JPH07335871A - Insulated gate semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
Insulated gate semiconductor device and its manufacturing methodInfo
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- JPH07335871A JPH07335871A JP13280994A JP13280994A JPH07335871A JP H07335871 A JPH07335871 A JP H07335871A JP 13280994 A JP13280994 A JP 13280994A JP 13280994 A JP13280994 A JP 13280994A JP H07335871 A JPH07335871 A JP H07335871A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、大出力用縦型MOSF
ET(以下、縦型パワーMOSFETと称する。)やI
GBT(Insulated gate bipolar transistor)等の絶縁
ゲート型半導体装置とその製造方法に係り、特に耐圧や
信頼性の低下を生じることなくプロセス工程を簡略化で
き、製造コストの低減を図ることができる絶縁ゲート型
半導体装置とその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a large output vertical MOSF.
ET (hereinafter referred to as vertical power MOSFET) and I
The present invention relates to an insulated gate semiconductor device such as a GBT (Insulated gate bipolar transistor) and a method for manufacturing the same, and in particular, an insulated gate capable of simplifying process steps without lowering breakdown voltage and reliability and reducing manufacturing cost. Type semiconductor device and its manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、縦型パワーMOSFETでは、多
結晶シリコンゲートの抵抗を低減するために、ゲートパ
ッドからアルミ電極配線を延ばして多結晶シリコンとコ
ンタクトを取るゲート電極構造、いわゆる「ゲートフィ
ンガ」が設けられている。このゲートフィンガを設けた
縦型パワーMOSFETとしては、例えば特開平2−3
5780号公報に開示された図15に示す構造が知られ
ている。図15の(a)は縦型パワーMOSFETの平
面図であり、(b)は同図(a)のA−A’線における
断面構造図である。図15において、パワーMOSFE
Tを例えばnチャネルとすれば、参照符号21はゲート
電極(ゲートフィンガ)、22はn形ドレイン領域、2
3はp形拡散層(以下、pウエルと称する。)、24は
ゲート酸化膜、25は多結晶シリコン、26はチャネル
拡散層、27はn形ソース領域、28はドレイン電極、
29はソース電極を示している。2. Description of the Related Art Conventionally, in a vertical power MOSFET, in order to reduce the resistance of a polycrystalline silicon gate, a gate electrode structure in which an aluminum electrode wiring is extended from a gate pad to make contact with the polycrystalline silicon, so-called "gate finger". Is provided. As a vertical power MOSFET provided with this gate finger, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-3
The structure shown in FIG. 15 disclosed in Japanese Patent No. 5780 is known. 15A is a plan view of the vertical power MOSFET, and FIG. 15B is a sectional structural view taken along the line AA ′ of FIG. In FIG. 15, power MOSFE
If T is an n-channel, for example, reference numeral 21 is a gate electrode (gate finger), 22 is an n-type drain region, 2
3 is a p-type diffusion layer (hereinafter referred to as p-well), 24 is a gate oxide film, 25 is polycrystalline silicon, 26 is a channel diffusion layer, 27 is an n-type source region, 28 is a drain electrode,
Reference numeral 29 indicates a source electrode.
【0003】この縦型パワーMOSFETにおいて、ゲ
ートフィンガ直下のシリコン表面に形成されたpウエル
23は、ドレイン・ソース間耐圧の劣化を防止するため
に設けられているが、上記公報では更に、逆方向安全動
作領域を拡大するために、図15の(b)の断面構造に
示されるように、ゲートフィンガ21直下に形成するp
ウエル23とMOSFETのセル部のチャネル拡散層2
6との距離xをMOSFETのセル同士の間隔より狭く
するか等間隔に配置して形成することが開示されてい
る。なお、この構造を実現するためには、パワーMOS
FETのセル部に形成するチャネル形成領域26とは別
に、ゲート酸化膜24を形成する前に周知のホトリソグ
ラフィ工程(以下、ホト工程と略す。)と、不純物導入
及び拡散工程とを行うことによりpウエル23を形成す
る。In this vertical power MOSFET, the p-well 23 formed on the silicon surface directly under the gate finger is provided to prevent deterioration of the drain-source breakdown voltage. In order to expand the safe operation area, p formed immediately below the gate finger 21 as shown in the sectional structure of FIG.
Well 23 and channel diffusion layer 2 of MOSFET cell
It is disclosed that the distance x from the MOSFET 6 is made smaller than the distance between cells of the MOSFET or arranged at equal intervals. In order to realize this structure, power MOS
By performing a well-known photolithography process (hereinafter abbreviated as photo process) and an impurity introduction and diffusion process before forming the gate oxide film 24, separately from the channel formation region 26 formed in the cell portion of the FET. A p well 23 is formed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術の縦型パワーMOSFETにおいては、ドレ
イン・ソース間耐圧の確保のため及び逆方向安全動作領
域拡大のために形成するゲートフィンガ21直下のpウ
エル23は、ゲート酸化膜形成前に形成しなければなら
ず、このためpウエルを形成するのにホト工程を必要と
するという難点が有った。However, in the above-mentioned conventional vertical power MOSFET, the p just below the gate finger 21 is formed to secure the breakdown voltage between the drain and the source and to expand the backward safe operation area. The well 23 must be formed before the gate oxide film is formed, and thus there is a drawback that a photo process is required to form the p well.
【0005】また、ゲートフィンガ21を形成する際
に、多結晶シリコン層25とアルミ電極とのコンタクト
をゲート酸化膜24上で取ると、ゲート・ソース間耐圧
歩留まりが低下するという問題点に関しては何ら考慮さ
れていなかった。Further, when the gate finger 21 is formed, if the contact between the polycrystalline silicon layer 25 and the aluminum electrode is made on the gate oxide film 24, the gate-source breakdown voltage yield is lowered. Was not considered.
