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JP5535701B2 - Semiconductor integrated device manufacturing method and semiconductor integrated device - Google Patents
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

本発明は、半導体集積装置に関し、特に、多重RESURF(Reduced Surface Field)ラテラル構造を有するMOS(Metal Oxide Semiconductor)型の半導体集積装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor integrated device, and more particularly to a method for manufacturing a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type semiconductor integrated device having a multiple RESURF (Reduced Surface Field) lateral structure.

現在、このような半導体集積装置として、P型の半導体基板上に形成したN型のエピタキシャル層内に、ソース領域及びドレイン領域を夫々司るN型の拡散領域を含むP型拡散層が形成されており、このP型拡散層の下方に、P型埋込拡散層及びN型埋込拡散層が積層形成されている構造を採用したものが提案されている(例えば、特許文献1の図1参照)。かかる半導体集積装置において、N型埋込拡散層は、半導体基板とエピタキシャル層とに跨って形成されている。このN型埋込拡散層とP型埋込拡散層とで形成されるPN接合領域のブレークダウン電圧は、ソース及びドレイン間のブレークダウン電圧よりも低くなるように構築されている。かかる構造により、トランジスタを破壊するような過電圧がドレイン電極に印加された場合には、上記したN型埋込拡散層とP型埋込拡散層とで形成されるPN接合領域がブレークダウンすることになり、過電圧印加に伴うトランジスタの破壊を防ぐことが可能となる。   Currently, as such a semiconductor integrated device, a P-type diffusion layer including an N-type diffusion region that controls a source region and a drain region is formed in an N-type epitaxial layer formed on a P-type semiconductor substrate. A structure in which a P-type buried diffusion layer and an N-type buried diffusion layer are stacked below the P-type diffusion layer has been proposed (see, for example, FIG. 1 of Patent Document 1). ). In such a semiconductor integrated device, the N-type buried diffusion layer is formed across the semiconductor substrate and the epitaxial layer. The breakdown voltage of the PN junction region formed by the N type buried diffusion layer and the P type buried diffusion layer is constructed to be lower than the breakdown voltage between the source and the drain. With this structure, when an overvoltage that destroys the transistor is applied to the drain electrode, the PN junction region formed by the N-type buried diffusion layer and the P-type buried diffusion layer breaks down. Thus, it is possible to prevent the destruction of the transistor due to the application of the overvoltage.

ここで、かかるブレークダウンによってP型埋込拡散層からN型埋込拡散層を介して送出される電流は、ソース領域に形成されているPボディ領域及びソース電極を介してGNDに流れ込んで消費されるようになっている。   Here, the current sent from the P-type buried diffusion layer through the N-type buried diffusion layer by such breakdown flows into the GND via the P body region and the source electrode formed in the source region, and is consumed. It has come to be.

しかしながら、上記の構成では、P型の半導体基板が比較的高抵抗である為、埋込拡散層の電位を確実にGND電位に固定することが出来ず、RESURFP構造の特性を生かしたソース・ドレイン間耐圧の向上を図ることが出来ないという問題があった。   However, in the above configuration, since the P-type semiconductor substrate has a relatively high resistance, the potential of the buried diffusion layer cannot be reliably fixed to the GND potential, and the source / drain utilizing the characteristics of the RESURPP structure is utilized. There was a problem that the breakdown voltage could not be improved.

特開2006−237223号公報JP 2006-237223 A

本発明は、製造工程数を増加させることなく、高い耐圧の半導体集積装置を製造することが可能な半導体集積装置の製造方法、及び半導体集積装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated device manufacturing method and a semiconductor integrated device capable of manufacturing a high breakdown voltage semiconductor integrated device without increasing the number of manufacturing steps.

本発明による半導体集積装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板に半導体集積装置を形成させる半導体集積装置の製造方法であって、前記半導体基板上にチャネルストップ領域及びシンカー領域を形成する為のレジスト膜をパターニングする工程と、前記レジスト膜の側面と前記半導体基板の表面との交叉角を90度未満にすべきテーパー加工処理を前記レジスト膜に施す工程と、前記レジスト膜を介して前記半導体基板の表面に、前記第1導電型の前記チャネルストップ領域を形成させるべきイオン注入処理を施す工程と、前記レジスト膜を介して前記半導体基板の表面から前記チャネルストップ領域の下方に到るまでの領域に、前記第1導電型の前記シンカー領域を形成させるべきイオン注入処理を施す工程と、前記レジスト膜を除去する工程と、前記半導体基板内において前記シンカー領域の下側に接して前記第1導電型の埋込拡散層を形成する工程と、前記半導体基板の表面において前記シンカー領域と前記半導体基板とに跨る前記第1導電型のボディ領域を形成すると共に、前記ボディ領域に接して前記第1導電型とは逆極性の第2導電型の拡散領域を形成する工程と、を含む。   A method for manufacturing a semiconductor integrated device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor integrated device in which a semiconductor integrated device is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type, for forming a channel stop region and a sinker region on the semiconductor substrate. A step of patterning the resist film, a step of applying a taper processing to the cross-sectional angle between the side surface of the resist film and the surface of the semiconductor substrate to be less than 90 degrees, and the resist film through the resist film. An ion implantation process for forming the channel stop region of the first conductivity type on the surface of the semiconductor substrate; and from the surface of the semiconductor substrate to below the channel stop region via the resist film An ion implantation process for forming the sinker region of the first conductivity type in the region, and removing the resist film. A step of forming a buried diffusion layer of the first conductivity type in contact with a lower side of the sinker region in the semiconductor substrate, and straddling the sinker region and the semiconductor substrate on a surface of the semiconductor substrate. Forming a body region of the first conductivity type and forming a diffusion region of a second conductivity type having a polarity opposite to the first conductivity type in contact with the body region.

