられた溝を有することを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。3. A semiconductor device is provided so as to surround the periphery of the semiconductor device.
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a groove that penetrates the second insulating layer from the surface of the third semiconductor layer and has a bottom portion that reaches the second semiconductor layer.
厚いことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装
置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating layer is thicker than the second insulating layer.
純物導入されていないことを特徴とする請求項1記載の
半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the polycrystalline silicon film buried in the groove is not doped with impurities.
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-
1993
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