【0006】更に、従来の縦型パワーMOSFETのチ
ャネル拡散層26の形成工程において、アクティブ領域
では多結晶シリコン層25をイオン打ち込みのマスクと
して用いるにもかかわらず、スクライブライン領域では
ドレイン領域と反対導電形の不純物導入を防止するため
にレジストマスクを使用しなければならず、このためホ
ト工程を必要とするので製造コストが高くなるという難
点があった。Further, in the process of forming the channel diffusion layer 26 of the conventional vertical power MOSFET, although the polycrystalline silicon layer 25 is used as a mask for ion implantation in the active region, the conductivity is opposite to that of the drain region in the scribe line region. A resist mask must be used to prevent the introduction of impurities of a certain shape, which requires a photo-process, resulting in a high manufacturing cost.
【0007】そこで、本発明の目的は、プロセス工程数
を削減し簡略化を図ってもドレイン・ソース間耐圧及び
ゲート・ソース間耐圧の劣化がなく、しかも特性の安定
した多結晶シリコンダイオードとも共存することができ
る絶縁ゲート型の半導体装置とその製造方法を提供する
ことにある。Therefore, an object of the present invention is to coexist with a polycrystalline silicon diode having stable characteristics without deterioration of drain-source breakdown voltage and gate-source breakdown voltage even if the number of process steps is reduced and simplified. It is an object of the present invention to provide an insulated gate type semiconductor device and a manufacturing method thereof.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置は、ドレイン
となる第1導電形の半導体層、すなわち図1で言えば、
n形エピタキシャル層2の表面領域に設けられた第2導
電形の第1不純物領域すなわちチャネル用p形拡散層1
1a及び第2導電形の第2不純物領域すなわちp形拡散
層6aと、チャネル用p形拡散層11a内に設けられた
ソースとなる第1導電形の第3不純物領域すなわちソー
ス用n形拡散層12aと、および前記チャネル用p形拡
散層11a上にゲート絶縁膜となる第1絶縁層すなわち
ゲート酸化膜9aを介して設けられた多結晶シリコンゲ
ート層10aと、ソース電極及びゲート電極となる金属
層すなわちアルミニウム(以下、アルミと略す。)のソ
ース電極15a及びアルミのゲート電極15cとからな
る絶縁ゲート型半導体装置において、前記p形拡散層6
aの表面不純物濃度を前記チャネル用p形拡散層11a
の表面不純物濃度よりも低く設定すると共に、前記p形
拡散層6a上に前記ゲート酸化膜9aより厚い第2絶縁
層すなわちLOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)酸
化膜7を設け、前記多結晶シリコンゲート層10aと、
該多結晶シリコンゲート層と前記ゲート電極15cとを
接続するコンタクト30とを、前記LOCOS酸化膜7
上に設けたことを特徴とする。In order to achieve the above object, an insulated gate semiconductor device according to the present invention is a semiconductor layer of a first conductivity type which is a drain, that is, in FIG.
The first impurity region of the second conductivity type provided in the surface region of the n-type epitaxial layer 2, that is, the p-type diffusion layer 1 for channel
1a and a second impurity region of the second conductivity type, that is, a p-type diffusion layer 6a, and a third impurity region of the first conductivity type that is a source provided in the channel p-type diffusion layer 11a, that is, an n-type diffusion layer for the source. 12a, and a polycrystalline silicon gate layer 10a provided on the channel p-type diffusion layer 11a via a first insulating layer serving as a gate insulating film, that is, a gate oxide film 9a, and a metal serving as a source electrode and a gate electrode. A p-type diffusion layer 6 in an insulated gate semiconductor device comprising a source electrode 15a made of aluminum (hereinafter abbreviated as aluminum) and a gate electrode 15c made of aluminum.
The surface impurity concentration of a is set to the channel p-type diffusion layer 11a.
Of the second insulating layer, that is, a LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) oxide film 7 thicker than the gate oxide film 9a is provided on the p-type diffusion layer 6a. 10a,
The contact 30 connecting the polycrystalline silicon gate layer and the gate electrode 15c is connected to the LOCOS oxide film 7.
It is characterized by being provided above.
【0009】更に、上記絶縁ゲート型半導体装置におい
て、前記第2導電形の第1不純物領域11aと前記第2
導電形の第2不純物領域6aとが、図1に示すように、
第1導電形の第4不純物領域すなわちn形拡散層8aに
より分離されていれば好適である。Further, in the above insulated gate semiconductor device, the first impurity region 11a of the second conductivity type and the second impurity region 11a
As shown in FIG. 1, the conductivity type second impurity region 6a is
It is preferable if they are separated by the fourth impurity region of the first conductivity type, that is, the n-type diffusion layer 8a.
【0010】また、ドレインとなる第1導電形の半導体
層、すなわち図6で言えば、n形エピタキシャル層2の
表面に設けられた第2導電形の第1不純物領域すなわち
チャネル用p形拡散層11a及び第2不純物領域すなわ
ちp形拡散層6aと、チャネル用p形拡散層11a内に
設けられたソースとなる第1導電形の第3不純物領域す
なわちソース用n形拡散層12aと、および前記チャネ
ル用p形拡散層11a上にゲート絶縁膜となる第1絶縁
層すなわちゲート酸化膜9aを介して設けられた多結晶
シリコンゲート層10aと、ソース電極及びゲート電極
となる金属層すなわちアルミのソース電極15a及びア
ルミのゲート電極15cとからなる絶縁ゲート型半導体
装置において、前記p形拡散層6a上に前記ゲート酸化
膜9aより厚い第2絶縁層すなわちLOCOS酸化膜7
と、該LOCOS酸化膜7上に前記多結晶シリコンゲー
ト層10aを設けると共に、前記多結晶シリコンゲート
層10aと前記ゲート電極15cとを接続するコンタク
ト30をLOCOS酸化膜7上に設け、かつ、前記p形
拡散層6aと同一工程で形成される第2導電形の第5不
純物領域すなわちp形拡散層6bを用いるフローティン
グフィールドリング(以下、FFRと略す。)をアクテ
ィブ領域周辺の前記n形エピタキシャル層2内に設けた
構造の絶縁ゲート型半導体装置とすることができる。A semiconductor layer of the first conductivity type serving as a drain, that is, in FIG. 6, a first impurity region of the second conductivity type provided on the surface of the n-type epitaxial layer 2, that is, a p-type diffusion layer for a channel. 11a and the second impurity region, that is, the p-type diffusion layer 6a, the third impurity region of the first conductivity type that is the source, which is provided in the channel p-type diffusion layer 11a, that is, the source n-type diffusion layer 12a, and A polycrystalline silicon gate layer 10a provided on the p-type diffusion layer 11a for a channel via a first insulating layer to be a gate insulating film, that is, a gate oxide film 9a, and a metal layer to be a source electrode and a gate electrode, that is, an aluminum source. In an insulated gate type semiconductor device including an electrode 15a and an aluminum gate electrode 15c, a first electrode that is thicker than the gate oxide film 9a on the p-type diffusion layer 6a. Insulating layer or LOCOS oxide film 7
And providing the polycrystalline silicon gate layer 10a on the LOCOS oxide film 7, and providing a contact 30 connecting the polycrystalline silicon gate layer 10a and the gate electrode 15c on the LOCOS oxide film 7, and A floating field ring (hereinafter abbreviated as FFR) using the fifth impurity region of the second conductivity type, that is, the p-type diffusion layer 6b formed in the same step as the p-type diffusion layer 6a is formed on the n-type epitaxial layer around the active region. It is possible to obtain an insulated gate type semiconductor device having a structure provided inside 2.
