專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成有構(gòu)成從基帶區(qū)域到RF(高頻)區(qū)域的模擬電路、數(shù)字電路或模擬數(shù)字混載電路的半導(dǎo)體元件及半導(dǎo)體電路的半導(dǎo)體器件，特別涉及一種防止元件之間、以及元件組之間的信號(hào)干擾的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，對(duì)于在便攜式電話、便攜式信息終端等中使用的模塊的小型化、低成本化的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。為了應(yīng)對(duì)此要求，正在不斷推進(jìn)芯片布圖的面積縮小、高頻及基帶的單芯片化、以及數(shù)字模擬混載芯片化。但是，在具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，由于增大了元件之間、元件組之間或芯片之間的信號(hào)干擾、并阻礙了信號(hào)處理，所以必須采取良好的隔離對(duì)策。
作為以這樣的確保隔離為目的被報(bào)道的有關(guān)元件分離的現(xiàn)有技術(shù)，有記載在非專利文獻(xiàn)1中的半導(dǎo)體器件。如圖1所示，在此半導(dǎo)體器件中，在p型硅襯底1000上形成的、電阻率比該p型硅襯底低的n型半導(dǎo)體層中，形成有由基極1001、集電極1003及發(fā)射極1002構(gòu)成的雙極晶體管。此外，在半導(dǎo)體層內(nèi)形成有相對(duì)于半導(dǎo)體層表面垂直的深度方向上的溝槽1004，該溝槽1004之間隔著該雙極晶體管，并且在溝槽1004中埋入絕緣物。此外，此溝槽1004形成為到達(dá)硅襯底1000。
在具有這樣結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，利用溝槽1004來(lái)防止相對(duì)于半導(dǎo)體層表面向平行的橫方向上的信號(hào)干擾。此外，在形成了雙極晶體管的區(qū)域、即由2個(gè)溝槽1004夾著的元件區(qū)域的下方，設(shè)有由pn結(jié)耗盡層形成的電容，因此還能夠防止向深度方向的信號(hào)干擾。其結(jié)果，可確保隔離度。
此外，作為有關(guān)元件分離的其它現(xiàn)有技術(shù)，有在非專利文獻(xiàn)2中記載的半導(dǎo)體器件。如圖2所示，此半導(dǎo)體器件中，在電阻率為1kΩcm以上的硅襯底1101內(nèi)，形成了用于形成半導(dǎo)體元件的阱區(qū)域1102。
在具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，由于在半導(dǎo)體元件的周?chē)O(shè)有由pn結(jié)耗盡層形成的電容，所以，能夠防止在襯底內(nèi)設(shè)置的兩個(gè)半導(dǎo)體元件之間的信號(hào)干擾。此外，由于半導(dǎo)體元件周?chē)囊r底的電阻率高，所以能夠使在襯底中傳播的信號(hào)衰減。其結(jié)果，能夠確保隔離度。
此外，作為有關(guān)元件分離的其它現(xiàn)有技術(shù)，有記載在專利文獻(xiàn)1中的半導(dǎo)體器件。如圖3所示，在該半導(dǎo)體器件中，在硅襯底1200內(nèi)形成在內(nèi)部埋入絕緣物的溝槽1203、電阻率為1kΩcm以上的高電阻層1201和電阻率比高電阻層1201小的低電阻層1202，在由溝槽1203夾著的低電阻層1202內(nèi)，形成了半導(dǎo)體元件1204。
在具有這樣結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，由于在半導(dǎo)體元件之間形成了1個(gè)溝槽，所以可防止在相對(duì)于硅襯底表面平行的橫方向上的信號(hào)干擾。此外，由于半導(dǎo)體元件下方的襯底的電阻率高，所以傳播到溝槽下方、即比規(guī)定深度更深的位置且在橫方向傳播的信號(hào)衰減。其結(jié)果，就可確保隔離度。
非專利文獻(xiàn)1MIKE GOLIO The RF AND MICROWAVE HANDBOOK CRC Press2000 7-51，F(xiàn)igure 7.43。
非專利文獻(xiàn)2小坂大輔、永田 真(神戶大學(xué))、平岡幸生、今西郁夫、前田昌克(松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社)、村坂佳隆、巖田 穆((株)エイアルテック)，CMOSミックストシグナル/RF回路にぉける基板結(jié)合對(duì)策，集積回路研究會(huì)(ICD)，一般講演(実験)。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2004-253633號(hào)公報(bào)但是，通常在模擬電路和數(shù)字電路中，從形成有半導(dǎo)體元件的元件區(qū)域產(chǎn)生的信號(hào)，通過(guò)襯底、襯底表面或形成于襯底表面附近的寄生電容和電阻，傳播到其它的元件區(qū)域。此信號(hào)對(duì)于信號(hào)產(chǎn)生元件以外的元件、電路或芯片來(lái)說(shuō)就成為噪聲，使其它部位的信號(hào)質(zhì)量劣化。特別地，此問(wèn)題隨模塊的布圖面積縮小、模擬數(shù)字混載芯片化及RF(高頻)區(qū)域的單一芯片化的推進(jìn)而變得更加顯著。