又、本発明による半導体集積装置は、第1導電型の半導体基板に構築されている半導体集積装置であって、前記半導体基板の表面に形成されている前記第1導電型とは逆極性の第2導電型のウェル領域と、前記ウェル領域の表面に形成されている前記第2導電型の第1拡散領域と、前記第1拡散領域の表面に形成されている第1金属電極と、前記ウェル領域の表面において前記第1拡散領域に接して形成されている第1酸化膜と、前記半導体基板の表面に形成されている前記第2導電型の第2拡散領域と、前記半導体基板の表面において前記第2拡散領域に接して形成されている前記第1導電型のボディ領域と、前記第2拡散領域及び前記ボディ領域各々の表面に跨って形成されている第2金属電極と、前記第1酸化膜、前記ウェル領域、前記半導体基板、前記第2拡散領域各々の表面に跨って形成されているゲート電極膜と、前記半導体基板の表面において前記ボディ領域に接して形成されている第2酸化膜と、前記半導体基板内において前記第2酸化膜の下面に接して形成されている前記第1導電型のチャネルストップ層と、前記半導体基板及び前記ウェル領域の双方に跨って前記半導体基板及び前記ウェル領域内に埋め込まれている前記第1導電型の埋込拡散層と、前記半導体基板内において前記埋込拡散層の上面前記ボディ領域の下部及び前記チャネルストップ層の下面に夫々接し且つ前記チャネルストップ層を覆うように形成されている前記第1導電型のシンカー層と、を備える。 A semiconductor integrated device according to the present invention is a semiconductor integrated device constructed on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and has a polarity opposite to that of the first conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate. A well region of two conductivity type, a first diffusion region of the second conductivity type formed on the surface of the well region, a first metal electrode formed on the surface of the first diffusion region, and the well A first oxide film formed on the surface of the region in contact with the first diffusion region; a second diffusion region of the second conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate; and a surface of the semiconductor substrate. A body region of the first conductivity type formed in contact with the second diffusion region; a second metal electrode formed across the surfaces of the second diffusion region and the body region; and the first Oxide film, well region, front A semiconductor substrate, a gate electrode film formed across the surface of each of the second diffusion regions, a second oxide film formed in contact with the body region on the surface of the semiconductor substrate, and in the semiconductor substrate The first conductivity type channel stop layer formed in contact with the lower surface of the second oxide film, and both the semiconductor substrate and the well region are embedded in the semiconductor substrate and the well region. The first conductivity type buried diffusion layer is formed in the semiconductor substrate so as to be in contact with and cover the upper surface of the buried diffusion layer, the lower portion of the body region, and the lower surface of the channel stop layer. The first conductivity type sinker layer.

本発明においては、第1導電型の半導体基板と第2導電型のウェル領域とに跨って双方内に第1導電型の埋込拡散層を埋め込むことによってソース・ドレイン間耐圧を高めるにあたり、この半導体基板の表面に形成されている拡散領域に接するボディ領域と、埋込拡散層との間に両者を連結するシンカー層(半導体基板よりも電気抵抗が低い)を設けることにより、更なる耐圧向上を図るようにしている。又、上記したシンカー層を形成すべく半導体基板表面に設けるレジスト膜に対して、このレジスト膜の側面と半導体基板の表面との交叉角を90度未満とすべきテーパー加工処理を施すようにしている。これにより、かかるレジスト膜を用いて、チャネルストップ領域形成の為のイオン注入処理と、シンカー領域形成の為のイオン注入処理とを連続して実施することが可能となる。つまり、レジスト膜を交換せずに、チャネルストップ領域形成の為のイオン注入処理と、シンカー領域形成の為のイオン注入処理と、を実行することが可能となる。よって、製造工程数を大幅に増加させることなく、ソース・ドレイン間耐圧を更に高めることが可能となる。   In the present invention, the source-drain breakdown voltage is increased by embedding the first conductivity type buried diffusion layer in both of the first conductivity type semiconductor substrate and the second conductivity type well region. By providing a sinker layer (which has a lower electrical resistance than the semiconductor substrate) between the body region in contact with the diffusion region formed on the surface of the semiconductor substrate and the buried diffusion layer, the breakdown voltage is further improved. I try to plan. In addition, the resist film provided on the surface of the semiconductor substrate to form the sinker layer is subjected to a taper processing in which the crossing angle between the side surface of the resist film and the surface of the semiconductor substrate should be less than 90 degrees. Yes. As a result, it is possible to successively perform an ion implantation process for forming a channel stop region and an ion implantation process for forming a sinker region using such a resist film. That is, the ion implantation process for forming the channel stop region and the ion implantation process for forming the sinker region can be performed without exchanging the resist film. Therefore, the source-drain breakdown voltage can be further increased without significantly increasing the number of manufacturing steps.