【0011】或いは、この絶縁ゲート型半導体装置のア
クティブ領域周辺の前記n形エピタキシャル層2内に設
けた前記FFRは、図7に示すように、前記チャネル用
p形拡散層11aと同一工程で形成される第2導電形の
第6不純物領域すなわちp形拡散層11cを用いて構成
しても良い。Alternatively, as shown in FIG. 7, the FFR provided in the n-type epitaxial layer 2 around the active region of the insulated gate semiconductor device is formed in the same step as the channel p-type diffusion layer 11a. The sixth impurity region of the second conductivity type, that is, the p-type diffusion layer 11c may be used.
【0012】また、上記いずれかの絶縁ゲート型半導体
装置において、前記第2絶縁層すなわちLOCOS酸化
膜7上に、図14に示すような多結晶シリコンダイオー
ド50を更に設ければ好適である。In any one of the above-mentioned insulated gate semiconductor devices, it is preferable that a polycrystalline silicon diode 50 as shown in FIG. 14 is further provided on the second insulating layer, that is, the LOCOS oxide film 7.
【0013】また、前記第1絶縁層と前記多結晶シリコ
ンゲート層、すなわち図10で言えば、ゲート酸化膜9
cと多結晶シリコンゲート層10dとをスクライブライ
ン形成領域に更に設けても良い。Further, the first insulating layer and the polycrystalline silicon gate layer, that is, the gate oxide film 9 in FIG.
c and the polycrystalline silicon gate layer 10d may be further provided in the scribe line formation region.
【0014】更に、前記スクライブライン形成領域上の
多結晶シリコン層を前記ドレインとなる第1導電形の半
導体層と同等の電位に設定すれば好適である。Further, it is preferable that the polycrystalline silicon layer on the scribe line formation region is set to the same potential as that of the first conductivity type semiconductor layer serving as the drain.
【0015】上記いずれかの絶縁ゲート型半導体装置を
製造する本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法においては、図2の(a)に示すように、前記第1導
電形の半導体層すなわちn形エピタキシャル層2の表面
に形成した窒化膜4をマスクにして、前記第2導電形の
第2不純物領域すなわちp形拡散層6aの不純物導入を
行った後に、更に前記窒化膜4をマスクとした選択酸化
を行って前記第2絶縁層すなわちLOCOS酸化膜7を
形成する工程を少なくとも有することを特徴とする。In the method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention for manufacturing any of the above insulated gate semiconductor devices, as shown in FIG. 2A, the semiconductor layer of the first conductivity type, that is, Using the nitride film 4 formed on the surface of the n-type epitaxial layer 2 as a mask, impurities are introduced into the second impurity region of the second conductivity type, that is, the p-type diffusion layer 6a, and then the nitride film 4 is used as a mask. At least a step of performing the selective oxidation to form the second insulating layer, that is, the LOCOS oxide film 7 is characterized.
【0016】或いは、本発明に係る絶縁ゲート型半導体
装置の製造方法においては、図2の(a)〜(c)に示
すように、前記第1導電形の半導体層すなわちn形エピ
タキシャル層2の表面に形成した窒化膜4をマスクにし
て、前記第2導電形の第2不純物領域すなわちp形拡散
層6aの不純物導入を行った後に、更に前記窒化膜4を
マスクとした選択酸化を行い前記第2絶縁層すなわちL
OCOS酸化膜7を形成し、次いで前記LOCOS酸化
膜7をマスクにして、前記第2導電形の第1不純物領域
すなわちチャネル用p形拡散層11aと前記p形拡散層
6aとを分離する第1導電形の第4不純物領域すなわち
n形拡散層8aを形成する工程を有してもよい。Alternatively, in the method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention, as shown in FIGS. 2A to 2C, the semiconductor layer of the first conductivity type, that is, the n-type epitaxial layer 2 is formed. Using the nitride film 4 formed on the surface as a mask, impurities are introduced into the second impurity region of the second conductivity type, that is, the p-type diffusion layer 6a, and then selective oxidation is performed using the nitride film 4 as a mask. Second insulating layer, L
An OCOS oxide film 7 is formed, and then the LOCOS oxide film 7 is used as a mask to separate the first impurity region of the second conductivity type, that is, the channel p-type diffusion layer 11a and the p-type diffusion layer 6a from each other. A step of forming the fourth impurity region of conductivity type, that is, the n-type diffusion layer 8a may be included.