但是，在非專利文獻(xiàn)1記載的半導(dǎo)體器件中，利用由pn結(jié)耗盡層引起的電容來(lái)防止向元件區(qū)域下方的信號(hào)傳播，所以，在信號(hào)中使用例如800MHz以上的RF信號(hào)的情況下，就不能確保足夠高的阻抗。其結(jié)果，通過(guò)溝槽下方的襯底區(qū)域信號(hào)容易在橫方向進(jìn)行傳輸，此傳播信號(hào)再度向上方傳輸而產(chǎn)生串?dāng)_。因此，在此半導(dǎo)體器件中不能確保良好的隔離度。
此外，在非專利文獻(xiàn)2記載的半導(dǎo)體器件中也同樣，利用由pn結(jié)耗盡層引起的電容來(lái)防止向其它半導(dǎo)體元件的信號(hào)傳播，所以，在信號(hào)中使用800MHz以上的RF信號(hào)的情況下，同樣不能確保足夠高的阻抗。其結(jié)果，就會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_，在此半導(dǎo)體器件中也不能實(shí)現(xiàn)良好的隔離度。
再者，在非專利文獻(xiàn)2及專利文獻(xiàn)1中記載的半導(dǎo)體器件中，在襯底內(nèi)的半導(dǎo)體元件周?chē)纬筛唠娮杪实膮^(qū)域，就會(huì)使從半導(dǎo)體元件泄漏并在襯底中傳播的信號(hào)衰減，抑制串?dāng)_，但是，如果越提高襯底電阻率，則從襯底產(chǎn)生的熱噪聲也增大。而且，在半導(dǎo)體襯底表面形成的半導(dǎo)體元件，會(huì)通過(guò)襯底寄生電容來(lái)拾取此熱噪聲，所以半導(dǎo)體元件的信號(hào)品質(zhì)會(huì)劣化。此外，如果襯底電阻率高則容易形成晶體缺陷，因此，容易引起因pn結(jié)漏電流引起的閂鎖，所以電路工作不穩(wěn)定。
此外，雖然在專利文獻(xiàn)1記載的半導(dǎo)體器件中，還通過(guò)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)半導(dǎo)體元件之間形成1個(gè)溝槽來(lái)抑制信號(hào)干擾，但是，在需要更加良好的隔離度的情況下，此布圖仍存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而提出，其第1目的在于提供一種半導(dǎo)體器件，可抑制噪聲引起的信號(hào)品質(zhì)的劣化，并且降低因閂鎖引起的電路誤操作，同時(shí)能確保良好的隔離度。
此外，本發(fā)明的第2目的在于，提供一種能提高隔離度的半導(dǎo)體器件。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括第1層，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成，電阻率比10Ωcm大、且比1kΩcm??；第2層，在上述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的表面?zhèn)惹椅挥谏鲜龅?層上方形成；2個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路，在上述第2層內(nèi)或上述第2層之上形成；以及分離區(qū)域，位于上述2個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路之間，形成在上述半導(dǎo)體襯底內(nèi)、且從上述半導(dǎo)體襯底的表面到達(dá)上述第1層，將上述2個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路電分離。在此，上述半導(dǎo)體元件也可以是數(shù)字電路元件。
由此，通過(guò)分離區(qū)域及高電阻的第1層來(lái)防止在半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路產(chǎn)生的噪聲的擴(kuò)散，所以，即使對(duì)于800MHz以上的RF信號(hào)來(lái)說(shuō)，也能夠確保良好的隔離度。此外，由于規(guī)定第1層的電阻率為大于10Ωcm、小于1kΩcm的電阻率，所以能夠抑制熱噪聲及閂鎖的發(fā)生。其結(jié)果，能夠降低電路的誤操作并抑制信號(hào)品質(zhì)劣化，因此，能夠抑制信號(hào)品質(zhì)的劣化，并且既降低電路誤操作，同時(shí)確保了良好的隔離度。
此外，也可以是，上述兩個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路之間形成2個(gè)上述分離區(qū)域。
由此，通過(guò)2個(gè)分離區(qū)域能夠抑制半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路間的信號(hào)干擾，所以能夠提高隔離度。
此外，也可以是，還具有在上述第2層內(nèi)的上述2個(gè)分離區(qū)域之間形成的、電阻率比上述第2層大的高電阻區(qū)域。
