JP5055722B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
この発明は、MOSFET(MOSゲート電界効果トランジスタ)やIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の縦型パワーデバイスとその制御回路に使用される低圧横型デバイスをワンチップに集積した半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a vertical power device such as a MOSFET (MOS gate field effect transistor) or IGBT (insulated gate bipolar transistor) and a low-voltage lateral device used in its control circuit are integrated on a single chip, and a manufacturing method thereof. .
従来、自動車などに搭載される車載用半導体装置として、Si−Si接合部とSiO2 −Si接合部を混在させた部分SOI(Silicon on Insulator)型パワーIC(部分SOI基板に形成したパワーIC)が開発されている。例えば、特許文献1などではSi−Si接合部には縦型のIGBTを形成し、SiO2 −Si接合部の絶縁膜上にはそれを制御するためのCMOS等を設ける技術が開示されている。
このような縦型パワーデバイスを含む部分SOI型パワーICでは、パワーデバイスと制御回路の形成領域を取り囲む外周部に、縦型パワーデバイスと耐圧を保持する高耐圧接合終端構造(以下、単にエッジ構造と称す)を形成する必要がある。しかし、部分SOI基板に形成されるエッジ構造についてはこれまで殆ど開示されていない。
エッジ構造は縦型のMOSFETやIGBT等の縦型パワーデバイスの活性領域を取り囲むように素子外周部に設けられており、それが必要になるのは以下の理由による。
Conventionally, as an in-vehicle semiconductor device mounted in an automobile or the like, a partial SOI (Silicon on Insulator) type power IC (a power IC formed on a partial SOI substrate) in which a Si—Si junction and a SiO 2 —Si junction are mixed. Has been developed. For example,
In a partial SOI type power IC including such a vertical power device, a high-voltage junction termination structure (hereinafter simply referred to as an edge structure) that holds the breakdown voltage with the vertical power device is provided on the outer periphery surrounding the formation region of the power device and the control circuit. Need to be formed). However, the edge structure formed on the partial SOI substrate has hardly been disclosed so far.
The edge structure is provided on the outer periphery of the element so as to surround the active region of a vertical power device such as a vertical MOSFET or IGBT, and this is necessary for the following reason.
縦型パワーデバイスで耐圧を保持すべきpn接合が半導体チップの端部であるスクライブラインまで伸びていると、スクライブラインに沿って切断した半導体チップの端部に形成される結晶欠陥によりリーク電流が発生し耐圧を保持することができない。このため素子外周部に耐圧を保持する領域、つまりエッジ構造を設ける。
図30は、一般的なエッジ構造を有する従来の半導体装置の要部断面図である。この半導体装置は縦型ダイオードである。n+ 層1上にn- ドリフト層2を形成し、n- ドリフト層2の表面層にp- アノード領域6とその外周部にエッジ構造28を構成するp- ガードリング領域17およびn+ ストッパ領域8を形成し、p- アノード領域6の表面層にp+ アノード領域10を形成し、表面に熱酸化膜9とその上にCVD(Chemical Vapor Deposition)酸化膜11を形成し、p+ アノード領域10上およびn+ ストッパ領域8上の熱酸化膜9とCVD酸化膜11を開口した後、アノード電極12と電極13を形成する。エッジ構造28は活性領域27を取り囲むように形成される。前記のアノード電極12をCVD酸化膜11上まで延在させてフィールドプレートの働きをさせる。
When a pn junction that should maintain a withstand voltage in a vertical power device extends to a scribe line that is an end of a semiconductor chip, a leakage current is generated due to crystal defects formed at the end of the semiconductor chip cut along the scribe line. It is generated and the breakdown voltage cannot be maintained. For this reason, a region for holding a breakdown voltage, that is, an edge structure is provided on the outer periphery of the element.
FIG. 30 is a cross-sectional view of a main part of a conventional semiconductor device having a general edge structure. This semiconductor device is a vertical diode. The n − drift layer 2 is formed on the n + layer 1, the p − anode region 6 is formed on the surface layer of the n − drift layer 2, and the p −
これに対して、例えば、特許文献2では、図31のようなエッジ構造28が開示されている。図31において、1はn+ 層、2はn- ドリフト層、4はBox層、5はn- 層 、7はp- リサーフ領域、8はn+ ストッパ領域、9は熱酸化膜、10はp+ アノード領域、11はCVD酸化膜、12はアノード電極、13は電極、14はカソード電極、27は活性領域、28はエッジ構造、Aはアノード端子、Kはカソード端子である。
図31ではエッジ構造28内に酸化膜でBox(Buried Oxide)層4を形成し、耐圧の一部をこのBox層4に負担させ、n- ドリフト層2での耐圧負担分を軽減し、より高耐圧化するという効果を目指したものである。パワーICを部分SOI基板に形成する場合には、このようなエッジ構造28は形成しやすいため、Box層4による高耐圧化の効果がでるならば有用と考えられる。
In FIG. 31, a Box (Buried Oxide)
実際には、Box層4が無い図30の構造でもp- ガードリング領域17、フィールドプレート(アノード電極12の延在部)を最適化することにより、Box層4を含むリサーフ型の図31の構造と近い耐圧を得ることができる。この図30の構造に500V印加したときの電位分布を図22(b)に示す。図22(b)に示すように、Box層4が無い場合には、インパクトイオン化の最大箇所(等電位線が密の箇所)が表面層に発生している。
図32は、図30のp- ガードリング領域17または図31のp- リサーフ領域7を有するエッジ構造28における耐圧とp- ガードリング領域17またはp- リサーフ領域7のボロンのドーズ量の関係を示す図である。図中の(2)はリサーフ構造でBox層4を有する場合の耐圧、(4)はガードリング構造でBox層4を有する場合の耐圧、(5)はガードリング構造でBox層4が無い場合の耐圧である。図32から(2)、(4)および(5)ともピークの耐圧は同程度であることが分かる。つまり、Box層4を設けてもBox層4が無い場合より耐圧を高くすることはできない。
In practice, even in the structure of FIG. 30 without the
FIG. 32 shows the relationship between the breakdown voltage in the
また、p- ガードリング領域17およびp- リサーフ領域7のドーズ量に対して耐圧ばらつきは小さいことが製造上望ましいが、図32から分かるようにBox層4を有するエッジ構造28の耐圧(2)、(4)は、Box層4を含まないエッジ構造28の耐圧(5)と比べドーズ量に対する耐圧曲線の上向きの傾斜(ドーズ量に対する規格化された耐圧が増大する範囲の傾斜)が大きく、そのため、ドーズ量に対する耐圧のばらつきが大きくなり、製造上望ましくない。また、耐圧(4)は、耐圧(5)と同程度でありBox層4を形成する効果は見られない。
前記のことから、Box層4を設けるだけでは、耐圧ばらつきが小さく高い耐圧のエッジ構造を有する半導体装置を製造することは困難である。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、部分SOI基板を用いた耐圧ばらつきが小さく高い耐圧のエッジ構造を有する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
Further, although it is desirable for manufacturing that the variation in breakdown voltage is small with respect to the dose amount of the p −
From the above, it is difficult to manufacture a semiconductor device having a high withstand voltage edge structure with a small withstand voltage variation only by providing the
An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a semiconductor device having a high withstand voltage edge structure with a small withstand voltage variation using a partial SOI substrate and a manufacturing method thereof.