図1Aは、本発明による半導体集積装置としてのパワーMOSFETの上面透過図である。図1Bは、図1AのY1−Y1でのパワーMOSFETの断面構造を示す図である。FIG. 1A is a top transparent view of a power MOSFET as a semiconductor integrated device according to the present invention. FIG. 1B is a diagram showing a cross-sectional structure of the power MOSFET at Y1-Y1 in FIG. 1A. 図1A及び図1Bに示すパワーMOSFETの製造手順を示すフロー図である。FIG. 2 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the power MOSFET shown in FIGS. 1A and 1B. パワーMOSFETの製造途中(ステップS1〜S4)における断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section in the middle of manufacture of power MOSFET (step S1-S4). パワーMOSFETの製造途中(ステップS5)における断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure in the middle of manufacture of power MOSFET (step S5). パワーMOSFETの製造途中(ステップS6)における断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure in the middle of manufacture of power MOSFET (step S6). パワーMOSFETの製造途中(ステップS7、S8)における断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure in the middle of manufacture of power MOSFET (step S7, S8). パワーMOSFETの製造途中(ステップS8〜S12)における断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section in the middle of manufacture of power MOSFET (step S8-S12).

半導体基板の表面に形成されている拡散領域に接するボディ領域と、埋込拡散層との間に、半導体基板よりも電気抵抗が低いシンカー層を設ける。又、かかるシンカー層を形成すべく半導体基板表面に設けるレジスト膜に対して、その側面と半導体基板の底面との交叉角を90度未満にすべきテーパー加工処理を施す。   A sinker layer having a lower electrical resistance than the semiconductor substrate is provided between the body region in contact with the diffusion region formed on the surface of the semiconductor substrate and the buried diffusion layer. Further, the resist film provided on the surface of the semiconductor substrate in order to form such a sinker layer is subjected to a taper processing in which the crossing angle between the side surface and the bottom surface of the semiconductor substrate should be less than 90 degrees.

図1A及び図1Bは、本発明による半導体集積装置としてのnチャネル型のパワーMOS(Metal Oxide Semiconductor)FET(Field effect transistor)の構造を示す図である。尚、図1Aは、かかるパワーMOSFETを上面から眺めた際の透過図であり、後述するウェル領域103及び埋込拡散層107の形態のみが抜粋して示されている図である。   1A and 1B are diagrams showing the structure of an n-channel power MOS (Metal Oxide Semiconductor) FET (Field Effect Transistor) as a semiconductor integrated device according to the present invention. Note that FIG. 1A is a transmission diagram when the power MOSFET is viewed from above, and only the forms of a well region 103 and a buried diffusion layer 107, which will be described later, are extracted and shown.

図1A及び図1Bに示すように、pチャネル型の半導体基板101内には、ドレイン領域を担うnチャネル型のウェル領域103(以下、nウェル領域103と称する)が形成されている。尚、nウェル領域103の表面は、半導体基板101の表面と互いに同一面を為すように、この半導体基板101の表面から露出している。   As shown in FIGS. 1A and 1B, an n-channel well region 103 (hereinafter referred to as an n-well region 103) that serves as a drain region is formed in a p-channel semiconductor substrate 101. The surface of the n-well region 103 is exposed from the surface of the semiconductor substrate 101 so as to be flush with the surface of the semiconductor substrate 101.

nウェル領域103の表面部には、この表面から突出した形態にてフィールド酸化膜としてのLOCOS(local oxidation of silicon)酸化膜104が形成されている。LOCOS酸化膜104の一端にはゲート電極膜105、その他端にはnチャネル型のドレイン拡散領域106が形成されている。   A LOCOS (local oxidation of silicon) oxide film 104 as a field oxide film is formed on the surface of the n-well region 103 in a form protruding from the surface. A gate electrode film 105 is formed at one end of the LOCOS oxide film 104, and an n-channel drain diffusion region 106 is formed at the other end.

又、nウェル領域103内において、LOCOS酸化膜104の下方には、pチャネル型の埋込拡散層107(以下、p埋込拡散層107と称する)が形成されている。ドレイン拡散領域106の上面にはドレイン電極108が形成されている。   In the n well region 103, a p-channel buried diffusion layer 107 (hereinafter referred to as a p buried diffusion layer 107) is formed below the LOCOS oxide film 104. A drain electrode 108 is formed on the upper surface of the drain diffusion region 106.