由此，通過(guò)高電阻區(qū)域能夠抑制半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路間的信號(hào)干擾，所以能夠提高隔離度。
此外，也可以是，還具有在上述第2層內(nèi)的上述2個(gè)分離區(qū)域之間形成的、電位固定且電阻率比上述第2層小的低電阻區(qū)域。
由此，能夠通過(guò)低電阻區(qū)域向外部排出噪聲，所以能夠提高隔離度。
此外，也可以是，作為上述2個(gè)分離區(qū)域中的一個(gè)的第1分離區(qū)域包圍著1個(gè)上述半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路形成；作為上述2個(gè)分離區(qū)域中的另一個(gè)的第2分離區(qū)域包圍著上述第1分離區(qū)域形成。
由此，能夠增加鄰接的半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路間的距離，所以能夠提高由高電阻率的第1層引起的信號(hào)衰減效果，能夠提高隔離度。
此外，也可以是，還具有與上述第2層連接地形成在上述第1層內(nèi)、且與上述第1層不同導(dǎo)電型的埋入層。
由此，在半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路的下方形成pn結(jié)耗盡層，所以能夠提高隔離度。
此外，也可以是，還具有與上述第2層連接地形成在上述第1層內(nèi)、且電阻率比上述第1層小的埋入?yún)^(qū)域。
由此，能夠通過(guò)低電阻率的埋入?yún)^(qū)域向外部排出噪聲，并且能夠提高隔離度。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，能夠抑制因噪聲引起的信號(hào)品質(zhì)的劣化，且降低電路的誤操作的同是，又確保良好的隔離度。此外，既可以抑制芯片面積的增大，又能夠降低因閂鎖導(dǎo)致的電路的誤操作。即，既能夠維持穩(wěn)定的電路工作，又能夠使半導(dǎo)體器件小型化。再有，這些效果不受頻帶、使用器件或系統(tǒng)的限定。


圖1是表示非專利文獻(xiàn)1中記載的現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是表示非專利文獻(xiàn)2中記載的現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖3是表示專利文獻(xiàn)1中記載的現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖5是表示對(duì)于頻率為100MHz的RF信號(hào)的隔離度與電阻率(第1層的電阻率)之間依賴關(guān)系的曲線圖。
圖6是表示對(duì)于頻率為1GHz的RF信號(hào)的隔離度與電阻率(第1層的電阻率)之間依賴關(guān)系的曲線圖。
圖7是表示熱噪聲與電阻率(第1層的電阻率)之間依賴關(guān)系的曲線圖。
圖8是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖9(a)是本發(fā)明的第3實(shí)施方式半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖9(b)是同一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的剖面圖(沿圖9(a)的A-A′線的剖面圖)。
圖10(a)是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖10(b)是同一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的剖面圖(沿圖10(a)的A-A′線的剖面圖)。
圖11(a)是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖11(b)是同一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的剖面圖(圖11(a)的A-A′線的剖面圖)。
圖12是表示實(shí)驗(yàn)中使用的第1測(cè)試類型的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖13是表示實(shí)驗(yàn)中使用的第2測(cè)試類型的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖14是表示實(shí)驗(yàn)中使用的第3測(cè)試類型的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖15是表示第1層電阻率為10Ωcm時(shí)的第1、第2、第3測(cè)試類型的隔離度與頻率之間依賴關(guān)系的曲線圖。
圖16是表示第1層電阻率為100Ωcm時(shí)的第1、第2、第3測(cè)試類型的隔離度與頻率之間依賴關(guān)系的曲線圖。
圖17是表示第1層電阻率為1kΩcm時(shí)的第1、第2、第3測(cè)試類型的隔離度與頻率之間依賴關(guān)系的曲線圖。