前記の目的を達成するために、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成される第1の主電極と、前記半導体基板の裏面に形成される第2の主電極と、を備えた縦型パワーデバイスであって、前記縦型パワーデバイスの活性領域の前記半導体基板の表面層に形成され、前記第1の主電極に電気的に接続される第2導電型の第1の半導体領域と、前記縦型パワーデバイスの活性領域を取り囲むエッジ構造の前記半導体基板の表面層に前記第1の半導体領域と離れて形成された第1導電型のストッパ領域と、前記第1の半導体領域より深い位置で前記第1の半導体領域と前記ストッパ領域との間に選択的に前記半導体基板内部に形成された酸化膜と、前記酸化膜に接して形成された第2導電型の埋め込み領域と、を備えた縦型パワーデバイスを有する半導体装置とする。
また、前記酸化膜が前記第1の半導体領域の前記ストッパ領域側の端部の下部から前記半導体基板の端部近傍に渡って形成されるとよい。
また、前記埋め込み領域が前記第1の半導体領域側の端部または該端部近傍に形成されるとよい。
To achieve the above object, a first conductivity type semiconductor substrate, a first main electrode formed on the surface of the semiconductor substrate, a second main electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, The first power-type first power device is formed on the surface layer of the semiconductor substrate in the active region of the vertical power device and is electrically connected to the first main electrode . A first conductivity type stopper region formed on the surface layer of the semiconductor substrate having an edge structure surrounding the active region of the vertical power device and spaced apart from the first semiconductor region ; An oxide film selectively formed inside the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the stopper region at a deeper position than the semiconductor region, and a second conductivity type buried formed in contact with the oxide film vertical power with and a region A semiconductor device having a device.
The oxide film may be formed from the lower part of the end portion of the first semiconductor region on the stopper region side to the vicinity of the end portion of the semiconductor substrate.
The buried region may be formed at or near the end on the first semiconductor region side.
また、前記第1の半導体領域と前記ストッパ領域との間の前記半導体基板の表面層に形成された第2導電型の第2の半導体領域を備えるとよい。
また、前記第2の半導体領域が複数形成されるとよい。
また、前記第2の半導体領域が前記第1の半導体領域と接しているとよい。
また、前記酸化膜が、前記第1の半導体領域の前記第2の半導体領域側の端部の下部から、前記第2の半導体領域の前記ストッパ領域側端部の下部に渡って前記半導体基板内部に形成されるとよい。
また、前記第1の半導体領域と前記ストッパ領域との間の前記半導体基板の表面から前記酸化膜に達して形成された第1のトレンチと、該第1のトレンチの両側壁に形成された第1の側壁絶縁膜と、前記第1のトレンチの前記第1の半導体領域とは反対側の前記半導体基板の表面層に形成された第2導電型の第3の半導体領域と、前記第1の半導体領域の表面層に形成された第1導電型の第4の半導体領域と、前記半導体基板と前記第4の半導体領域との間の前記第1の半導体領域の表面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、をさらに備え、前記第1の主電極が前記第3の半導体領域と前記第4の半導体領域とに電気的に接続する構成とする。
Moreover, it is good to provide the 2nd conductivity type 2nd semiconductor region formed in the surface layer of the said semiconductor substrate between the said 1st semiconductor region and the said stopper area | region.
A plurality of the second semiconductor regions may be formed.
The second semiconductor region may be in contact with the first semiconductor region.
The oxide film extends from a lower portion of the end portion of the first semiconductor region on the second semiconductor region side to a lower portion of the end portion of the second semiconductor region on the stopper region side. It is good to be formed.
A first trench formed to reach the oxide film from a surface of the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the stopper region; and second trenches formed on both side walls of the first trench. a first sidewall insulating film and the first of the first and the semiconductor region of the second conductivity type formed in the surface layer of the semiconductor substrate opposite the third semiconductor region of the trench, the first A fourth semiconductor region of the first conductivity type formed in the surface layer of the semiconductor region, and a gate insulating film on the surface of the first semiconductor region between the semiconductor substrate and the fourth semiconductor region And the gate electrode formed in such a manner that the first main electrode is electrically connected to the third semiconductor region and the fourth semiconductor region.
また、前記酸化膜が前記第1の半導体領域の下部を覆うように形成されるとよい。
また、前記酸化膜が主電流を流すための第1の開口部と前記半導体基板の端部に形成された第2の開口部とを備えるとよい。
また、前記半導体基板が支持基板と該支持基板上に形成された第1の半導体層とその上に形成された第2の半導体層からなり、前記酸化膜が前記第1の半導体層と第2の半導体層との間に形成されるとよい。
また、前記半導体基板が支持基板と該支持基板上に形成された第1の半導体層とその上に形成された第2の半導体層からなり、前記酸化膜が前記第1の半導体層の内部に形成されるとよい。
また、前記支持基板が第2導電型であるとよい。
The oxide film may be formed so as to cover a lower portion of the first semiconductor region.
The oxide film may include a first opening for allowing a main current to flow and a second opening formed at an end of the semiconductor substrate.
Also, the semiconductor substrate is made of a second semiconductor layer formed thereon with the first semiconductor layer formed on the supporting substrate and the supporting substrate, the oxide film is the first semiconductor layer and the second It is good to form between these semiconductor layers.
Further, the inside of the semiconductor substrate is made of a second semiconductor layer formed thereon with the first semiconductor layer formed on the supporting substrate and the supporting substrate, the oxide film is the first semiconductor layer It may be formed.
The support substrate may be of a second conductivity type.