半導体基板101の表面におけるnウェル領域103の近傍には、nチャネル型のソース拡散領域109が形成されている。ゲート電極膜105は、図1Bに示すように、LOCOS酸化膜104、nウェル領域103、半導体基板101及びソース拡散領域109各々の表面に跨って形成されている。又、半導体基板101の表面には、この表面から突出した形態にて、互いに隣接するトランジスタ同士を分離する為のLOCOS酸化膜110が形成されており、このLOCOS酸化膜110とソース拡散領域109との間にpチャネル型のボディ領域111(以下、pボディ領域111と称する)が形成されている。又、金属電極であるソース電極112が、ソース拡散領域109及びpボディ領域111各々の上面に当接して形成されている。尚、LOCOS酸化膜104、ゲート電極膜105、ドレイン拡散領域106、ソース拡散領域109、LOCOS酸化膜110、及びpボディ領域111各々の表面は、酸化膜113で覆われている。   An n-channel source diffusion region 109 is formed in the vicinity of the n-well region 103 on the surface of the semiconductor substrate 101. As shown in FIG. 1B, the gate electrode film 105 is formed across the surfaces of the LOCOS oxide film 104, the n-well region 103, the semiconductor substrate 101, and the source diffusion region 109. Further, a LOCOS oxide film 110 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101 so as to separate adjacent transistors in a form protruding from the surface. The LOCOS oxide film 110 and the source diffusion region 109 are separated from each other. A p-channel body region 111 (hereinafter referred to as p body region 111) is formed between the two. A source electrode 112 that is a metal electrode is formed in contact with the upper surfaces of the source diffusion region 109 and the p body region 111. The surfaces of the LOCOS oxide film 104, the gate electrode film 105, the drain diffusion region 106, the source diffusion region 109, the LOCOS oxide film 110, and the p body region 111 are covered with an oxide film 113.

半導体基板101内において、ソース拡散領域109、LOCOS酸化膜110及びpボディ領域111の下方の領域には、nウェル領域103内に埋め込まれているp埋込拡散層107が、図1Aに示す如くリング状に回り込んだ形態にて形成されている。すなわち、p埋込拡散層107は、図1A及び図1Bに示すように、nウェル領域103と半導体基板101とに跨って両者に埋め込まれてなる一連の埋込拡散層なのである。
又、半導体基板101内において、LOCOS酸化膜110の下面には、pチャネル型の拡散層であるチャネルストップ層115が形成されている。かかるチャネルストップ層115により、n型への反転層の発生を抑えることが出来、LOCOS酸化膜110を介して隣り合うトランジスタ間の表面リーク電流を抑える事が出来る。よって、素子間分離の為に設けられたLOCOS酸化膜110自体のサイズを小さくできるので、高集積化を図ることが可能となる。
In the semiconductor substrate 101, in a region below the source diffusion region 109, the LOCOS oxide film 110, and the p body region 111, a p buried diffusion layer 107 buried in the n well region 103 is formed as shown in FIG. 1A. It is formed in a form that wraps around in a ring shape. That is, the p buried diffusion layer 107 is a series of buried diffusion layers that are buried in both of the n well region 103 and the semiconductor substrate 101 as shown in FIGS. 1A and 1B.
In the semiconductor substrate 101, a channel stop layer 115 which is a p-channel type diffusion layer is formed on the lower surface of the LOCOS oxide film 110. The channel stop layer 115 can suppress the generation of an n-type inversion layer and suppress the surface leakage current between adjacent transistors via the LOCOS oxide film 110. Therefore, since the size of the LOCOS oxide film 110 itself provided for element isolation can be reduced, high integration can be achieved.

更に、半導体基板101内には、図1Bに示す如く、pボディ領域111の下面の一部と、チャネルストップ層115の下面とに夫々接して両者を連結するpチャネル型の拡散層としてのシンカー層116が形成されている。尚、シンカー層116の下面は、p埋込拡散層107に接触している。   Further, in the semiconductor substrate 101, as shown in FIG. 1B, a sinker as a p-channel type diffusion layer that connects and connects a part of the lower surface of the p body region 111 and the lower surface of the channel stop layer 115, respectively. Layer 116 is formed. The lower surface of the sinker layer 116 is in contact with the p buried diffusion layer 107.

以下に、図1A及び図1Bに示すパワーMOSFETの製造方法について、図2に示す製造フローに従って説明する。   Hereinafter, a method of manufacturing the power MOSFET shown in FIGS. 1A and 1B will be described according to the manufacturing flow shown in FIG.

先ず、半導体基板101上にnウェル領域103を図3Aに示す如く形成する(ステップS1)。次に、図3Aに示す如く、パッド酸化膜PS及び窒化シリコン膜SMにて上記LOCOS酸化膜104及び110が形成されるべき領域をパターニングする(ステップS2)。次に、図3Aに示す如く、上記したチャネルストップ層115及びシンカー層116を形成する為のレジスト膜RMをパターニングする(ステップS3)。尚、図3Aに示す如きレジスト膜RMの膜厚THは、チャネルストップ層115を形成させる為のイオン注入処理(約40KeV)で必要とされる約1.0μmよりも厚い、例えば4.0μmとする。   First, the n-well region 103 is formed on the semiconductor substrate 101 as shown in FIG. 3A (step S1). Next, as shown in FIG. 3A, regions where the LOCOS oxide films 104 and 110 are to be formed are patterned in the pad oxide film PS and the silicon nitride film SM (step S2). Next, as shown in FIG. 3A, the resist film RM for forming the above-described channel stop layer 115 and sinker layer 116 is patterned (step S3). Note that the film thickness TH of the resist film RM as shown in FIG. 3A is thicker than about 1.0 μm required for the ion implantation process (about 40 KeV) for forming the channel stop layer 115, for example, 4.0 μm. To do.