圖18是表示第1層電阻率為2kΩcm時(shí)的第1、第2、第3測(cè)試類型的隔離度與頻率之間依賴關(guān)系的曲線圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明51 S1端口 53 S2端口100 半導(dǎo)體襯底103 第1層105 第2層 109、1204 半導(dǎo)體元件111 溝槽型絕緣區(qū)域213 第1埋入層215 第2埋入層 311 第1溝槽型絕緣區(qū)域321 第2溝槽型絕緣區(qū)域 417 高電阻區(qū)域511 第3溝槽型絕緣區(qū)域 521 第4溝槽型絕緣區(qū)域1000、1101、1200 硅襯底 1001 基極1002 發(fā)射極 1003 集電極1004、1203 溝槽 1102 阱區(qū)1201 高電阻層 1202 低電阻層
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件。
(第1實(shí)施方式)圖4是表示第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的剖面圖。
此半導(dǎo)體器件中，在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成有第1層103、第2層105及溝槽型絕緣區(qū)域111。
第1層103是在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成的、具有大于10Ωcm、且小于1kΩcm的高電阻率的第1導(dǎo)電型的高電阻襯底。
第2層105是在半導(dǎo)體襯底100的表面?zhèn)惹椅挥诘?層103的上方形成的、具有比第1層103小的低電阻率例如1Ωcm的低電阻率的第2導(dǎo)電型的低電阻襯底。在第2層105的規(guī)定部位內(nèi)，形成有多個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路(以下，單稱為半導(dǎo)體元件)109。再有，作為半導(dǎo)體元件109，例如可以是模擬電路、數(shù)字電路或RF電路等的集成電路，雙極晶體管、或MOS晶體管等有源元件，或者電阻、電感或電容器等無(wú)源元件。
此時(shí)，第1層103及第2層105既可以通過(guò)外延生長(zhǎng)法形成，也可以通過(guò)向襯底內(nèi)的離子注入來(lái)形成。
溝槽型絕緣區(qū)域111處于包圍半導(dǎo)體元件109的位置，將兩個(gè)半導(dǎo)體元件109電隔離。溝槽型絕緣區(qū)域111由具有從半導(dǎo)體襯底100的表面橫切第2層105并在相對(duì)于半導(dǎo)體襯底100表面垂直的深度方向上延伸而分?jǐn)嗟?層105的、到達(dá)第1層103的深度例如3微米(μm)的深度，并且在內(nèi)部埋入絕緣物的溝槽構(gòu)成。
在具有上述這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，由于半導(dǎo)體器件109工作，產(chǎn)生信號(hào)(對(duì)其他元件或電路來(lái)說(shuō)是噪聲)或者因信號(hào)引起的噪聲，如果不采取任何對(duì)策，此信號(hào)或其引起的噪聲就會(huì)向與半導(dǎo)體襯底100的表面平行的橫方向和深度方向擴(kuò)散。
但是，在上述半導(dǎo)體器件中，由于包圍半導(dǎo)體元件109形成溝槽型絕緣區(qū)域111，所以能夠抑制信號(hào)或其引起的噪聲向橫方向的傳播。此外，不能通過(guò)溝槽型絕緣區(qū)域111向橫方向傳播的信號(hào)或其引起的噪聲，只能通過(guò)向深度方向的路徑，但由于溝槽型絕緣區(qū)域111形成為從襯底表面到達(dá)第1層103，所以，在深度方向的信號(hào)路徑中存在高電阻率(大于10Ωcm、且小于1kΩcm的電阻率)的第1層103，向深度方向傳播的信號(hào)或其引起的噪聲就通過(guò)第1層103被衰減。因此，利用此結(jié)構(gòu)，就能夠確保良好的隔離度。
但是，雖然電路誤操作的原因之一是存在閂鎖，但其原因是pn結(jié)的漏電電流流過(guò)襯底電阻，將襯底電壓提高提升ΔV(＝襯底電阻×漏電流)。此時(shí)，硅襯底的電阻率越高，則具有越大的晶體缺陷，因此襯底的高電阻化就成為漏電流增加的原因。因此，在為確保良好的隔離度而使襯底成為高電阻化的情況下，由于規(guī)定上述ΔV的襯底電阻及漏電流的兩個(gè)值增大，所以就容易引起閂鎖，容易引起電路誤操作。
此時(shí)，在上述半導(dǎo)體器件中，由于布圖中固定襯底電位的部位的位置越遠(yuǎn)離半導(dǎo)體元件，則漏電流流過(guò)的路徑變長(zhǎng)，所以襯底電阻就會(huì)增大。此外，如果此部位的面積小，寄生電阻就會(huì)增加。因此，作為抑制產(chǎn)生閂鎖方法，考慮在半導(dǎo)體元件附近設(shè)置固定足夠大面積的襯底電位的部位的方法。但是，此方法結(jié)果會(huì)導(dǎo)致芯片面積增大。
此外，電阻是產(chǎn)生熱噪聲的原因，噪聲電壓VT由VT＝(4kTBR)1/2決定。在此，k表示玻耳茲曼常數(shù)(J/K)，B表示噪聲帶寬(Hz)，T表示絕對(duì)溫度(K)，R表示電阻值(Ω)。并且，襯底電阻引起的熱噪聲通過(guò)襯底的寄生電容附加在半導(dǎo)體元件上。因此，在為了確保良好的隔離度而使襯底高電阻化的情況下，如上式所示，襯底電阻率越高，則熱噪聲就越大，由于在半導(dǎo)體元件上附加了大量的噪聲，所以信號(hào)品質(zhì)的劣化就會(huì)增大。