また、前記支持基板と前記第1の半導体層との間に前記第1の半導体層よりも抵抗率の低い第1導電型のバッファ層を備えるとよい。
また、前記第1の半導体層の端部表面層に形成された第2導電型の第5の半導体領域を備えるとよい。
また、前記半導体基板が第1の半導体層とその上に形成された第2の半導体層からなり、前記酸化膜は前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との間に形成されるとよい。
また、前記半導体基板が第1の半導体層とその上に形成された第2の半導体層からなり、前記酸化膜は前記第1の半導体層の内部に形成されるとよい。
また、前記第1の半導体層の裏面の表面層に形成された第2導電型の第3の半導体層を備えるとよい。
In addition, a first conductivity type buffer layer having a lower resistivity than the first semiconductor layer may be provided between the support substrate and the first semiconductor layer.
Further, it is preferable that a fifth semiconductor region of a second conductivity type formed in the end surface layer of the first semiconductor layer is provided.
The semiconductor substrate includes a first semiconductor layer and a second semiconductor layer formed thereon, and the oxide film is formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. Good.
The semiconductor substrate may be composed of a first semiconductor layer and a second semiconductor layer formed thereon, and the oxide film is formed inside the first semiconductor layer.
Further, it is preferable that a third semiconductor layer of the second conductivity type formed on the surface layer on the back surface of the first semiconductor layer is provided.
また、前記第3の半導体層上に形成された前記第1の導電型のバッファ層を備えるとよい。
また、前記酸化膜と同時に形成される分離用酸化膜と、前記半導体基板の表面から前記分離用酸化膜に達する第2のトレンチと、該第2のトレンチの側壁に形成された第2の側壁酸化膜と、を少なくとも有する絶縁分離領域を備えるとよい。
また、第1導電型の第1の半導体層に選択的に第2導電型の第1の拡散領域を形成する工程と、前記第1の拡散領域の少なくとも一部の上を含む前記第1の半導体層上に選択的に第1、第2開口部を有する酸化膜を形成する工程と、前記第1、第2の開口部からエピタキシャル成長により前記第1の半導体層上および前記酸化膜の上に第2の半導体層を形成する工程と、を備える製造方法とする。
In addition, the first conductivity type buffer layer may be provided on the third semiconductor layer.
Also, an isolation oxide film formed simultaneously with the oxide film, a second trench reaching the isolation oxide film from the surface of the semiconductor substrate, and a second sidewall formed on the sidewall of the second trench An insulating isolation region having at least an oxide film may be provided.
A step of selectively forming a first diffusion region of the second conductivity type in the first semiconductor layer of the first conductivity type; and the first region including at least a part of the first diffusion region. Forming an oxide film having first and second openings selectively on the semiconductor layer; and epitaxially growing from the first and second openings on the first semiconductor layer and on the oxide film. Forming a second semiconductor layer.
また、第1導電型の第1の半導体層に選択的に第2導電型の第1の拡散領域を形成する工程と、前記第1の拡散領域の少なくとも一部を含む前記第1の半導体層内部に選択的に酸素をイオン注入と熱処理により前記第1の半導体層内部に酸化膜を形成する工程と、前記第1の半導体層上にエピタキシャル成長により第2の半導体層を形成する工程と、を備える製造方法とする。 A step of selectively forming a first diffusion region of the second conductivity type in the first semiconductor layer of the first conductivity type; and the first semiconductor layer including at least a part of the first diffusion region Selectively forming oxygen inside the first semiconductor layer by ion implantation and heat treatment; and forming a second semiconductor layer by epitaxial growth on the first semiconductor layer. A manufacturing method is provided.
この発明により、部分SOI基板の酸化膜の活性領域側の端部に部分SOI基板の下部の半導体層(例えば、n- ドリフト層2)と逆の導電型の半導体層(埋め込み領域)を形成することで、この酸化膜の端部での電界強度を低下させることができて、高い耐圧の確保と、ドーズ量に対する耐圧のピークを高くできる。
また、電界強度が低下することで、短いエッジ構造で高い耐圧を確保することができて、チップサイズを縮小することができる。
その結果、従来より低コストで高耐圧の部分SOIを用いた半導体装置(例えば、部分SOI型パワーIC)を製造することができる。
According to the present invention, a semiconductor layer (embedded region) having a conductivity type opposite to that of the semiconductor layer (for example, n − drift layer 2) below the partial SOI substrate is formed at the end of the oxide film of the partial SOI substrate on the active region side. Thus, the electric field strength at the end of the oxide film can be reduced, and a high breakdown voltage can be ensured and the peak of the breakdown voltage with respect to the dose can be increased.
In addition, since the electric field strength is reduced, a high breakdown voltage can be secured with a short edge structure, and the chip size can be reduced.
As a result, it is possible to manufacture a semiconductor device (for example, a partial SOI power IC) using a partial SOI having a higher breakdown voltage at a lower cost than conventional ones.
実施の形態を以下の実施例で説明する。ここでは、第1導電型をn型、第2導電型をp型としたが、逆にしても構わない。以下の説明で背景技術で説明した図と同一部位には同一の符号を付した。 Embodiments will be described in the following examples. Here, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. In the following description, the same parts as those shown in the background art are denoted by the same reference numerals.