次に、レジスト膜RMに対して、図3Aに示す如く、その側面FLと半導体基板101の表面との交叉角Qが90度未満、特に、70度以下となるようなテーパー加工処理を施す(ステップS4)。かかる加工処理としては、例えば、露光時においてその焦点を半導体基板101の表面に合わせるようなデフォーカス処理、或いは露光量の低下処理により、レジスト膜RMの底面エッジ部での解像度を抑制させるようにしても良いし、或いは、レジストキュアによりレジスト膜RMの上部を自己収縮させるようにしても良い。 次に、半導体基板101の上面側から、図3Bに示す如く、チャネルストップ領域を形成させる為のイオン注入処理を行う(ステップS5)。これにより、半導体基板101の表面付近には、図3Bに示す如き、pチャネル型のチャネルストップ領域SAが形成される。そして、引き続き、半導体基板101の上面側から、図3Cに示す如く、シンカー領域を形成させる為のイオン注入処理を行う(ステップS6)。このイオン注入処理では、半導体基板101の表面から深さ約2.4μmの位置に形成されるp埋込拡散層107と深さ約0.3μmの位置に形成されるpボディ領域111とを繋ぐ役目を担うべく、深さ約2.0μmの位置にピークが到るように、ボロンを800KeV、1.0E13ions/cmにてイオン注入する。これにより、図3Cに示す如く、半導体基板101の表面付近に形成されたチャネルストップ領域SAの下面に、半導体基板101よりも高濃度のpチャネル型のシンカー領域CAが形成される。つまり、半導体基板101よりも電気抵抗が低いシンカー領域CAが、チャネルストップ領域SAの下面に接した状態で形成されるのである。尚、シンカー領域CAの一部は、図3Cに示すように半導体基板101の表面から露出している。 Next, as shown in FIG. 3A, the resist film RM is subjected to a taper processing so that the crossing angle Q between the side surface FL and the surface of the semiconductor substrate 101 is less than 90 degrees, in particular, 70 degrees or less ( Step S4). As such processing, for example, the resolution at the bottom edge portion of the resist film RM is suppressed by defocus processing such that the focus is adjusted to the surface of the semiconductor substrate 101 during exposure or exposure amount reduction processing. Alternatively, the upper portion of the resist film RM may be self-contracted by resist curing. Next, as shown in FIG. 3B, ion implantation processing for forming a channel stop region is performed from the upper surface side of the semiconductor substrate 101 (step S5). As a result, a p-channel type channel stop region SA is formed near the surface of the semiconductor substrate 101 as shown in FIG. 3B. Subsequently, as shown in FIG. 3C, ion implantation processing for forming a sinker region is performed from the upper surface side of the semiconductor substrate 101 (step S6). In this ion implantation process, the p buried diffusion layer 107 formed at a depth of about 2.4 μm from the surface of the semiconductor substrate 101 is connected to the p body region 111 formed at a depth of about 0.3 μm. In order to take a role, boron is ion-implanted at 800 KeV and 1.0E13 ions / cm 2 so that the peak reaches a depth of about 2.0 μm. As a result, as shown in FIG. 3C, a p-channel type sinker region CA having a concentration higher than that of the semiconductor substrate 101 is formed on the lower surface of the channel stop region SA formed near the surface of the semiconductor substrate 101. That is, the sinker region CA having a lower electrical resistance than the semiconductor substrate 101 is formed in contact with the lower surface of the channel stop region SA. A part of the sinker area CA is exposed from the surface of the semiconductor substrate 101 as shown in FIG. 3C.

