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JP3376209B2 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
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JP3376209B2 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JP3376209B2
JP3376209B2 JP13182496A JP13182496A JP3376209B2 JP 3376209 B2 JP3376209 B2 JP 3376209B2 JP 13182496 A JP13182496 A JP 13182496A JP 13182496 A JP13182496 A JP 13182496A JP 3376209 B2 JP3376209 B2 JP 3376209B2
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diffusion layer
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/102Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H10D62/112Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for preventing surface leakage due to surface inversion layers, e.g. by using channel stoppers

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二重拡散型絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタに関するもので、特にチップ
サイズを拡大することなく従来の二重拡散型絶縁ゲート
電界効果トランジスタと同様の逆耐圧特性を保ち、素子
形成工程を簡略化することに係わる。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の二重拡散型絶縁ゲート電
界効果トランジスタ(Double-diffused MOSFET、
以下DMOSFETと呼ぶ)のチップ終端部の断面図を
示す。チップ終端部には、FETセル領域21の他にチ
ャネルストッパ領域22が設けられている。
【0003】このDMOSトランジスタの製造工程を以
下に説明する。まず、高濃度N+基板1上にN−エピタ
キシャル層2を形成し、N型半導体基板を作成する。こ
の半導体基板の全面にフィールド酸化膜3を形成し、F
ETセル領域21のフィールド酸化膜3を除去する。こ
のとき、チャネルストッパ領域22はフィールド酸化膜
3で覆われたままである。
【0004】その後、FETセル領域21にゲート絶縁
膜6を形成し、ゲート絶縁膜6上に例えばポリシリコン
を堆積させ、リンを拡散させてポリシリコンの抵抗値を
下げる。その後、フォトリソグラフィー技術を用いてパ
ターニングを行いゲート電極7を形成する。
【0005】続いて、N−領域2内にゲート電極7と自
己整合的に例えばボロンをイオン注入し、熱拡散を行い
P型ベース拡散領域4を形成する。その後、レジストを
塗布し、チャネルストッパ領域を開口するようにパター
ニングを行い、チャネルストッパ領域のフィールド酸化
膜を除去する。
【0006】続いて、例えば砒素をイオン注入し、熱拡
散を行い、FETセル領域21にN+ソース拡散領域5
を形成すると同時に、チャネルストッパ領域22にN+
拡散領域9を形成する。
【0007】その後、CVD法により酸化膜を堆積して
層間絶縁膜8を形成し、この層間絶縁膜にコンタクトを
開口して、FETセル領域21のN+ソース拡散領域に
接続されるソース電極11と、チャネルストッパ領域2
2のN+拡散領域9に接続されるドレイン電極10を形
成する。
【0008】このチャネルストッパ領域のN+拡散領域
9は、FETセル領域を取り囲むように設けられ、これ
に接続されたドレイン電極10が周回して配置されてい
る。このチャネルストッパ領域により、ソース・ドレイ
ン間の逆耐圧特性は安定なものにされる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のDMOSFET
において、FETセル領域21はN−型基板とP型ベー
ス拡散領域4とN+型ソース拡散領域5とにより形成さ
れているのに対し、チャネルストッパ領域はN+型ソー
ス拡散領域5と同時に形成されるN+型拡散領域9で形
成されている。上述のように、チャネルストッパ領域の
拡散領域9とFETセル領域のソース拡散領域5とを同
時に形成するために、チャネルストッパ領域にある厚膜
のフィールド酸化膜3を除去する必要がある。したがっ
て、このフィールド酸化膜除去のためのリソグラフィ工
程が1回以上必要となり、工程が複雑になり生産コスト
が上がる。
【0010】本発明は、上記課題に鑑み、チャネルスト
ッパ領域とFETセル領域を同一のリソグラフィ工程で
同時に形成し、従来のドレイン・ソース間の逆耐圧特性
を保ちつつ、素子形成工程を簡略にすることを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、半導体基板と、前記半導体基板の上面に形
成される第1導電型の半導体層と、フィールド絶縁膜に
より離間されて設けられたセル領域及びチャネルストッ
パ領域と、前記セル領域に形成された半導体セルと、前
記チャネルストッパ領域の表面領域に形成され、前記セ
ル領域及び前記フィールド絶縁膜とを囲む第2導電型の
第1不純物拡散層と、前記第1不純物拡散層の表面領域
に形成された第1導電型の第2不純物拡散層と、少なく
とも前記第1不純物拡散層と前記フィールド絶縁膜との
間に形成された第1絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に形
成された第電極と、前記第2不純物拡散層前記第
電極に電気的に接続された電極とを有し、前記第2
電極と前記半導体基板は電気的に接続されるまた、本
発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の