【0017】また、本発明に係る絶縁ゲート型半導体装
置の製造方法においては、図9に示すように、最初に前
記第1導電形の半導体層すなわちn形エピタキシャル層
2の表面全体に第2導電形の第2不純物領域すなわちp
形拡散層6aを形成し、次に前記第2絶縁層すなわち酸
化膜7を形成し、該酸化膜7をマスクにして前記p形拡
散層6aを打ち消すように前記第1導電形の第4不純物
領域すなわちn形拡散層8aの不純物導入を行って前記
n形拡散層8aを形成した後、ゲート絶縁膜となる前記
第1絶縁層すなわちゲート酸化膜9aを形成する工程を
有してもよい。In the method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention, as shown in FIG. 9, first, the second conductivity type is first formed on the entire surface of the semiconductor layer of the first conductivity type, that is, the n-type epitaxial layer 2. -Shaped second impurity region, ie, p
Forming the second diffusion layer 6a, then forming the second insulating layer, that is, the oxide film 7, and using the oxide film 7 as a mask to cancel the p-type diffusion layer 6a. The method may include the step of introducing an impurity into the region, that is, the n-type diffusion layer 8a to form the n-type diffusion layer 8a, and then forming the first insulating layer, that is, the gate oxide film 9a to be a gate insulating film.
【0018】[0018]
【作用】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置によれ
ば、図1に示すように、ゲートフィンガを構成するゲー
ト電極15cの直下の絶縁膜すなわち酸化膜7を厚くし
て、ゲートフィンガのアルミ電極15cと多結晶シリコ
ン10aとの電気的接続を行うためのコンタクト30
を、この厚い酸化膜7上に設けたことにより、アルミ電
極15cと多結晶シリコン10aとの機械的並びに電気
的ストレスによるゲートリーク等のゲート耐圧不良を回
避できる。そして、ゲートフィンガ直下のp形拡散層6
aの表面不純物濃度をチャネル用p形拡散層11aより
も低不純不濃度としたことにより、p形拡散層6aは低
濃度のオフセット領域として働き、ドレイン耐圧が向上
する。According to the insulated gate semiconductor device of the present invention, as shown in FIG. 1, the insulating film immediately below the gate electrode 15c forming the gate finger, that is, the oxide film 7 is thickened to make the aluminum electrode of the gate finger. Contact 30 for electrically connecting 15c and polycrystalline silicon 10a
Is provided on the thick oxide film 7, it is possible to avoid a gate breakdown voltage defect such as a gate leak due to mechanical and electrical stress between the aluminum electrode 15c and the polycrystalline silicon 10a. Then, the p-type diffusion layer 6 directly below the gate finger
By setting the surface impurity concentration of a to a lower impurity concentration than the channel p-type diffusion layer 11a, the p-type diffusion layer 6a functions as a low-concentration offset region, and the drain breakdown voltage is improved.
【0019】更に、上記絶縁ゲート型半導体装置におい
て、前記第2導電形の第1不純物領域11aと前記第2
導電形の第2不純物領域6aとが、図1に示すように、
第1導電形の第4不純物領域すなわちn形拡散層8aに
より分離した構造とすることにより、低オン抵抗化を図
ることができる。Further, in the above insulated gate semiconductor device, the first impurity region 11a of the second conductivity type and the second impurity region 11a
As shown in FIG. 1, the conductivity type second impurity region 6a is
By having a structure separated by the fourth impurity region of the first conductivity type, that is, the n-type diffusion layer 8a, low on-resistance can be achieved.
【0020】また、アクティブ領域周辺の前記n形エピ
タキシャル層2内に設けるFFRは、図6に示すよう
に、p形拡散層6aと同一工程で形成される第2導電形
の第5不純物領域すなわちp形拡散層6bを用いて構成
することにより、LOCOS酸化膜7形成用のホトマス
クを使うことができ、FFR追加の為のホトマスクを不
要にできると共に、FFRをLOCOS酸化膜7の直下
に自己整合的に形成することができる。Further, the FFR provided in the n-type epitaxial layer 2 around the active region is, as shown in FIG. 6, the fifth impurity region of the second conductivity type formed in the same step as the p-type diffusion layer 6a, that is, By using the p-type diffusion layer 6b, a photomask for forming the LOCOS oxide film 7 can be used, a photomask for adding the FFR can be eliminated, and the FFR can be self-aligned directly under the LOCOS oxide film 7. Can be formed as desired.
【0021】或いは、アクティブ領域周辺の前記n形エ
ピタキシャル層2内に設けるFFRは、図7に示すよう
に、チャネル用p形拡散層11aと同一工程で形成され
る第2導電形の第6不純物領域すなわちp形拡散層11
cを用いて構成することにより、スクライブライン形成
用領域にチャネル用p形拡散層が入らないようにするた
めのチャネル用p形イオン打込み時のホトマスクを使え
るので、FFR追加の為のホトマスクを不要とすること
ができる。Alternatively, the FFR provided in the n-type epitaxial layer 2 around the active region is, as shown in FIG. 7, a sixth impurity of the second conductivity type formed in the same step as the p-type diffusion layer 11a for a channel. Region or p-type diffusion layer 11
By using c, a photomask for p-type ion implantation for the channel can be used to prevent the p-type diffusion layer for the channel from entering the scribe line formation region, so a photomask for adding FFR is not required. Can be
【0022】また、上記いずれかの絶縁ゲート型半導体
装置において、前記第2絶縁層すなわちLOCOS酸化
膜7上に設けた多結晶シリコンダイオード50は、ゲー
ト絶縁膜上に設けるよりも安定して動作することがで
き、図14に示すように多結晶シリコンダイオード50
をソース電極15aとゲート電極15c間に接続すれば
ゲート保護ダイオードとして機能する。In any of the insulated gate semiconductor devices described above, the polycrystalline silicon diode 50 provided on the second insulating layer, that is, the LOCOS oxide film 7 operates more stably than that provided on the gate insulating film. The polycrystalline silicon diode 50 shown in FIG.
Is connected between the source electrode 15a and the gate electrode 15c to function as a gate protection diode.