次に、レジスト膜RMを除去し(ステップS7)、半導体基板101及びnウェル領域103の表面中でパッド酸化膜PS及び窒化シリコン膜SMに覆われていない領域に、図3Dに示す如くLOCOS酸化膜104及び110を形成した後、パッド酸化膜PS及び窒化シリコン膜SMを除去する(ステップS8)。これにより、LOCOS酸化膜110の下面には、チャネルストップ領域SAに基づくチャネルストップ層115が形成される。次に、nウェル領域103内の深さ約2.4μmの位置にピークが到るようにボロンを1200KeVでイオン注入することにより、LOCOS酸化膜104の下方に図3Eに示す如くp埋込拡散層107の一部領域(以下、nウェル埋込領域と称する)を形成する。更に、半導体基板101内のLOCOS酸化膜110の下方領域に対して、深さ約2.4μmの位置にピークが到るようにボロンを1200KeVでイオン注入することにより、図3Eに示す如く、半導体基板101内においてp埋込拡散層107の一部領域(以下、基板埋込領域と称する)を形成する(ステップS9)。次に、nウェル領域103の表面において互いに隣接する2つのLOCOS酸化膜104に挟まれた領域にnチャネル型のドレイン拡散領域106を形成すると共に、互いに隣接するLOCOS酸化膜104及び110間に挟まれた領域にnチャネル型のソース拡散領域109を形成する(ステップS10)。次に、このソース拡散領域109とLOCOS酸化膜110とに挟まれた領域にpボディ領域111を形成する。pボディ領域111及びp埋込拡散層107の形成により、図3Eに示す如く、pボディ領域111及びチャネルストップ層115と、半導体基板101内に形成されているp埋込拡散層107との間に、シンカー領域CAに基づくシンカー層116が形成される(ステップS11)。これにより、p埋込拡散層107とpボディ領域111とが、シンカー層116を介して連結することになる。次に、図3Eに示す如く、LOCOS酸化膜104、nウェル領域103、半導体基板101及びソース拡散領域109各々の表面の一部を夫々連続的に覆うようにゲート電極膜105を形成する(ステップS12)。次に、図1Bに示すように、ドレイン拡散領域106の上面に金属電極としてのドレイン電極108を形成し、ソース拡散領域109及びpボディ領域111各々の上面に跨って金属電極としてのソース電極112を形成する(ステップS13)。そして、図1Bに示すように、LOCOS酸化膜104、ゲート電極膜105、ドレイン拡散領域106、ソース拡散領域109、LOCOS酸化膜110、及びpボディ領域111各々の表面を覆うように酸化膜113を形成する(ステップS14)。   Next, the resist film RM is removed (step S7), and a LOCOS oxidation is performed on the surface of the semiconductor substrate 101 and the n-well region 103 in a region not covered with the pad oxide film PS and the silicon nitride film SM as shown in FIG. 3D. After forming the films 104 and 110, the pad oxide film PS and the silicon nitride film SM are removed (step S8). As a result, a channel stop layer 115 based on the channel stop region SA is formed on the lower surface of the LOCOS oxide film 110. Next, boron is ion-implanted at 1200 KeV so that a peak reaches a position at a depth of about 2.4 μm in the n-well region 103, so that p buried diffusion is performed below the LOCOS oxide film 104 as shown in FIG. 3E. A partial region of layer 107 (hereinafter referred to as an n-well buried region) is formed. Further, boron is ion-implanted at 1200 KeV so as to reach a peak at a depth of about 2.4 μm with respect to the region below the LOCOS oxide film 110 in the semiconductor substrate 101, as shown in FIG. 3E. A partial region of the p buried diffusion layer 107 (hereinafter referred to as a substrate buried region) is formed in the substrate 101 (step S9). Next, an n-channel drain diffusion region 106 is formed in a region sandwiched between two LOCOS oxide films 104 adjacent to each other on the surface of the n-well region 103 and sandwiched between LOCOS oxide films 104 and 110 adjacent to each other. In this region, an n-channel source diffusion region 109 is formed (step S10). Next, p body region 111 is formed in a region sandwiched between source diffusion region 109 and LOCOS oxide film 110. By forming the p body region 111 and the p buried diffusion layer 107, the p body region 111 and the channel stop layer 115 are formed between the p buried diffusion layer 107 formed in the semiconductor substrate 101 as shown in FIG. 3E. Then, a sinker layer 116 based on the sinker area CA is formed (step S11). As a result, p buried diffusion layer 107 and p body region 111 are connected through sinker layer 116. Next, as shown in FIG. 3E, a gate electrode film 105 is formed so as to continuously cover a part of the surface of each of the LOCOS oxide film 104, the n-well region 103, the semiconductor substrate 101, and the source diffusion region 109 (step). S12). Next, as shown in FIG. 1B, a drain electrode 108 as a metal electrode is formed on the upper surface of the drain diffusion region 106, and a source electrode 112 as a metal electrode is straddled across the upper surfaces of the source diffusion region 109 and the p body region 111, respectively. Is formed (step S13). 1B, an oxide film 113 is formed so as to cover the surfaces of the LOCOS oxide film 104, the gate electrode film 105, the drain diffusion region 106, the source diffusion region 109, the LOCOS oxide film 110, and the p body region 111. Form (step S14).

以上の如き製造工程を経て、図1A及び図1Bに示す如き構造のパワーMOSFETが得られる。   Through the manufacturing process as described above, a power MOSFET having a structure as shown in FIGS. 1A and 1B is obtained.

以下に、図1A及び図1Bに示す如き構造を有するパワーMOSFET内部での作用について説明する。   Hereinafter, the operation inside the power MOSFET having the structure shown in FIGS. 1A and 1B will be described.