上面に形成される第1導電型の半導体層と、フィールド
絶縁膜により離間されて設けられたセル領域及びチャネ
ルストッパ領域と、前記セル領域に形成されたゲート絶
縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極
と、前記セル領域の表面領域に形成された第2導電型の
ベース拡散領域と、前記ベース拡散領域内に形成された
第1導電型のソース拡散領域と、前記チャネルストッパ
領域の表面領域に形成され、前記セル領域及び前記フィ
ールド絶縁膜とを囲む第2導電型の第1不純物拡散層
と、前記第1不純物拡散層の表面領域に形成された第1
導電型の第2不純物拡散層と、少なくとも前記第1不純
物拡散層と前記フィールド絶縁膜との間に形成された第
1絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に形成された第1電極
と、前記第2不純物拡散層、前記第1電極に電気的に接
続されたドレイン電極とを有し、前記ドレイン電極と前
記半導体基板は電気的に接続される。
【0012】さらに、本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に、セル領域及びチャネルストッパ領
域を離間するよう設けられたフィールド絶縁膜を形成す
る工程と、前記セル領域及びチャネルストッパ領域にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、前記セル領域に形成され
た前記ゲート絶縁膜上に第1のゲート電極を形成する
ともに、前記チャネルストッパ領域に形成されたゲート
絶縁膜及び前記フィールド絶縁膜上に第2のゲート電極
を形成する工程と、前記第1及び第2のゲート電極と自
己整合的にイオン注入をし、熱拡散を行い、第2導電型
の第1不純物拡散層を形成する工程と、前記第1不純物
拡散層の表面領域に、前記第1及び第2のゲート電極と
自己整合的にイオン注入し、第1導電型の第2不純物拡
散層を形成する工程と、少なくとも前記第2のゲート電
極及び前記第2不純物拡散層にコンタクト開口部を有す
る層間絶縁膜を形成する工程と、前記第2のゲート電極
及びチャネルストッパ領域に形成された第2不純物拡散
層を接続する配線を形成する工程とを具備する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明の実施例を示す。
図1は、DMOSFETのチップ終端部の断面を示す。
以下、図2と同一の構成要素には同一の符号を付し、説
明を省略する。
【0014】本発明のDMOSトランジスタの製造工程
を以下に説明する。まず、高濃度N+基板1上にN−エ
ピタキシャル層2を形成して、N型半導体基板を作成す
る。続いて、この半導体基板の全面にフィールド酸化膜
3を形成する。その後、FETセル領域21とチップ終
端領域23のフィールド酸化膜3を除去する。
【0015】続いて、FETセル領域21及びチップ終
端領域23にそれぞれゲート絶縁膜6、16を形成し、
ゲート絶縁膜6、16上に例えばCVD法でポリシリコ
ンを成長させる。その後、フォトリソグラフィー技術を
用いてパターニングを行いゲート電極7、17を形成す
る。この際、チップ終端部のポリシリコン17は、FE
Tセル領域21のゲートポリシリコン7とは分離され、
一部分がフィールド酸化膜3上に存在し、他の部分がゲ
ート酸化膜16上に存在するようにパターニングされ
る。
【0016】その後、ポリシリコン電極7、17をマス
クとしてP型ベース拡散領域4、14及びN型ソース・
ドレイン拡散領域5、15をイオン注入技術と熱拡散技
術を用いて順次形成する。
【0017】続いて、層間絶縁膜8を堆積し、コンタク
トを開口する。チップ終端部23では、コンタクトは、
N型拡散領域15上とポリシリコン電極17上に開けら
れる。その後、Al等の金属をスパッタ法により堆積
し、パターニングして電極を形成する。チップ終端部2
3では、N型拡散領域15とポリシリコン電極17は同
一のドレイン電極10に接続される。
【0018】本実施例において、ドレイン電極に逆バイ
アスが加えられたとき、図3(b)に示すように、チッ
プ終端部のポリシリコン電極17の下のゲート絶縁膜1
6の下の基板に電子が蓄積され、導電型がN−からN+
に変わる。これによりチップ終端部は、図3(a)に示
す従来のチャネルストッパ構造のドレインに逆バイアス
をかけた場合と同様に、チャネルストッパとしての役割
を果たすことが可能になる。図3の12は空乏層を示
し、13は電子の蓄積層を示す。
【0019】チップ終端部のポリシリコン電極は、チャ
ネルストッパとしての役割を果たすように、適正な位置
に適切な長さで配置される必要がある。特に、図4
(a)のAA’で示される、逆バイアスが加えられたと
きに電子が蓄積されてN−基板がN+に変化する蓄積層
13の長さは適切に設定される必要がある。例えば、N
−基板の抵抗率が20Ω・cmである場合、AA’の距
離は15μm以上必要である。この距離が短いと、図4
(b)に示すように、ドレインに逆バイアスが加えられ
たとき、FETセル領域から伸びてきた空乏層12がチ
ップ終端部のP型拡散領域にまで達し、ドレイン・ソー
ス間の逆バイアスリーク電流が発生してしまう。図5
(a)及び図5(b)は、図4(a)及び図4(b)の
逆耐圧特性をそれぞれ示す。なお、チップ終端部のポリ
シリコン電極17は、必ずエッジがフィールド酸化膜3
上になければならない。ポリシリコン電極17がフィー
ルド酸化膜3上にない場合、ポリシリコン電極17とフ
ィールド酸化膜3間にP型の領域が形成されてしまい、
チャネルストッパとしての役割を果たさなくなる。ま
た、逆耐圧信頼性の問題も生じる。以上、Nチャネル型
DMOSFETについて述べたが、Pチャネル型MOS
FETやIGBTについても本発明を適用できる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のDMOS
FETは、FETセルの形成と同時にチップ終端部にM
OS構造のチャネルストッパの機能を果たす領域を形成
することで、従来と同様のドレイン・ソース間の逆耐圧
特性を確保しつつ、製造工程を簡略にし、生産コストを
下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図。
【図2】従来のDMOSFETの断面図。
【図3】DMOSFETに逆バイアス電圧を印加したと
きの状態を示す図。