図1は、この発明の第1実施例の半導体装置の要部断面図である。この半導体装置は縦型ダイオードであり、そのエッジ構造28はp- 埋め込み領域3とBox層4を有する。 本発明のエッジ構造28は、縦型ダイオードに限って用いられるものではなく、縦型IGBTおよび縦型MOSFETなど制御電極を有する縦型パワーデバイスにも用いられる。
支持基板(n+ 半導体基板)であるn+ 層1に接してn- ドリフト層2が形成されている。n- ドリフト層2に接してBox層4が形成されていて、さらにn- ドリフト層2およびBox層4上にはn- 層5が形成されている。Box層4は活性領域27とn+ ストッパ領域8付近で開口されている。活性領域27側のBox層4の端部には、Box層4と接してp- 埋め込み領域3が形成されている。活性領域27のn- 層5の表面層にはp- アノード領域6、p+ アノード領域10が形成されており、Box層4上のn- 層5の表面層には、p- リサーフ領域7が形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. This semiconductor device is a vertical diode, and its
An n − drift layer 2 is formed in contact with an n + layer 1 which is a support substrate (n + semiconductor substrate). the n - have
また、n- 層5のスクライブライン側の端部(図の右端で半導体チップの端部)にはn+ ストッパ領域8が形成されている。エッジ構造28のn- 層5上には熱酸化膜9とCVD酸化膜11が形成されており、p+ アノード領域10に接して形成されるアノード電極12およびn+ ストッパ領域8に接して形成される電極13がともにCVD酸化膜11の上に張り出すようにして形成され、フィールドプレートとして機能を有している。アノード電極12は、前記のp- リサーフ領域7の上にまで張り出すように形成すると良い。電極13はBox層4の上まで張り出すように形成するとよい。半導体基板であるn+ 層1に接してカソード電極14が形成されている。尚、図中のAはアノード端子、Kはカソード端子である。
Box層4は、素子のオフ時の空乏層の広がりを促進するための領域であるため、また、エッジ構造28の一部に形成されることにより、形成された場合に比べ空乏層の広がりを大きくすることができる。また、リサーフ領域7とn- 層5との境界のp- アノード領域6とリサーフ領域7との境界およびp+ アノード領域10とp- アノード領域6との境界などでは電界が集中しやすいためこれらの下部を含む領域にBox層4を形成することが望ましい。
An n + stopper region 8 is formed at the end of the n − layer 5 on the scribe line side (the end of the semiconductor chip at the right end in the figure). A
The
前記の縦型ダイオードの諸元(パラメータ)の一例を説明する。このパラメータを用いて後述の耐圧のシミュレーションを行った。
n+ 層1の不純物濃度が2×1020cm-3、厚さが200μm、n- ドリフト層2の不純物濃度が2×1014cm-3、厚さが60μm、Box層4が厚さ1μm、長さが60μm、スクライブライン側のBox層4の開口幅が3μm、n- 層5の不純物濃度が2×1014cm-3、厚さが5μm、Box層4の端部に接しているp- 埋め込み領域3のドーズ量が1.5×1012cm-2、幅が10μm、p- アノード領域6のドーズ量が1.5×1013cm-2、深さが1μm、p+ アノード領域10のドーズ量が3×1015cm-2、深さが0.3μm、p- リサーフ領域7のドーズ量が2×1012cm-2、深さが1μm、n+ ストッパ領域8のドーズ量が1×1015cm-2、深さが4μm、熱酸化膜9の厚さが0.6μm、CVD酸化膜11の厚さが0.9μm、アノード電極12の膜厚が1μm、CVD酸化膜11上への張り出し距離が15μm、電極13の膜厚が1μmであり、p+ アノード領域10端とn+ ストッパ領域8端の距離(Box層4の長さ)は60μmである。
An example of specifications (parameters) of the vertical diode will be described. Using this parameter, a breakdown voltage simulation described later was performed.
The n + layer 1 has an impurity concentration of 2 × 10 20 cm −3 and a thickness of 200 μm, the n − drift layer 2 has an impurity concentration of 2 × 10 14 cm −3 and a thickness of 60 μm, and the
この縦型ダイオードのアノード・カソード間の耐圧をシミュレーションで算出すると615Vが得られる。これは先に述べたようにp- 埋め込み領域3を含まない図31のエッジ構造の耐圧の約1.1倍である。
図2は、前記諸元を用いて行ったシミュレーション図であり、同図(a)は図1の構造の電位分布図であり、同図(b)は図31で示すp- 埋め込み領域3を含まない従来構造の電位分布図である。印加条件は、アノード・カソード間に500Vを印加した場合である。また、図31の構造は、図1の構造からp- 埋め込み領域3を抜いた構造であり、シミュレーションに用いた各諸元は図1の構造と同じである。
図2(b)に示す図31の電位分布では、Box層4の端部近くで電位分布の等圧線が密になっており電界が高くなるのに対し、図2(a)で示すp- 埋め込み領域3を含む本発明の構造の電位分布では、p- 埋め込み領域3の効果で電界集中が緩和されている。
When the breakdown voltage between the anode and cathode of this vertical diode is calculated by simulation, 615 V is obtained. As described above, this is about 1.1 times the breakdown voltage of the edge structure of FIG. 31 that does not include the p − buried
2A and 2B are simulation diagrams performed using the above-described specifications. FIG. 2A is a potential distribution diagram of the structure of FIG. 1, and FIG. 2B is a diagram illustrating the p − buried
In the potential distribution of FIG. 31 shown in FIG. 2B, the isobars of the potential distribution are dense near the end of the
図3は、リサーフ構造でp- リサーフ領域7のボロンのドーズ量と耐圧の関係を示す図である。図中の(1)はp- 埋め込み領域3が有る本発明の場合の耐圧、(2)はp- 埋め込み領域3が無い従来の場合の耐圧である。
p- 埋め込み領域3が有る本発明品の場合の耐圧(1)のピークは、Box層4の端部のp- 埋め込み領域3による電界緩和の効果で、耐圧(2)と比べて高くなる。また耐圧(1)の方が、ピーク近傍で耐圧のドーズ量依存性が小さくなり、ドーズ量に対して耐圧ばらつきが小さくなっている。
このようにp- 埋め込み領域3を設けることで、電界集中が緩和され、高い耐圧を確保することができる。
また、電界集中が緩和されることで、エッジ構造28の長さを短くしても耐圧を確保することができるため、チップサイズの縮小化を図ることができる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the dose of boron in the p − resurf region 7 and the breakdown voltage in the RESURF structure. In the figure, (1) is the breakdown voltage in the case of the present invention having the p − buried
The peak of the breakdown voltage (1) in the product of the present invention having the p − buried
By providing the p − buried
Further, since the electric field concentration is alleviated, the withstand voltage can be ensured even when the length of the
また、ダイオードのアノード電極12をp- リサーフ領域7の上部に張り出させ、フィールドプレートの働きをさせることによって、アノード側での電界集中が緩和され、耐圧を向上できる。
また、n+ ストッパ領域8を設けることで、カソード・アノード間に印加される電圧で、p- アノード領域6とn- 層5の間のpn接合から伸びる空乏層がスクライブライン(半導体チップの端部)に達するのを防止できるため、リーク電流を小さく抑制することができる。
つぎに、図1の半導体装置の製造方法を説明する。
図4から図11は、図1の半導体装置の製造方法を説明する図であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。ここでは、横方向エピタキシャル成長させて形成した部分SOI基板を用いた場合を説明する。
Further, by projecting the
Further, by providing the n + stopper region 8, the depletion layer extending from the pn junction between the p − anode region 6 and the n − layer 5 is formed on the scribe line (end of the semiconductor chip) by the voltage applied between the cathode and anode. The leakage current can be suppressed to be small.
Next, a method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1 will be described.
4 to 11 are views for explaining a method of manufacturing the semiconductor device of FIG. 1, and are cross-sectional views of main part manufacturing steps shown in the order of steps. Here, a case where a partial SOI substrate formed by lateral epitaxial growth is used will be described.