因此，為了減少電路的誤操作并抑制信號(hào)的品質(zhì)劣化，就必須使襯底電阻不增大到必要值以上。
在上述半導(dǎo)體器件中，從表示對(duì)于頻率為100MHz的RF信號(hào)的隔離度與電阻率(第1層103的電阻率)之間依賴關(guān)系的圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線圖可知，對(duì)于頻率100MHz的RF信號(hào)來(lái)說(shuō)，隔離度與襯底電阻率成正比地增加，但在電阻率為1kΩcm以上時(shí)就會(huì)飽和。此外，從表示對(duì)于頻率1GHz的RF信號(hào)的隔離度與電阻率(第1層103的電阻率)之間依賴關(guān)系的圖6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線圖可知，隨著RF信號(hào)的頻率增大，使隔離度飽和的電阻率就會(huì)降低，在具有電阻率100Ωcm的襯底和具有電阻率1kΩcm的襯底中，隔離效果沒(méi)有差別。即，在上述半導(dǎo)體器件中，對(duì)于頻率為100MHz以上的RF信號(hào)來(lái)說(shuō)，以比電阻率1kΩcm小的規(guī)定電阻值為界，即電阻率進(jìn)一步增大，隔離度也不會(huì)有改善。
此外，從表示熱噪聲與電阻率(第1層103)之間依賴關(guān)系的圖7的實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線圖可知，由襯底電阻引起的熱噪聲電壓與襯底電阻率成正比地增大。因此，當(dāng)襯底電阻率設(shè)定為1kΩcm以上時(shí)，隔離度就會(huì)飽和，并且會(huì)產(chǎn)生僅噪聲增大這樣的不良。此外，如前所述，還會(huì)使電路誤操作的主要因素增加。再有，在圖7中，熱噪聲表示以第1層103的電阻率為10Ωcm時(shí)的熱噪聲為基準(zhǔn)的、偏離該基準(zhǔn)的熱噪聲的劣化量。
此外，從圖5、圖6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線圖可知，在第1層103的電阻率為通常的半導(dǎo)體襯底的電阻率即10Ωcm附近的情況下，電阻越高，就越能提高隔離效果。
如果考慮以上結(jié)果，通過(guò)將高電阻襯底即第1層103的電阻率的下限設(shè)為通常半導(dǎo)體襯底的電阻率即10Ωcm、上限設(shè)定為1kΩcm，就可以對(duì)頻率100MHz以上的RF信號(hào)確保良好的隔離度，同時(shí)能夠減少電路的誤操作，抑制信號(hào)的品質(zhì)劣化。
此時(shí)，即使對(duì)于大于頻率1GHz的RF信號(hào)，隔離度在約100Ωcm的電阻率下飽和，所以，也可以將第1層103的電阻率下限設(shè)為100Ωcm，由此，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)良好的隔離度。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件，能夠抑制因噪聲引起的信號(hào)品質(zhì)的劣化，并且既能夠降低因閂鎖引起的電路的誤操作，同時(shí)能夠確保良好的隔離度。此外，既能夠抑制芯片面積的增大，又能夠降低因閂鎖引起的電路的誤操作。
再有，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件中，在第2層105內(nèi)形成了半導(dǎo)體元件109，但也可以在第2層105之上形成半導(dǎo)體元件109。
(第2實(shí)施方式)
圖8是表示第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的剖面圖。
此半導(dǎo)體器件與第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件不同之處在于，包括在第1層103內(nèi)形成的第1埋入層213、和在第2層105內(nèi)形成的第2埋入層215。
第1埋入層213是與第2層105連接地形成、且電阻率比第1埋入層103低的第2導(dǎo)電型的低電阻層。
第2埋入層215是位于溝槽型絕緣區(qū)域111和半導(dǎo)體元件109之間并包圍著半導(dǎo)體元件109、且電阻率比第1層103低的第2導(dǎo)電型的低電阻率層。第2埋入層215具有從半導(dǎo)體襯底100的表面橫切第2層105并在深度方向延伸而分?jǐn)嗟?層105、并且到達(dá)第1埋入層213的深度。
此時(shí)，通過(guò)在第1層103及第2層105內(nèi)埋入例如P型雜質(zhì)(硼(B)、鋁(Al)、鈣(Ga)及銦(In)等)的離子而形成第1埋入層213及第2埋入層215。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體元件109被低電阻的第1埋入層213及第2埋入層215包圍。因此，通過(guò)將第1埋入層213及第2埋入層215連接到外部的地線(未圖示)，將噪聲向外部排出，因此，能夠提高隔離度。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件，由于在半導(dǎo)體元件109下方的第1埋入層213和第1層103之間形成pn結(jié)耗盡層，所以就能夠提高隔離度。