【0023】また、図10に示すように、ゲート酸化膜
9cと多結晶シリコンゲート層10dとをスクライブラ
イン形成領域に更に設けることにより、スクライブライ
ン形成領域にチャネル用p形拡散層が入るのを防止する
ためのチャネル用p形拡散層形成防止用ホトマスクを不
要にすることができる。Further, as shown in FIG. 10, by further providing the gate oxide film 9c and the polycrystalline silicon gate layer 10d in the scribe line formation region, the channel p-type diffusion layer is prevented from entering the scribe line formation region. It is possible to eliminate the need for a photomask for preventing the formation of the p-type diffusion layer for the channel.
【0024】更に、前記スクライブライン形成領域上の
多結晶シリコン層を前記ドレインとなる第1導電形の半
導体層と同等の電位に設定することにより、ドレイン・
ソース間に電圧が印加された場合に、アクティブ領域か
らチップ終端方向への空乏層の伸びを抑え、ドレイン・
ソース間耐圧の劣化を生じにくくする。Further, by setting the potential of the polycrystalline silicon layer on the scribe line forming region to the same potential as that of the first conductivity type semiconductor layer serving as the drain, the drain.
When a voltage is applied between the sources, it suppresses the depletion layer from extending from the active region toward the chip termination,
Prevents deterioration of breakdown voltage between sources.
【0025】上記いずれかの絶縁ゲート型半導体装置を
製造する本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法においては、図2の(a)に示すように、前記第1導
電形の半導体層すなわちn形エピタキシャル層2の表面
に形成した窒化膜4をマスクにして、前記第2導電形の
第2不純物領域すなわちp形拡散層6aの不純物導入を
行った後に、更に前記窒化膜4をマスクとした選択酸化
を行う工程を少なくとも有することにより、前記第2絶
縁層すなわちLOCOS酸化膜7を前記p形拡散層6a
に対して自己整合的に形成することができる。In the method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention for manufacturing any of the above insulated gate semiconductor devices, as shown in FIG. 2A, the semiconductor layer of the first conductivity type, that is, Using the nitride film 4 formed on the surface of the n-type epitaxial layer 2 as a mask, impurities are introduced into the second impurity region of the second conductivity type, that is, the p-type diffusion layer 6a, and then the nitride film 4 is used as a mask. By including at least the step of performing the selective oxidation, the second insulating layer, that is, the LOCOS oxide film 7 is formed into the p-type diffusion layer 6a.
Can be formed in a self-aligned manner.
【0026】或いは、図2の(a)〜(c)に示すよう
に、前記第1導電形の半導体層すなわちn形エピタキシ
ャル層2の表面に形成した窒化膜4をマスクにして、前
記第2導電形の第2不純物領域すなわちp形拡散層6a
の不純物導入を行った後に、更に前記窒化膜4をマスク
とした選択酸化を行い前記第2絶縁層すなわちLOCO
S酸化膜7を形成し、次いで前記LOCOS酸化膜7を
マスクにして、第1導電形の第4不純物領域すなわちn
形拡散層8aを形成する工程を少なくとも有することに
より、n形拡散層8aは追加ホトマスクを必要とするこ
となく、自己整合的に前記第2導電形の第1不純物領域
すなわちチャネル用p形拡散層11aと前記p形拡散層
6aとを分離するよう形成することができる。Alternatively, as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c), the nitride film 4 formed on the surface of the semiconductor layer of the first conductivity type, that is, the n-type epitaxial layer 2 is used as a mask for the second layer. Second conductivity type impurity region, that is, p-type diffusion layer 6a
Of the second insulating layer, i.e., LOCO.
An S oxide film 7 is formed, and then the LOCOS oxide film 7 is used as a mask to form a fourth impurity region of the first conductivity type, that is, n.
Since the n-type diffusion layer 8a includes at least the step of forming the n-type diffusion layer 8a, the n-type diffusion layer 8a can self-align with the first impurity region of the second conductivity type, that is, the p-type diffusion layer for the channel, without requiring an additional photomask. 11a and the p-type diffusion layer 6a can be formed so as to be separated from each other.
【0027】また、図9に示すように、最初に前記第1
導電形の半導体層すなわちn形エピタキシャル層2の表
面全体に第2導電形の第2不純物領域すなわちp形拡散
層6aを形成し、次に前記第2絶縁層すなわち酸化膜7
を形成し、該酸化膜7をマスクにして前記p形拡散層6
aを打ち消すように不純物導入を行って前記第1導電形
の第4不純物領域すなわちn形拡散層8aを形成した
後、ゲート絶縁膜となる前記第1絶縁層すなわちゲート
酸化膜9aを形成する工程を有することにより、前記酸
化膜7と前記p形拡散層6aと前記n形拡散層8aを自
己整合的に形成することができる。Further, as shown in FIG. 9, first, the first
A second impurity region of the second conductivity type, that is, the p-type diffusion layer 6a is formed on the entire surface of the semiconductor layer of the conductivity type, that is, the n-type epitaxial layer 2, and then the second insulating layer, that is, the oxide film 7 is formed.
And the p-type diffusion layer 6 is formed using the oxide film 7 as a mask.
a step of forming a fourth insulating region of the first conductivity type, that is, an n-type diffusion layer 8a by introducing impurities so as to cancel a, and then forming the first insulating layer, that is, a gate oxide film 9a to be a gate insulating film. With the above, the oxide film 7, the p-type diffusion layer 6a, and the n-type diffusion layer 8a can be formed in a self-aligned manner.
【0028】[0028]
【実施例】以下、本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置
とその製造方法の好適な幾つかの実施例につき、図面を
用いて詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some preferred embodiments of an insulated gate semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0029】<実施例1>図1は、本発明に係る絶縁ゲ
ート型半導体装置の一実施例を示す図であり、ここでは
nチャネルの縦型パワーMOSFETの場合を示してい
る。図1の(a)は縦型パワーMOSFETの要部を示
す平面図で、説明の便宜上アルミ電極は透明にして輪郭
だけ示すと共に表面保護膜は省略して図示してあり、
(b)は平面図上にA−A’線で示した部分の断面構造
図である。また、図2は、図1の(a)に示した縦型パ
ワーMOSFETの製造方法を示す主要工程の断面構造
図であり、図3はチップ全体の平面図である。なお、図
1において、左端はスクライブラインが形成されるチッ
プ終端であり、右側は縦型パワーMOSFETのアクテ
ィブ領域である。<Embodiment 1> FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an insulated gate semiconductor device according to the present invention, in which an n-channel vertical power MOSFET is shown. FIG. 1A is a plan view showing a main part of a vertical power MOSFET. For convenience of explanation, an aluminum electrode is made transparent and only a contour is shown and a surface protective film is omitted.