まず、支持基板(n+ 半導体基板)であるn+ 層1に接して縦方向のエピタキシャル成長でn- ドリフト層2を形成する。各領域の濃度および厚さは、それぞれn+ 層1が2×1020cm-3、200μm、n- ドリフト層2が2×1014cm-3、60μmである(図4)。IGBTを製造する場合はp+ 型の支持基板を用いる。この方法の他に、FZウェハなどの半導体基板にn型不純物をイオン注入し熱処理することによりn+ 層1を形成することもできる。また、この場合、IGBTを製造する場合はp型不純物をイオン注入し熱処理することによりp+ 層を形成する。
つぎに、n- ドリフト層2の表面層に、p- 埋め込み領域3を選択的なイオン注入と熱処理で形成する。ドーズ量は例えばボロンで1.5×1012cm2 である(図5)。
つぎに、n- ドリフト層2とp- 埋め込み領域3の表面に酸化膜(熱酸化膜)を1μm成長させ、この酸化膜を選択的なエッチングで開口する(図6)。
First, the n − drift layer 2 is formed by epitaxial growth in the vertical direction in contact with the n + layer 1 which is a support substrate (n + semiconductor substrate). The concentration and thickness of each region are 2 × 10 20 cm −3 and 200 μm for the n + layer 1 and 2 × 10 14 cm −3 and 60 μm for the n − drift layer 2 (FIG. 4). When manufacturing an IGBT, a p + type support substrate is used. In addition to this method, the n + layer 1 can also be formed by ion implantation of n-type impurities into a semiconductor substrate such as an FZ wafer and heat treatment. In this case, when manufacturing an IGBT, a p + layer is formed by ion implantation of p-type impurities and heat treatment.
Next, the p − buried
Next, an oxide film (thermal oxide film) is grown by 1 μm on the surfaces of the n − drift layer 2 and the p − buried
つぎに、開口部から横方向エピタキシャル成長させてBox層4上にn- 層5を成長させる(図7)。
つぎに、さらに連続的に横方向エピタキシャル成長させた後、表面を研磨しフラットにして、結晶性の良いSOI層であるn- 層5を形成する。このn- 層5のドーピング濃度は2×1014cm-3である(図8)。
つぎに、選択的なイオン注入と熱処理によりp- アノード領域6、p- リサーフ領域7およびn+ ストッパ領域8をn- 層5の表面層に形成する。イオン注入は、例えばp- アノード領域6がボロンでドーズ量1.5×1013cm-2、p- リサーフ領域7がボロンで1.6×1012cm-2およびn+ ストッパ領域8がリンでドーズ量1×1015cm-2でそれぞれ行う(図9)。
Next, an n − layer 5 is grown on the
Next, after continuous lateral epitaxial growth, the surface is polished and flattened to form an n − layer 5 which is an SOI layer with good crystallinity. The doping concentration of the n − layer 5 is 2 × 10 14 cm −3 (FIG. 8).
Next, the p − anode region 6, the p − resurf region 7 and the n + stopper region 8 are formed on the surface layer of the n − layer 5 by selective ion implantation and heat treatment. The ion implantation is performed, for example, when the p − anode region 6 is boron and the dose is 1.5 × 10 13 cm −2 , the p − resurf region 7 is boron and 1.6 × 10 12 cm −2 and the n + stopper region 8 is phosphorus. At a dose of 1 × 10 15 cm −2 (FIG. 9).
つぎに、膜厚0.6μmの熱酸化膜9を形成した後、選択的にエッチングしてコンタクト孔を形成する。続いて、p- アノード領域6にBF2 を3×1015cm-2程度のドーズ量でイオン注入し、p+ アノード領域10を形成する(図10)。
つぎに、層間絶縁膜としてCVD酸化膜11を、例えば800℃程度で成膜するHTO(High Temperature Oxide)膜で、0.2μm成長させ、さらにBPSG(Boro−Phosho Silicate Glass)膜を0.7μm成長させた後、リフロー処理し、その後コンタクト孔を形成する。最後に、アノード電極12、電極13およびn+ 層1に接してカソード電極14を形成する(図11)。
尚、前記のp- 埋め込み層3はBox層4の端部に接して形成したが、端部から離して、Box層4の下に形成してもp- 埋め込み層3がない場合とくらべ耐圧が向上する。また、部分SOI基板として、図示しないが、貼り合せたSOI基板を用いて、貼り合わせたSOI基板の一方の半導体基板(SOI層)から貼り合わせ酸化膜を貫通し他方の半導体基板(下部)に達する開口部を形成し、この開口部をエピタキシャル層で充填したものを用いてもよい。
Next, a
Next, a
Incidentally, the above p - buried
図12は、この発明の第2実施例の半導体装置の要部断面図である。これは図1に相当する断面図である。図1と主に異なるのは、部分SOI基板の酸化膜を酸素を半導体基板にイオン注入して形成するSIMOX(Separation by IMplanted Oxyen)法で形成した点である。つぎに図12の半導体装置の製造方法について説明する。
図13から図20は、図12の半導体装置の製造方法を説明する図であり、工程順に示す要部製造工程断面図である。
図4と同じように、n+ 層1およびn- ドリフト層2を形成する(図13)。
つぎに、レジストマスク15を用い、p- 埋め込み領域3を形成するためにボロンを選択的にイオン注入する。ここでイオン注入条件は例えば、80keV、ドーズ量1.5×1012cm-2とする(図14)。
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. This is a cross-sectional view corresponding to FIG. The main difference from FIG. 1 is that the oxide film of the partial SOI substrate is formed by a SIMOX (Separation by IMplanted Oxygen) method in which oxygen is ion-implanted into the semiconductor substrate. Next, a method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 12 will be described.
13 to 20 are views for explaining a method of manufacturing the semiconductor device of FIG. 12, and are cross-sectional views of main part manufacturing steps shown in the order of steps.
As in FIG. 4, an n + layer 1 and an n − drift layer 2 are formed (FIG. 13).
Next, boron is selectively ion-implanted using the resist
つぎに、熱処理しp- 埋め込み領域3を形成した後、レジストマスク15を除去する。再度、パターニングされたマスク酸化膜16を形成する。このマスク酸化膜16を用いて加速エネルギー180keV、ドーズ量2×1018cm-2の酸素のイオン注入をp- 埋め込み層3とn- ドリフト層2に行い、1300℃程度の熱処理をして0.5μm厚のBox層4を形成する(図15)。
つぎに、マスク酸化膜16を除去する(図16)。
つぎに、縦方向エピタキシャル成長によりn- 層5を形成する(図17)。
これ以後の図18〜図20に示す製造工程は、前述した図9〜図11と同じため省略する。
このようにして製造された図12の半導体装置では、図1の半導体装置のp- 埋め込み領域3の形状およびBox層4の厚さは異なるが、図1の半導体装置の耐圧とほぼ同一の耐圧が得られた。
Next, after the heat treatment is performed to form the p − buried
Next, the
Next, the n − layer 5 is formed by longitudinal epitaxial growth (FIG. 17).