【図4】DMOSFETに逆バイアス電圧を印加したと
きの状態を示す図。
【図5】逆耐圧特性を示す図。
【符号の説明】
1…高濃度シリコン基板、 2…エピタキシャル層、 3…フィールド絶縁膜、 4…ベース拡散領域、 5…ソース拡散領域、 6…ゲート酸化膜、 7…ゲート電極、 8…層間絶縁膜、 9…拡散領域、 10…ドレイン電極、 11…ソース電極、 12…空乏層、 13…蓄積層。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 記半導体基板の上面に形成される第1導電型の半導体
    層と、 フィールド絶縁膜により離間されて設けられたセル領域
    及びチャネルストッパ領域と、 前記セル領域に形成された半導体セルと、 前記チャネルストッパ領域の表面領域に形成され、前記
    セル領域及び前記フィールド絶縁膜とを囲む第2導電型
    の第1不純物拡散層と、 前記第1不純物拡散層の表面領域に形成された第1導電
    型の第2不純物拡散層と、 少なくとも前記第1不純物拡散層と前記フィールド絶縁
    膜との間に形成された第1絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜上に形成された第電極と、 前記第2不純物拡散層前記第電極に電気的に接続
    れた電極とを有し、前記第2電極と前記半導体基板
    は電気的に接続された半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板と、 記半導体基板の上面に形成される第1導電型の半導体
    層と、 フィールド絶縁膜により離間されて設けられたセル領域
    及びチャネルストッパ領域と、 前記セル領域に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、 前記セル領域の表面領域に形成された第2導電型のベー
    ス拡散領域と、 前記ベース拡散領域内に形成された第1導電型のソース
    拡散領域と、 前記チャネルストッパ領域の表面領域に形成され、前記
    セル領域及び前記フィールド絶縁膜とを囲む第2導電型
    の第1不純物拡散層と、 前記第1不純物拡散層の表面領域に形成された第1導電
    型の第2不純物拡散層と、 少なくとも前記第1不純物拡散層と前記フィールド絶縁
    膜との間に形成された第1絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜上に形成された第電極と、 前記第2不純物拡散層前記第電極に電気的に接続
    れたドレイン電極とを有し、前記ドレイン電極と前記半
    導体基板は電気的に接続された半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第1絶縁膜の1つの端部は、前記フ
    ィールド絶縁膜に接して設けられたことを特徴とする請
    求項または2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第1絶縁膜の他の端部は、前記第1
    不純物拡散層上に設けられ、前記第1絶縁膜上に第2電
    極が設けられたことを特徴とする請求項3に記載の半導
    体装置。
  5. 【請求項5】 前記第2電極の一端は、前記フィールド
    絶縁膜上に形成されたことを特徴とする請求項3または
    4に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記第1導電型の半導体層が20Ω・c
    mである場合、前記第1絶縁膜の長さは、15μm以上
    あることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体
    装置。
  7. 【請求項7】 前記第1電極と前記第電極は、略同電
    位であることを特徴とする請求項1または2に記載の半
    導体装置。
  8. 【請求項8】 半導体基板上に、セル領域及びチャネル
    ストッパ領域を離間するよう設けられたフィールド絶縁
    膜を形成する工程と、 前記セル領域及びチャネルストッパ領域にゲート絶縁膜
    を形成する工程と、 前記セル領域に形成された前記ゲート絶縁膜上に第1の
    ゲート電極を形成するとともに、前記チャネルストッパ
    領域に形成されたゲート絶縁膜及び前記フィールド絶縁
    膜上に第2のゲート電極を形成する工程と、 記第1及び第2のゲート電極と自己整合的にイオン注
    入をし、熱拡散を行い、第2導電型の第1不純物拡散層
    を形成する工程と、 前記第1不純物拡散層の表面領域に、前記第1及び第2
    のゲート電極と自己整合的にイオン注入し、第1導電型
    の第2不純物拡散層を形成する工程と、 少なくとも前記第2のゲート電極及び前記第2不純物拡
    散層にコンタクト開口部を有する層間絶縁膜を形成する
    工程と、 前記第2のゲート電極及びチャネルストッパ領域に形成
    された第2不純物拡散層を接続する配線を形成する工程
    とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9000538B2 (en) 2010-06-30 2015-04-07 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device with equipotential ring contact at curved portion of equipotential ring electrode and method of manufacturing the same

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US9263280B2 (en) 2010-06-30 2016-02-16 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device with equipotential ring contact at curved portion of equipotential ring electrode and method of manufacturing the same
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