(B) is a cross-sectional structural view of a portion indicated by a line AA 'on the plan view. 2 is a sectional structural view of a main step showing a method of manufacturing the vertical power MOSFET shown in FIG. 1A, and FIG. 3 is a plan view of the entire chip. In FIG. 1, the left end is the chip end where the scribe line is formed, and the right is the active region of the vertical power MOSFET.
【0030】先ず、図1を用いて、本発明に係るパワー
MOSFETの構造を説明する。図1の(b)におい
て、参照符号1はn+基板を示し、n+基板1上には所要
厚さのn形エピタキシャル層2が形成され、裏面にはド
レイン電極17が形成されている。アクティブ領域10
0とチップ終端部120との間のフィールド部110の
n形エピタキシャル層2上は、厚い酸化膜7が形成さ
れ、この酸化膜7上に多結晶シリコンのゲート電極10
a、絶縁層14、アルミのゲート電極15cが順に積層
された構造となっている。また、酸化膜7の直下には、
チャネル用p形拡散層11aよりも表面不純物濃度の低
いp形拡散層6aが形成されている。図1(a)の平面
図に示すように、この多結晶シリコンゲート電極10a
とアルミのゲート電極15cとは、絶縁層14に設けた
複数のコンタクト孔30を介して電気的に接続されてゲ
ートフィンガを構成する。なお、ゲートフィンガ部分の
多結晶シリコンとアクティブ領域100の多結晶シリコ
ンとは、複数設けられたp形拡散層13aの領域42間
の多結晶シリコンを介して電気的に接続されている。First, the structure of the power MOSFET according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1 (b), reference numeral 1 n + indicates a substrate, on the n + substrate 1 n-type epitaxial layer 2 of the required thickness is formed, the drain electrode 17 is formed on the back surface. Active area 10
A thick oxide film 7 is formed on the n-type epitaxial layer 2 of the field portion 110 between the 0 and the chip termination portion 120, and the gate electrode 10 of polycrystalline silicon is formed on the oxide film 7.
It has a structure in which a, an insulating layer 14, and an aluminum gate electrode 15c are sequentially stacked. In addition, immediately below the oxide film 7,
A p-type diffusion layer 6a having a surface impurity concentration lower than that of the channel p-type diffusion layer 11a is formed. As shown in the plan view of FIG. 1A, this polycrystalline silicon gate electrode 10a
And the aluminum gate electrode 15c are electrically connected to each other through a plurality of contact holes 30 provided in the insulating layer 14 to form a gate finger. The polycrystalline silicon in the gate finger portion and the polycrystalline silicon in the active region 100 are electrically connected via the polycrystalline silicon between the regions 42 of the p-type diffusion layer 13a provided in plural.
【0031】アクティブ領域100では、平面図に示し
たように等間隔に互い違いに多数設けられた多結晶シリ
コンゲート電極10aの矩形窓部40(尚、形状は矩形
に限らず円形或いは多角形としても良い。)を介して拡
散自己整合、いわゆるDSA(Diffused Self Aligned)
−MOS構造を構成するようにチャネル用p形拡散層1
1aとソース用n形拡散層12aが、二重拡散によりn
形拡散層8aの中に形成されている。多結晶シリコンゲ
ート電極10aの各矩形窓部40の中央部には、チャネ
ル用p形拡散層11aとアルミのソース電極15aとの
オーミック接続をするために、高濃度のp形拡散層13
aが形成されている。アルミのソース電極15aは、矩
形窓部40内に設けたコンタクト孔34および領域42
内に設けたコンタクト孔32によりソース用n形拡散層
12a及びp形拡散層13aと電気的に接続する。In the active region 100, as shown in the plan view, a large number of alternating rectangular windows 40 of the polycrystalline silicon gate electrode 10a are provided (the shape is not limited to a rectangle but may be a circle or a polygon). Good)), so-called DSA (Diffused Self Aligned)
-Channel p-type diffusion layer 1 so as to form a MOS structure
1a and the source n-type diffusion layer 12a are n
It is formed in the diffusion layer 8a. At the center of each rectangular window 40 of the polycrystalline silicon gate electrode 10a, a high concentration p-type diffusion layer 13 is formed in order to make an ohmic connection between the channel p-type diffusion layer 11a and the aluminum source electrode 15a.
a is formed. The source electrode 15a made of aluminum has contact holes 34 and regions 42 provided in the rectangular window 40.
The contact hole 32 provided therein electrically connects the source n-type diffusion layer 12a and the p-type diffusion layer 13a.
【0032】チップ終端部120は、断面図に示すよう
に、n形エピタキシャル層2の表面にn形拡散層8b及
びスクライブライン領域にアルミのドレイン用フィール
ドプレート電極15bとオーミック接続を取るための高
濃度n形拡散層12bが形成され、n形拡散層8b上に
は、ゲート酸化膜9bと絶縁層14を介してアルミのド
レイン用フィールドプレート電極15bが形成されてい
る。更に、スクライブライン形成領域及びパッド領域
(不図示)を除いて、最上層は表面保護膜16により被
覆されている。As shown in the sectional view, the chip termination portion 120 has a high height for making ohmic contact with the n-type diffusion layer 8b on the surface of the n-type epitaxial layer 2 and the aluminum drain field plate electrode 15b on the scribe line region. A concentration n-type diffusion layer 12b is formed, and an aluminum drain field plate electrode 15b is formed on the n-type diffusion layer 8b via a gate oxide film 9b and an insulating layer 14. Further, the uppermost layer is covered with the surface protective film 16 except for the scribe line forming region and the pad region (not shown).