The subsequent manufacturing steps shown in FIGS. 18 to 20 are the same as those shown in FIGS.
In the semiconductor device of FIG. 12 manufactured in this way, the shape of the p − buried
図21は、この発明の第3実施例の半導体装置の要部断面図である。これは図1に相当する断面図である。
図1と異なるのは、p- リサーフ領域7の代わりにp- ガードリング領域17を形成した点である。
図22は、p- ガードリング領域17がある場合のシミュレーション図であり、同図(a)は図21の構造の電位分布図であり、同図(b)は図30の従来の構造の電位分布図である。また、同図(b)は図21の構造のp- 埋め込み領域3とBox層4が無い場合である。印加条件は、アノード・カソード間に500Vを印加した場合である。また、p- ガードリング領域17のボロンのドーズ量は、1.8×1012cm-2の場合である。
図22(b)では、図21のp- 埋め込み層3に相当する箇所で電位分布の等圧線が密になり、インパクトイオン化の最大箇所が表面層に発生し、電界集中が高くなるのに対し、図22(a)では、p- 埋め込み領域3の効果で電界集中が緩和されている。
FIG. 21 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. This is a cross-sectional view corresponding to FIG.
Figure 1 is different from, p - p instead of
FIG. 22 is a simulation diagram in the case where the p −
In FIG. 22 (b), the isobaric lines of the potential distribution become dense at the portion corresponding to the p − buried
図23は、ガードリング構造でp- ガードリング領域17のボロンのドーズ量と耐圧の関係を示す図である。図中の(3)はBox層4とp- 埋め込み領域3が有る本発明の場合の耐圧、(4)はBox層4がありp- 埋め込み領域3が無い従来の場合の耐圧、(5)はBox層4とp- 埋め込み領域3が無い従来の場合の耐圧である。
また、(3)の耐圧のピークは、図3の(1)の耐圧のピークの0.99倍となり、耐圧のピークは同じ値を示す。また、耐圧のドーズ量依存性については、耐圧曲線の上向きの傾斜は図3の(1)と同程度であり、ドーズ量に対する耐圧ばらつきは小さくて良好である。また、耐圧のピークとなるボロンのドーズ量は、p- ガードリング領域17の方がp- リサーフ領域7よりも高い方にある。そのため、イオン注入時のドーズ量にばらつきがある場合でも、ガードリング構造の方がリサーフ構造より耐圧ばらつきを小さくできる。
FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the boron dose in the p −
In addition, the withstand voltage peak in (3) is 0.99 times the withstand voltage peak in (1) of FIG. 3, and the withstand voltage peak shows the same value. As for the dose dependency of the withstand voltage, the upward slope of the withstand voltage curve is about the same as (1) in FIG. 3, and the withstand voltage variation with respect to the dose is small and good. In addition, the boron dose at which the breakdown voltage peaks is higher in the p −
図24は、この発明の第4実施例の半導体装置の構成図であり、同図(a)は要部平面図、同図(b)は同図(a)のX−X線で切断した要部断面図である。この半導体装置は縦型IGBTであり、部分SOI型IGBTに、Box層55を有するエッジ構造78を適用した例である。
同図(a)において、活性領域77と制御回路領域83はトレンチ71で取り囲まれ、トレンチ71の外側にはエッジ構造78が形成されている。尚、図中の79はスクライブラインである。
同図(b)において、p型の半導体支持基板51上にエピタキシャル成長によりn型のバッファ層52が形成されている。半導体支持基板51は他の層よりも特別厚いことを示すため上下方向に2つに分けて示した。n型のバッファ層52上にエピタキシャル成長によりバッファ層52よりも抵抗率の高いn型のドリフト層53が形成されている。この他に、n型の半導体基板の一方の表面にイオン注入と熱処理によりバッファ層5を形成したものでもよい。
24A and 24B are configuration diagrams of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 24A is a plan view of an essential part, and FIG. 24B is cut along line XX in FIG. It is principal part sectional drawing. This semiconductor device is a vertical IGBT, which is an example in which an
In FIG. 2A, the
In FIG. 2B, an n-
ドリフト層53に接してBox層55が形成されていて、さらにBox層55上にはn型の半導体層57が形成されている。Box層55は活性領域77の一部およびエッジ領域78のスクライブライン79に近い箇所で開口されている。その開口部には前記のドリフト層53、半導体層57をつなぐようにn型の接続領域56、75が形成されている。接続領域56、75野不純物濃度は、エピタキシャル成長時の不純物の供給量を制御することによって制御できる。
また、接続領域56、75の間のドリフト層53表面には、Box層55の一部と接するようにp型の半導体領域54が形成されている。スクライブライン79側のエッジ構造78端部のドリフト層53の表面層には、n型のストッパ領域74が形成されている。
半導体層57の表面層のスクライブライン79側のエッジ構造78端部にはn型のストッパ領域76が形成されている。ストッパ領域74とストッパ領域76は接続領域75を介して接続させることで、半導体層57とドリフト層53に形成される図示されていない空乏層がスクライブライン79に達しないようにすることができる。
A
A p-
An n-
また、接続領域56と前記ストッパ領域76の間で半導体層57の表面層には、p型のボディ領域58が形成されており、ボディ領域58の表面層には高濃度p型のボディコンタクト領域64が形成されている。ボディ領域58およびボディコンタクト領域64は分離用トレンチ71によって、ボディ領域58とボディコンタクト領域64は活性領域77内とエッジ構造78内にそれぞれ分離されている。
半導体層57まではストッパ領域74を埋め込み領域54の形成前後いずれかにおいて形成する以外は第1実施例と同様に形成できる。
半導体層57を形成後、分離用トレンチ71を形成し、側壁絶縁膜69とポリシリコン70を形成する。HTO膜80を形成後、ボディ領域58、リサーフ領域73、ストッパ領域76をそれぞれ形成する。
A p-
The layers up to the
After forming the
活性領域77内のボディ領域58表面には、高濃度のn型のエミッタ領域63が形成されている。また、エミッタ領域63と半導体層57に挟まれたボディ領域58上にはゲート絶縁膜60を介してポリシリコンのゲート電極61が形成されている。ゲート電極61側壁にはスペーサー酸化膜62が形成されており、ボディコンタクト領域64をイオン注入で形成する際にゲート電極61下のチャネル領域(ボディ領域58の表面層)にp型不純物イオンが入ならいような構造としている。また、ボディコンタクト領域64はエミッタ領域63の底部の一部を覆うように形成される。