(第3實(shí)施方式)圖9(a)是第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的平面圖，圖9(b)是該半導(dǎo)體器件的剖面圖(沿圖9(a)的A-A′線的剖面圖)。
此半導(dǎo)體器件與第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件不同之處在于，在兩個(gè)半導(dǎo)體元件109之間形成了多個(gè)溝槽型絕緣區(qū)域，即第1溝槽型絕緣區(qū)域311及第2溝槽型絕緣區(qū)域321。
第1溝槽型絕緣區(qū)域311及第2溝槽型絕緣區(qū)域321位于分別包圍不同的半導(dǎo)體元件109的位置，將包圍的半導(dǎo)體元件109與其它的半導(dǎo)體元件109電隔離。第1溝槽型絕緣區(qū)域311及第2溝槽型絕緣區(qū)域321由從半導(dǎo)體襯底100的表面橫切第2層105并在深度方向延伸來(lái)分?jǐn)嗟?層105、且具有到達(dá)第1層103的深度例如3微米(μm)深度的內(nèi)部埋入絕緣物的溝槽構(gòu)成。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件，分別用不同的溝槽型絕緣區(qū)域包圍多個(gè)半導(dǎo)體元件109，因此，能夠可靠地抑制元件間的信號(hào)干擾，所以能夠提高隔離度。
(第4實(shí)施方式)圖10(a)是第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的平面圖，圖10(b)是該半導(dǎo)體器件的剖面圖(沿圖10(a)的A-A′線的剖面圖)。
此半導(dǎo)體器件與第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件不同之處在于，在包圍不同的半導(dǎo)體元件109的2個(gè)溝槽型絕緣區(qū)域之間形成有高電阻區(qū)域417。
高電阻區(qū)域417是在第2層105內(nèi)位于第1溝槽型絕緣區(qū)域311及第2溝槽型絕緣區(qū)域321之間而形成的、電阻率比第1層103及第2層105高的高電阻層(例如，氧化層)。此時(shí)，高電阻區(qū)域417也可以具有從半導(dǎo)體襯底100的表面開(kāi)始橫切第2層105并在深度方向上延伸來(lái)分?jǐn)嗟?層105、并達(dá)到第1層103的深度。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件，在分別包圍兩個(gè)半導(dǎo)體元件109的第1溝槽型絕緣區(qū)域311和第2溝槽型絕緣區(qū)域321之間的第2層105內(nèi)，形成具有比第1層103和第2層105高的電阻率的高電阻區(qū)域417。因此，能夠可靠地抑制元件間的信號(hào)干擾，所以能夠提高隔離度。
而且，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件中，在2個(gè)溝槽型絕緣區(qū)域間的第2半導(dǎo)體層105內(nèi)形成了高電阻區(qū)域417。但是，例如也可以通過(guò)向第2層105高濃度摻雜第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)、或者在第2層105上方形成金屬層，在2個(gè)溝槽型絕緣區(qū)域間的第2層105內(nèi)，同高電阻區(qū)域417一起、或者替代高電阻區(qū)域417而形成電阻率比第2層105低且電位固定的低電阻區(qū)域。由此，能夠向外部排出噪聲，就能夠與形成有高電阻區(qū)域的情況相同地提高隔離度。
(第5實(shí)施方式)圖11(a)是第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的平面圖，圖11(b)是該半導(dǎo)體器件的剖面圖(沿圖11(a)的A-A′線的剖面圖)。
此半導(dǎo)體器件與第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件不同之處在于，形成有雙重包圍半導(dǎo)體元件109的多個(gè)溝槽型絕緣區(qū)域，即第3溝槽型絕緣區(qū)域511及第4溝槽型絕緣區(qū)域521。
第3溝槽型絕緣區(qū)域511位于包圍半導(dǎo)體元件109的位置，將包圍的半導(dǎo)體元件109與其它的半導(dǎo)體元件109電隔離。第3溝槽型絕緣區(qū)域511由具有從半導(dǎo)體襯底100的表面開(kāi)始橫切第2層105并在深度方向上延伸而分?jǐn)嗟?層105到達(dá)第1層103的深度例如3微米(μm)深度、且在內(nèi)部埋入絕緣物的溝槽構(gòu)成。