【0033】上記した縦型パワーMOSFETの構造
は、図3のチップ平面図に示したa−a’線部分の拡大
した平面構造及び断面構造であり、チップ上には2個の
ソースパッドSPAD及びゲートパッドGPADが設け
られている。これらのパッド部は、表面保護膜14を除
去してそれぞれアルミの電極15a,15cが露出した
部分である。また、チップ上にb−b’線で示したゲー
トフィンガ部分の断面構造は、図1(b)のゲート電極
層15cの中心から右側部分を左側にも対象に折り返し
た構造となっている。The structure of the vertical power MOSFET described above is a plan structure and a sectional structure in which the aa 'line portion shown in the chip plan view of FIG. 3 is enlarged, and two source pads SPAD and SPAD are provided on the chip. A gate pad GPAD is provided. These pad portions are portions where the aluminum electrodes 15a and 15c are exposed by removing the surface protective film 14. In addition, the cross-sectional structure of the gate finger portion indicated by the line bb 'on the chip is a structure in which the right side portion from the center of the gate electrode layer 15c in FIG.
【0034】このように構成される縦型パワーMOSF
ETの製造方法について、例えば、60V耐圧の縦型パ
ワーMOSFETを例に、図2を用いて簡単に説明す
る。図2の(a)において、ヒ素またはアンチモンをド
ープした例えば0.002〜0.02Ω・cm程度の高
濃度のn+基板1上に、1Ω・cmのn形エピタキシャ
ル層2を10μm形成し、イオン打込みによる表面の損
傷を防止する表面酸化膜3を形成後、窒化膜4を堆積す
る。ホト工程によりホトレジスト5をマスクにして表面
酸化膜3と窒化膜4をエッチングし、窒化膜4及びホト
レジスト5をマスクにして例えば、ボロンイオンを50
keV,1〜5×1012cm-2程度の条件で、イオン打
ち込みし、低濃度p形拡散層6aを形成する。The vertical power MOSF configured as above
A method of manufacturing the ET will be briefly described with reference to FIG. 2 by taking a vertical power MOSFET having a breakdown voltage of 60 V as an example. In FIG. 2A, an n-type epitaxial layer 2 having a thickness of 1 Ω · cm is formed to a thickness of 10 μm on an n + substrate 1 having a high concentration of, for example, 0.002 to 0.02 Ω · cm doped with arsenic or antimony. After forming the surface oxide film 3 that prevents the surface from being damaged by ion implantation, the nitride film 4 is deposited. In the photo process, the surface oxide film 3 and the nitride film 4 are etched using the photoresist 5 as a mask, and, for example, boron ions are added to 50 by using the nitride film 4 and the photoresist 5 as a mask.
Ion implantation is performed under the conditions of keV and 1 to 5 × 10 12 cm −2 to form the low concentration p-type diffusion layer 6a.
【0035】次に、ホトレジスト5を除去した後、図2
の(b)に示すように、窒化膜4をマスクにして選択酸
化を行ない厚さ約900nmのLOCOS酸化膜7を形
成する。そして、窒化膜4を除去した後、LOCOS酸
化膜7をマスクにしてリンイオン打ち込みを、例えば1
25keV,1.5×1012cm-2程度行ない、熱処理
をして拡散深さが2μm程度のn形拡散層8a,8bを
同時に形成する。次に、表面酸化膜3を除去し、新たに
酸化を行って厚さ50nmのゲート酸化膜9a,9bを
形成する。Next, after removing the photoresist 5, FIG.
(B), selective oxidation is performed using the nitride film 4 as a mask to form a LOCOS oxide film 7 having a thickness of about 900 nm. Then, after removing the nitride film 4, phosphorus ion implantation is performed with, for example, 1 using the LOCOS oxide film 7 as a mask.
25 keV, about 1.5 × 10 12 cm −2 , and heat treatment is performed to simultaneously form n-type diffusion layers 8a and 8b having a diffusion depth of about 2 μm. Next, the surface oxide film 3 is removed, and new oxidation is performed to form gate oxide films 9a and 9b having a thickness of 50 nm.
【0036】次に、多結晶シリコンを周知のCVD法に
より350nm堆積し、ホト工程によりパターニングし
てゲート用の多結晶シリコン層10aを形成した後、チ
ップ終端部120及びフィールド部110側はホトレジ
スト18をマスクにし、アクティブ領域側は多結晶シリ
コン層10aをマスクにして、ボロンイオンを50ke
V,5×1013cm-2程度の条件でイオン打ち込みし、
その後熱処理を行うことによりチャネル用のp形拡散層
11aを形成し、図2の(c)に示す構造を得る。この
後は、多結晶シリコン層10aをマスクにしたソースと
なるn形拡散層12aの形成、絶縁層14の形成、コン
タクト孔開け、等の通常のパワーMOSFETプロセス
を経ることにより、図1の(b)に示した断面構造を得
ることができる。Next, polycrystalline silicon is deposited to a thickness of 350 nm by a well-known CVD method and patterned by a photo step to form a polycrystalline silicon layer 10a for a gate, and then the photoresist 18 on the chip end portion 120 and field portion 110 sides. Is used as a mask and the active region side is masked with the polycrystalline silicon layer 10a as a mask, and boron ions of 50 ke are used.
Ion implantation under the condition of V, 5 × 10 13 cm -2 ,
Thereafter, heat treatment is performed to form the p-type diffusion layer 11a for the channel, and the structure shown in FIG. 2C is obtained. After that, by performing a normal power MOSFET process such as formation of an n-type diffusion layer 12a serving as a source using the polycrystalline silicon layer 10a as a mask, formation of an insulating layer 14, and opening of contact holes, The sectional structure shown in b) can be obtained.