エッジ構造78にあるボディ領域58とストッパ領域76の間の半導体層57の表面層にはp型の半導体領域73(p- リサーフ領域に相当する)が形成されている。図24(b)ではボディ領域58と半導体領域73が接続している例を示している。半導体層57上とp型の半導体領域73上とボディ領域58上おとびストッパ領域76上にはLOCOS(Local Oxidation of Silicin)酸化膜59が形成され、その上にはCVD酸化膜67が形成されている。
A high-concentration n-
A p-type semiconductor region 73 (corresponding to a p − RESURF region) is formed in the surface layer of the
また、Ti/Niからなるバリアメタル層66がエミッタ領域63とボディコンタクト領域64に接して形成されている。バリアメタル層66の上部にはアルミ系合金からなるエミッタ電極65が形成されている。さらにコレクタ層である半導体支持基板51に接してコレクタ電極68が形成されている。
活性領域77内のボディ領域58の下部を覆うようにBox層55を形成する。これにより、デバイスがオン状態のときコレクタ電極から注入されるホールがドリフト層53から半導体層57へ流れるのを制御されるので素子のラッチアップ耐量とアバランシェ耐量が向上する。
このように、エッジ構造78内に活性領域77から伸びるBox層55を設け、活性領域77とエッジ構造78に渡ってp型半導体領域54をBox層55に接するように形成することで、電界強度が緩和され、エッジ構造78の長さを短くしても高い耐圧を確保することができる。
A
A
As described above, the
縦型IGBTの諸元例を説明する。半導体支持基板51のドーピング濃度が2×1020cm-3、厚さが200μm、バッファ層52のドーピング濃度が5×1016cm-3、厚さが4μm、ドリフト層53のドーピング濃度が2×1014cm-3、厚さが60μm、半導体領域54の表面ドーピング濃度が1×1017cm-3、深さが1μm、接続領域56および75のドーピングが2×1014cm-3、開口幅ともに3μm、Box層55の厚さが1μm、半導体層57のドーピング濃度が2×1014cm-3、厚さが55μm、ボディ領域58の表面のドーピング濃度が2×1016cm-3、ゲート絶縁膜60の膜厚が20nm、接続領域56と半導体領域54の間隔1μm、 チャネルストッパ層74、76はともに表面ドーピング濃度は1×1019cm-3、拡散深さが55μm、半導体領域23は表面ドーピング濃度が2×1016cm-3、深さが1μm、LOCOS酸化膜59は膜厚0.5μm、CVD酸化膜67は膜厚1.0μmである。エッジ領域78のボディコンタクト領域64とスクライブライン79の間隔は60μmである。
An example of specifications of the vertical IGBT will be described. The
部分SOI型IGBTのエミッタ・コレクタ間耐圧を計算したところ、図24の本発明の構造では627V、エッジ構造78内にBox層55がない図33の従来の構造では530Vの耐圧が得られた。図33の構造が図24の構造と違う点は、p型の半導体領域73が離散して、ガードリング構造となっていることと、エッジ構造78内にBox層55が無いことであり、それ以外は同じである
図25は、シミュレーションの図であり、同図(a)は図24の本発明の構造の電位分布図であり、同図(b)は図33の従来の構造の電位分布図である。印加条件はエミッタ電極65とコレクタ電極68間に500Vを印加した場合である。
同図(b)では、活性領域77内のBox層55の端部近くの矢印で示した箇所で電界が高くなるのに対し、本発明の構造である同図(a)では、Box層55がエッジ構造78内に連続して形成されているために、電位分布は比較的均一に保たれ耐圧としてはより高い値を得ることができる。
When the breakdown voltage between the emitter and the collector of the partial SOI type IGBT was calculated, a breakdown voltage of 627 V was obtained in the structure of the present invention in FIG. 24, and a breakdown voltage of 530 V was obtained in the conventional structure in FIG. 33 without the
In FIG. 6B, the electric field increases at a position indicated by an arrow near the end of the
図26は、エミッタ・コレクタ間耐圧とp型の半導体領域73のドーズ量の関係を示す図である。縦軸は、図24の構造の最大耐圧を基準に規格化された耐圧である。図中の(6)は図24の本発明の構造の場合の耐圧、(7)は図24の構造からBox層55の下に接するp型の半導体領域54を抜いた場合の耐圧、(8)は図33の従来の構造の場合の耐圧を示す。
図26で示すように、(6)の耐圧のピークは、(7)および(8)の耐圧のピークよりも高い。
しかし、(6)の耐圧曲線では、耐圧のピークを示すp型の半導体領域73のドーズ量よりも高いドーズ量では、急激に耐圧が低下するのでドーズ量の最適化が製造上重要である。
FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the emitter-collector breakdown voltage and the dose amount of the p-
As shown in FIG. 26, the breakdown voltage peak of (6) is higher than the breakdown voltage peaks of (7) and (8).
However, in the breakdown voltage curve of (6), optimization of the dose amount is important for manufacturing because the breakdown voltage sharply decreases at a dose amount higher than the dose amount of the p-
(6)の耐圧のピークが、(7)の耐圧のピークよりも高くなるのは、p型の半導体領域54の効果で電界が緩和されるためである。
電界が緩和されるため、エッジ構造78を短くできて、チップサイズの小型化を図ることができる。
The reason why the breakdown voltage peak of (6) is higher than the breakdown voltage peak of (7) is that the electric field is relaxed by the effect of the p-
Since the electric field is relaxed, the
図27は、この発明の第5実施例の半導体装置の要部断面図である。平面図は図24(a)と同じである。
図24との違いは、Box層55の活性領域77側の端部をp型の半導体領域54で覆うように形成した点である。
図28は、図27の構造でp型の半導体領域73のボロンのドーズ量と耐圧の関係を示す図である。図中の(9)は図27の構造の耐圧であり、(9)の耐圧のピークは、図26の(6)の耐圧のピークと同程度であり、Box層55の端部で電界が緩和されている。図28の(9)のドーズ量に対する耐圧曲線と図26の(6)のドーズ量に対する耐圧曲線を比べると、(9)の耐圧は、広いドーズ量の範囲で図26の(6)の耐圧より高くすることができることが分かる。また、ドーズ量に対する耐圧曲線の上向きの傾斜が、(9)は(6)よりゆるやかにできるため、ドーズ量のばらつきによる耐圧ばらつきを図24の構造より抑制することができる。
FIG. 27 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. The plan view is the same as FIG.