かかるパワーMOSFETでは、pチャネル型の半導体基板101及びnウェル領域103の双方に跨ってp埋込拡散層107が形成されている。ここで、nウェル領域103及びドレイン拡散領域106と、p埋込拡散層107におけるnウェル埋込領域とにより、第1のNP接合領域が形成される。又、nウェル領域103及びドレイン拡散領域106と、半導体基板101とにより、第2のNP接合領域が形成される。   In such a power MOSFET, a p buried diffusion layer 107 is formed across both the p channel type semiconductor substrate 101 and the n well region 103. Here, a first NP junction region is formed by n well region 103 and drain diffusion region 106 and n well buried region in p buried diffusion layer 107. The n well region 103, the drain diffusion region 106, and the semiconductor substrate 101 form a second NP junction region.

ところで、p埋込拡散層107における基板埋込領域と、ソース電極112との間に介在する半導体基板101は比較的高抵抗である。よって、p埋込拡散層107をソース電極112のGND電位に近づけることが困難となり、ソース・ドレイン間耐圧を大幅に高めることができない。   Incidentally, the semiconductor substrate 101 interposed between the substrate buried region in the p buried diffusion layer 107 and the source electrode 112 has a relatively high resistance. Therefore, it is difficult to bring the p buried diffusion layer 107 close to the GND potential of the source electrode 112, and the source-drain breakdown voltage cannot be significantly increased.

そこで、図1A及び図1Bに示すパワーMOSFETでは、ソース電極112に形成されているpボディ領域111と、p埋込拡散層107における基板埋込領域との間を、半導体基板101よりも低い電気抵抗を有するシンカー層116で連結するようにしている。これにより、nウェル埋込領域の電位は、基板埋込領域、シンカー層116およびpボディ領域111を介してソース電極112に接続されているため、ソース電極112のGND電位に近づけることが可能となる。これによりドレイン電極に電圧が印加された場合、前記第1のNP接合領域および第2のNP接合領域の両方が空乏化する事で、RESURF構造の特性が充分に生かされ、ソース・ドレイン間耐圧を大幅に高めることが可能となるのである。   Therefore, in the power MOSFET shown in FIGS. 1A and 1B, the electric power between the p body region 111 formed in the source electrode 112 and the substrate buried region in the p buried diffusion layer 107 is lower than that of the semiconductor substrate 101. The sinker layer 116 having resistance is connected. As a result, the potential of the n-well buried region is connected to the source electrode 112 via the substrate buried region, the sinker layer 116 and the p body region 111, and can be brought close to the GND potential of the source electrode 112. Become. As a result, when a voltage is applied to the drain electrode, both the first NP junction region and the second NP junction region are depleted, so that the characteristics of the RESURF structure can be fully utilized, and the source-drain breakdown voltage can be increased. Can be greatly increased.

更に、本願発明においては、nウェル埋込領域の電位をGND電位に近づけるために、基板埋込領域およびpボディ領域111を介してソース電極112に接続される経路となるシンカー層116を図2に示すステップS3〜S6にて形成するようにしている。つまり、図3A〜図3Cに示す如きレジスト膜RMを用いたイオン注入処理により、チャネルストップ層115と共にシンカー層116をも形成する。すなわち、レジスト膜RMに対して、その側面FLと半導体基板101の表面との交叉角Qが90度未満(特に70度以下)となるようなテーパー加工処理を施すことにより、チャネルストップ領域形成の為のイオン注入処理(ステップS5)と、シンカー領域形成の為のイオン注入処理(ステップS6)とを、マスク(レジスト膜RM)交換せずに実現可能としたのである。よって、製造工程数を大幅に増加させることなく、ソース・ドレイン間耐圧を高める為のシンカー層115を形成することが可能となる。   Further, in the present invention, the sinker layer 116 serving as a path connected to the source electrode 112 via the substrate buried region and the p body region 111 is provided in order to bring the potential of the n well buried region close to the GND potential. In steps S3 to S6 shown in FIG. That is, the sinker layer 116 is formed together with the channel stop layer 115 by ion implantation using the resist film RM as shown in FIGS. 3A to 3C. That is, the resist film RM is subjected to taper processing so that the crossing angle Q between the side surface FL and the surface of the semiconductor substrate 101 is less than 90 degrees (particularly 70 degrees or less), thereby forming a channel stop region. Therefore, the ion implantation process (step S5) for forming the ion beam and the ion implantation process for forming the sinker region (step S6) can be realized without exchanging the mask (resist film RM). Therefore, it is possible to form the sinker layer 115 for increasing the breakdown voltage between the source and the drain without significantly increasing the number of manufacturing steps.

101 半導体基板
107 p埋込拡散層
109 ソース拡散領域
110 LOCOS酸化膜
111 pボディ領域
115 チャネルストップ層
116 シンカー層
101 Semiconductor substrate 107 p buried diffusion layer 109 source diffusion region 110 LOCOS oxide film 111 p body region 115 channel stop layer 116 sinker layer

Claims (5)