第4溝槽型絕緣區(qū)域521位于包圍第3溝槽型絕緣區(qū)域511的位置，將由第3溝槽型絕緣區(qū)域511包圍的半導(dǎo)體元件109與其它半導(dǎo)體元件109電隔離。第4溝槽型絕緣區(qū)域521由具有從半導(dǎo)體襯底100的表面開(kāi)始橫切第2層105并在深度方向上延伸而分?jǐn)嗟?層105到達(dá)第1層103的深度例如3微米(μm)深度、且在內(nèi)部埋入絕緣物的溝槽構(gòu)成如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件，對(duì)于一部分半導(dǎo)體元件，雙重以上地設(shè)置了包圍半導(dǎo)體元件109的溝槽型絕緣區(qū)域。因此，能夠使鄰接的半導(dǎo)體元件間的距離增大，提高高電阻率的第1層引起的信號(hào)衰減效果，所以能夠提高隔離度。
(實(shí)驗(yàn)例)下面，表示第1、第3及第4實(shí)施方式中的半導(dǎo)體器件的實(shí)驗(yàn)例。
作為測(cè)試類型，準(zhǔn)備了如下3個(gè)測(cè)試類型與第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件對(duì)應(yīng)的第1測(cè)試類型，與第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件對(duì)應(yīng)的第3測(cè)試類型，及與第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件對(duì)應(yīng)的第3測(cè)試類型。
第1測(cè)試類型具有如圖12所示的剖面結(jié)構(gòu)。即，第1測(cè)試類型具有用溝槽型絕緣區(qū)域111僅包圍與S1端口51及S2端口53連接的兩個(gè)半導(dǎo)體元件(光電二極管)109中的、同S1端口51連接的半導(dǎo)體元件(光電二極管)109的剖面結(jié)構(gòu)。
第2測(cè)試類型具有如圖13所示的剖面結(jié)構(gòu)。即，第2測(cè)試類型具有用第1溝槽型絕緣區(qū)域311及第2溝槽型絕緣區(qū)域321分別包圍與S1端口51及S2端口53連接的兩個(gè)半導(dǎo)體元件(光電二極管)109的雙方的剖面結(jié)構(gòu)。
第3測(cè)試類型具有如圖14所示的剖面結(jié)構(gòu)。即，第3測(cè)試類型具有用第1溝槽型絕緣區(qū)域311及第2溝槽型絕緣區(qū)域321分別包圍與S1端口51及S2端口53連接的兩個(gè)半導(dǎo)體元件(光電二極管)109的雙方、且在第1溝槽型絕緣區(qū)域311與第2溝槽型絕緣區(qū)域321之間形成了高電阻區(qū)域417的剖面結(jié)構(gòu)。
此時(shí)，作為晶片，使用以標(biāo)準(zhǔn)的0.25μm CMOS混合信號(hào)工藝試制的厚度300μm的晶片，為了與標(biāo)準(zhǔn)的公稱電阻率10Ωcm的高電阻襯底相比較，將第1層103的電阻率設(shè)為100Ωcm、1kΩcm及2kΩcm，第2層105的電阻率設(shè)為1Ωcm，溝槽型絕緣區(qū)域111、第1溝槽型絕緣區(qū)域311及第2溝槽型絕緣區(qū)域321的深度設(shè)為3μm進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
圖15～18是表示對(duì)各測(cè)試類型進(jìn)行的隔離度與頻率之間依賴關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖15表示第1層103的電阻率為10Ωcm時(shí)的各測(cè)試類型的S1端口51和S2端口53之間的隔離度與頻率之間依賴關(guān)系。此外，圖16表示第1層103的電阻率為100Ωcm時(shí)的各測(cè)試類型的S1端口51和S2端口53之間的隔離度與頻率之間依賴關(guān)系。此外，圖17表示第1層103的電阻率為1kΩcm時(shí)的各測(cè)試類型的S1端口51和S2端口53之間的隔離度與頻率之間依賴關(guān)系。此外，圖18表示第1層103的電阻率為2kΩcm時(shí)的各測(cè)試類型的S1端口51和S2端口53之間的隔離度與頻率之間依賴關(guān)系。
從圖15～圖18可知，由于第2測(cè)試類型及第3測(cè)試類型比第1測(cè)試類型隔離度提高5dB～20dB以上，所以，通過(guò)在多個(gè)半導(dǎo)體元件之間形成多個(gè)溝槽型絕緣區(qū)域，就能夠獲得更高的隔離效果。此外，對(duì)于頻率1GHz以上的RF信號(hào)，第3測(cè)試類型比第2測(cè)試類型其隔離度提高5dB左右，所以通過(guò)在溝槽性絕緣區(qū)域之間形成高電阻區(qū)域，對(duì)于1GHz以上的信號(hào)，可知能夠獲得更高的隔離效果。
如上所述，雖然根據(jù)實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，但本發(fā)明并不限定于此實(shí)施方式。在沒(méi)有脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員所構(gòu)思的各種變化實(shí)施方式也應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