The difference from FIG. 24 is that the end portion on the
FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the boron dose in the p-
図27の構造は、図24の構造において、接続領域56の範囲をスクライブライン79側に広げ、p型の半導体領域54の範囲を接続領域56に広げることで形成できる。
The structure of FIG. 27 can be formed by expanding the range of the
図29は、この発明の第6実施例の半導体装置の要部断面図である。平面図は図24(a)とほぼ同じである。図24との違いは、エッジ構造78をトレンチ81で分割している点である。
これは図24の構造で、横方向エピタキシャル成長層を形成するときに、左右から成長するエピタキシャル層(半導体層57)が出会う中央箇所で結晶欠陥が発生した場合でも、その箇所をトレンチ81で掘り出して欠陥箇所を除去し、このトレンチ81を絶縁分離領域として利用することで、エッジ構造78内の欠陥が除去されて、高い耐圧を確保することができるようになる。
以上の実施の携帯では、エッジ構造28、78にリサーフ領域7、73またはガードリング領域17を形成する場合について説明したが、リサーフ領域7、73またはガードリング領域17を形成しない場合においても、Box4、55と埋め込み領域3、53を形成することにより上述した効果を得ることができる。
FIG. 29 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. The plan view is almost the same as FIG. The difference from FIG. 24 is that the
This is the structure of FIG. 24, and when a lateral epitaxial growth layer is formed, even if a crystal defect occurs at the central location where the epitaxial layer (semiconductor layer 57) growing from the left and right meets, the location is excavated by the trench 81. By removing the defective portion and using the trench 81 as an insulating isolation region, the defect in the
In the above embodiment, the case where the
1 n+ 層
2 n- ドリフト層
3 p- 埋め込み領域
4 Box層
5 n- 層
6 p- アノード領域
7 p- リサーフ領域
8 n+ ストッパ領域
9 72 熱酸化膜
10 p+ アノード領域
11、67 CVD酸化膜
12 アノード電極
13 電極
14 カソード電極
15 レジストマスク
16 マスク酸化膜
17 p- ガードリング領域
27、77 活性領域
28、78 エッジ構造
51 半導体支持基板
52 バッファ層
53 ドリフト層
54、73 半導体領域
55 Box層
56、75 接続領域
57 半導体層
58 ボディ領域
59 LOCOS酸化膜
60 ゲート酸化膜
61 ゲート電極
62 スペーサー酸化膜
63 エミッタ領域
64 ボディコンタクト領域
65 エミッタ電極
66 バリアメタル層
68 コレクタ電極
69 側壁酸化膜
70 ポリシリコン
71、81 トレンチ
74、76 ストッパ領域
79 スクライブライン(半導体チップの端部)
80 HTO層
83 制御回路領域
1 n + layer 2 n - drift layer 3 p - buried
80
Claims (22)
前記半導体基板の表面に形成される第1の主電極と、
前記半導体基板の裏面に形成される第2の主電極と、
を備えた縦型パワーデバイスであって、
前記縦型パワーデバイスの活性領域の前記半導体基板の表面層に形成され、前記第1の主電極に電気的に接続される第2導電型の第1の半導体領域と、
前記縦型パワーデバイスの活性領域を取り囲むエッジ構造の前記半導体基板の表面層に前記第1の半導体領域と離れて形成された第1導電型のストッパ領域と、
前記第1の半導体領域より深い位置で前記第1の半導体領域と前記ストッパ領域との間に選択的に前記半導体基板内部に形成された酸化膜と、
前記酸化膜に接して形成された第2導電型の埋め込み領域と、
を備えた縦型パワーデバイスを有することを特徴とする半導体装置。 A first conductivity type semiconductor substrate;
A first main electrode formed on the surface of the semiconductor substrate;
A second main electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate;
A vertical power device comprising:
A first semiconductor region of a second conductivity type formed in a surface layer of the semiconductor substrate in the active region of the vertical power device and electrically connected to the first main electrode ;
A first conductivity type stopper region formed on the surface layer of the semiconductor substrate having an edge structure surrounding the active region of the vertical power device, separated from the first semiconductor region ;
An oxide film selectively formed inside the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the stopper region at a deeper position than the first semiconductor region;
A buried region of a second conductivity type formed in contact with the oxide film;
A vertical power device provided with a semiconductor device.
前記第1の主電極が前記第3の半導体領域と前記第4の半導体領域とに電気的に接続することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体装置。 A first trench formed to reach the oxide film from a surface of the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the stopper region; and a first trench formed on both side walls of the first trench. and the sidewall insulating films, and the first of the first and the semiconductor region of the second conductivity type formed in the surface layer of the semiconductor substrate opposite the third semiconductor region of the trench, the first semiconductor region a fourth semiconductor region of the first conductivity type formed in the surface layer, is formed through a gate insulating film on a surface of the first semiconductor region between the semiconductor substrate and the fourth semiconductor region A gate electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first main electrode is electrically connected to the third semiconductor region and the fourth semiconductor region.
第1導電型の第1の半導体層に選択的に第2導電型の第1の拡散領域を形成する工程と、
前記第1の拡散領域の少なくとも一部の上を含む前記第1の半導体層上に選択的に第1、第2開口部を有する酸化膜を形成する工程と、
前記第1、第2の開口部からエピタキシャル成長により前記第1の半導体層上および前記酸化膜の上に第2の半導体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11 or 16,
Selectively forming a second conductivity type first diffusion region in the first conductivity type first semiconductor layer;
Forming an oxide film having first and second openings selectively on the first semiconductor layer including at least part of the first diffusion region;
Forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer and on the oxide film by epitaxial growth from the first and second openings, and a method for manufacturing a semiconductor device .
第1導電型の第1の半導体層に選択的に第2導電型の第1の拡散領域を形成する工程と、
前記第1の拡散領域の少なくとも一部を含む前記第1の半導体層内部に選択的に酸素をイオン注入と熱処理により前記第1の半導体層内部に酸化膜を形成する工程と、
前記第1の半導体層上にエピタキシャル成長により第2の半導体層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12 or 17,
Selectively forming a second conductivity type first diffusion region in the first conductivity type first semiconductor layer;
Forming an oxide film inside the first semiconductor layer by ion implantation and heat treatment selectively in the first semiconductor layer including at least a part of the first diffusion region; and
Forming a second semiconductor layer by epitaxial growth on the first semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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