第1導電型の半導体基板に半導体集積装置を形成させる半導体集積装置の製造方法であって、
前記半導体基板上にチャネルストップ領域及びシンカー領域を形成する為のレジスト膜をパターニングする工程と、
前記レジスト膜の側面と前記半導体基板の表面との交叉角を90度未満にすべきテーパー加工処理を前記レジスト膜に施す工程と、
前記レジスト膜を介して前記半導体基板の表面に、前記第1導電型の前記チャネルストップ領域を形成させるべきイオン注入処理を施す工程と、
前記レジスト膜を介して前記半導体基板の表面から前記チャネルストップ領域の下方に到るまでの領域に、前記第1導電型の前記シンカー領域を形成させるべきイオン注入処理を施す工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、
前記半導体基板内において前記シンカー領域の下側に接して前記第1導電型の埋込拡散層を形成する工程と、
前記半導体基板の表面において前記シンカー領域と前記半導体基板とに跨る前記第1導電型のボディ領域を形成すると共に、前記ボディ領域に接して前記第1導電型とは逆極性の第2導電型の拡散領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor integrated device in which a semiconductor integrated device is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type,
Patterning a resist film for forming a channel stop region and a sinker region on the semiconductor substrate;
Subjecting the resist film to a taper processing to make the crossing angle between the side surface of the resist film and the surface of the semiconductor substrate less than 90 degrees;
Performing an ion implantation process to form the channel stop region of the first conductivity type on the surface of the semiconductor substrate through the resist film;
Performing an ion implantation process for forming the sinker region of the first conductivity type in a region from the surface of the semiconductor substrate to the lower side of the channel stop region via the resist film;
Removing the resist film;
Forming a buried diffusion layer of the first conductivity type in contact with a lower side of the sinker region in the semiconductor substrate;
Forming a body region of the first conductivity type straddling the sinker region and the semiconductor substrate on a surface of the semiconductor substrate, and a second conductivity type having a polarity opposite to the first conductivity type in contact with the body region; And a step of forming a diffusion region.
前記レジスト膜の側面と前記半導体基板の表面との交叉角が70度以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体集積装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor integrated device according to claim 1, wherein an intersection angle between the side surface of the resist film and the surface of the semiconductor substrate is 70 degrees or less. 前記シンカー領域の電気抵抗は前記半導体基板の電気抵抗よりも低いことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor integrated device according to claim 1, wherein an electric resistance of the sinker region is lower than an electric resistance of the semiconductor substrate. 第1導電型の半導体基板に構築されている半導体集積装置であって、
前記半導体基板の表面に形成されている前記第1導電型とは逆極性の第2導電型のウェル領域と、
前記ウェル領域の表面に形成されている前記第2導電型の第1拡散領域と、
前記第1拡散領域の表面に形成されている第1金属電極と、
前記ウェル領域の表面において前記第1拡散領域に接して形成されている第1酸化膜と、
前記半導体基板の表面に形成されている前記第2導電型の第2拡散領域と、
前記半導体基板の表面において前記第2拡散領域に接して形成されている前記第1導電型のボディ領域と、
前記第2拡散領域及び前記ボディ領域各々の表面に跨って形成されている第2金属電極と、
前記第1酸化膜、前記ウェル領域、前記半導体基板、前記第2拡散領域各々の表面に跨って形成されているゲート電極膜と、
前記半導体基板の表面において前記ボディ領域に接して形成されている第2酸化膜と、
前記半導体基板内において前記第2酸化膜の下面に接して形成されている前記第1導電型のチャネルストップ層と、
前記半導体基板及び前記ウェル領域の双方に跨って前記半導体基板及び前記ウェル領域内に埋め込まれている前記第1導電型の埋込拡散層と、
前記半導体基板内において前記埋込拡散層の上面前記ボディ領域の下部及び前記チャネルストップ層の下面に夫々接し且つ前記チャネルストップ層を覆うように形成されている前記第1導電型のシンカー層と、を備えたことを特徴とする半導体集積装置。
A semiconductor integrated device constructed on a first conductivity type semiconductor substrate,
A well region of a second conductivity type opposite in polarity to the first conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate;
A first diffusion region of the second conductivity type formed on the surface of the well region;
A first metal electrode formed on a surface of the first diffusion region;
A first oxide film formed in contact with the first diffusion region on the surface of the well region;
A second diffusion region of the second conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate;
A body region of the first conductivity type formed in contact with the second diffusion region on the surface of the semiconductor substrate;
A second metal electrode formed across the surface of each of the second diffusion region and the body region;
A gate electrode film formed across the surfaces of the first oxide film, the well region, the semiconductor substrate, and the second diffusion region;
A second oxide film formed in contact with the body region on the surface of the semiconductor substrate;
A channel stop layer of the first conductivity type formed in contact with the lower surface of the second oxide film in the semiconductor substrate;
A buried diffusion layer of the first conductivity type embedded in the semiconductor substrate and the well region across both the semiconductor substrate and the well region;
A sinker layer of the first conductivity type formed so as to be in contact with and cover the upper surface of the buried diffusion layer, the lower portion of the body region, and the lower surface of the channel stop layer in the semiconductor substrate; And a semiconductor integrated device.
前記シンカー層の電気抵抗は前記半導体基板の電気抵抗よりも低いことを特徴とする請求項4記載の半導体集積装置。   5. The semiconductor integrated device according to claim 4, wherein an electric resistance of the sinker layer is lower than an electric resistance of the semiconductor substrate.
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