工業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠利用于半導(dǎo)體器件，特別是能夠利用于構(gòu)成從基帶區(qū)域到RF區(qū)域的模擬電路、數(shù)字電路或模擬數(shù)字混載電路的半導(dǎo)體元件及半導(dǎo)體電路的半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括第1層，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成，電阻率比10Ωcm大、且比1kΩcm?。坏?層，在上述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的表面?zhèn)惹椅挥谏鲜龅?層上方形成；2個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路，在上述第2層內(nèi)或上述第2層之上形成；以及分離區(qū)域，位于上述2個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路之間，形成在上述半導(dǎo)體襯底內(nèi)、且從上述半導(dǎo)體襯底的表面到達(dá)上述第1層，將上述2個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路電分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在上述2個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路之間形成2個(gè)上述分離區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具有在上述第2層內(nèi)的上述2個(gè)分離區(qū)域之間形成的、電阻率比上述第2層大的高電阻區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具有在上述第2層內(nèi)的上述2個(gè)分離區(qū)域之間形成的、電位固定且電阻率比上述第2層小的低電阻區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述半導(dǎo)體元件是數(shù)字電路元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述半導(dǎo)體元件是數(shù)字電路元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，作為上述2個(gè)分離區(qū)域中的一個(gè)的第1分離區(qū)域包圍著1個(gè)上述半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路形成；作為上述2個(gè)分離區(qū)域中的另一個(gè)的第2分離區(qū)域包圍著上述第1分離區(qū)域形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具有在上述第2層內(nèi)的上述2個(gè)分離區(qū)域之間形成的、電位固定且電阻率比上述第2層小的低電阻區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述半導(dǎo)體元件是數(shù)字電路元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具有與上述第2層連接地形成在上述第1層內(nèi)、且與上述第1層不同導(dǎo)電型的埋入層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還具有與上述第2層連接地形成在上述第1層內(nèi)、且電阻率比上述第1層小的埋入?yún)^(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，上述半導(dǎo)體元件是數(shù)字電路元件。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件能夠抑制因噪聲引起的信號(hào)品質(zhì)的劣化，并且能夠減少因閂鎖引起的電路誤操作，能夠確保良好的隔離度。該半導(dǎo)體器件包括第1層，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成，電阻率比10Ωcm大、且比1kΩcm?。坏?層，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的表面?zhèn)惹椅挥诘?層上方形成；2個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路，在第2層內(nèi)或第2層之上形成；以及溝槽型絕緣區(qū)域，位于2個(gè)半導(dǎo)體元件之間，形成在半導(dǎo)體襯底內(nèi)且從半導(dǎo)體襯底的表面到達(dá)上述第1層，將2個(gè)半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體電路電分離。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1925157SQ20061012191
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者山中未來(lái), 平岡幸生, 石川修 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社