【0037】なお、縦型パワーMOSFETのゲート・
ソース間に、図14(c)に示す等価回路のようなゲー
トの静電破壊防止用の保護ダイオード50を形成する場
合は、図14(a)の平面図及び(b)の断面図に示す
ように(ただし、アルミ電極パターン15aは二点鎖線
で示してある)、LOCOS酸化膜7上の多結晶シリコ
ン層10aに、例えばCVD(Chemical Vapor Depositi
on)法により2μm酸化膜を堆積後、ホト工程によりパ
ターニングしてリンをデポジションしてn形多結晶シリ
コン領域を形成し、その後酸化膜を除去してボロンイオ
ン打込みによりp形多結晶シリコン領域を形成し、直列
接続されたダイオード列を形成する。このダイオード列
上は絶縁層14で覆い、中心部にはコンタクト孔52を
設ける。ダイオード列のパターンの最外郭は,図14
(b)に示したように、そのままアクティブ領域の多結
晶シリコンゲート電極10aと接続されているので、中
心部に設けたコンタクト孔52を介してソース電極15
aと接続するようにパターンを形成したホトマスクを使
用してアルミのホト工程を行えば良い。また、ダイオー
ド50用のn形拡散層及びp形拡散層は、それぞれ縦型
パワーMOSFETのn形拡散層12a及びp形拡散層
11aと兼用すれば、工程数を低減することができる。The gate of the vertical power MOSFET
When a protection diode 50 for preventing electrostatic breakdown of the gate is formed between the sources as in the equivalent circuit shown in FIG. 14C, it is shown in the plan view of FIG. 14A and the sectional view of FIG. As described above (however, the aluminum electrode pattern 15a is shown by a chain double-dashed line), the polycrystalline silicon layer 10a on the LOCOS oxide film 7 is formed, for example, by CVD (Chemical Vapor Depositi).
After depositing a 2 μm oxide film by the on) method, patterning is performed by a photo process to deposit phosphorus to form an n-type polycrystalline silicon region, and then the oxide film is removed and boron ion implantation is performed to form a p-type polycrystalline silicon region. To form a series connected diode array. This diode array is covered with an insulating layer 14, and a contact hole 52 is provided at the center. The outermost contour of the pattern of the diode array is shown in FIG.
As shown in (b), since it is directly connected to the polycrystalline silicon gate electrode 10a in the active region, the source electrode 15 is connected through the contact hole 52 provided in the central portion.
The aluminum photo process may be performed using a photo mask having a pattern formed so as to be connected to a. Further, if the n-type diffusion layer and the p-type diffusion layer for the diode 50 are also used as the n-type diffusion layer 12a and the p-type diffusion layer 11a of the vertical power MOSFET, respectively, the number of steps can be reduced.
【0038】或いは、図16に示すようなパターン配置
で静電破壊防止用の保護ダイオード50を形成しても良
い。図16の(a)は平面図であり、(b)は平面図中
にA−A’線で示した部分の拡大断面図である。尚、同
図中、アルミ電極パターンは二点鎖線で示してある。製
造方法は図14の場合と同じであり、電極取りだしが異
なる。多結晶シリコン10eのパターンは矩形のリング
状に形成するが、平面図では紙面上の下側を省略してあ
る。矩形のリング状に形成した多結晶シリコン10eの
最内側のn形多結晶シリコン領域にアルミのゲート電極
15cとのコンタクト孔53をリング状に設け、矩形の
リング状に形成した多結晶シリコン10eの最外郭のn
形多結晶シリコン領域には、図に示すようにL字形にア
ルミのソース電極15aと接続するコンタクト孔52を
設ける。このようにパターン配置を行うことにより、矩
形のリング状の保護ダイオード50の中央部分のアルミ
電極15cをゲートパッドとして使用することができ
る。また、図14の構成では、アクティブ領域が保護ダ
イオードとして使用する分だけ減少するのに対して、図
16の構成ではゲートフィンガ領域の減少で済み、アク
ティブ領域を減少しなくて済む利点がある。Alternatively, the protection diode 50 for preventing electrostatic breakdown may be formed in a pattern arrangement as shown in FIG. 16A is a plan view, and FIG. 16B is an enlarged cross-sectional view of a portion indicated by line AA ′ in the plan view. In the figure, the aluminum electrode pattern is shown by a chain double-dashed line. The manufacturing method is the same as in the case of FIG. 14, but the electrode extraction is different. The pattern of the polycrystalline silicon 10e is formed in a rectangular ring shape, but the lower side on the paper surface is omitted in the plan view. In the innermost n-type polycrystalline silicon region of the rectangular ring-shaped polycrystalline silicon 10e, the contact hole 53 with the aluminum gate electrode 15c is formed in a ring shape, and the polycrystalline silicon 10e formed in the rectangular ring shape is formed. Outermost n
In the polycrystalline silicon region, as shown in the figure, an L-shaped contact hole 52 for connecting to the aluminum source electrode 15a is provided. By arranging the patterns in this way, the aluminum electrode 15c at the center of the rectangular ring-shaped protection diode 50 can be used as a gate pad. Further, in the configuration of FIG. 14, the active region is reduced by the amount used as the protection diode, whereas in the configuration of FIG. 16, the gate finger region is reduced, and the active region is not reduced.
【0039】また、図1(b)に示した断面構造では、
n形拡散層8aよりp形拡散層6aの不純物濃度が低い
ため、p形拡散層6aとp形拡散層11aはn形拡散層
8aにより分離されているが、n形拡散層8aよりp形
拡散層6aの不純物濃度の方が高い場合にはp形拡散層
6aとp形拡散層11aは接続された構造となる。Further, in the sectional structure shown in FIG.
Since the p-type diffusion layer 6a has a lower impurity concentration than the n-type diffusion layer 8a, the p-type diffusion layer 6a and the p-type diffusion layer 11a are separated by the n-type diffusion layer 8a. When the impurity concentration of the diffusion layer 6a is higher, the p-type diffusion layer 6a and the p-type diffusion layer 11a have a connected structure.
【0040】上述したように、本実施例の縦型パワーM
OSFETは、アルミのゲート電極層15cと多結晶シ
リコンゲート電極層10aとのコンタクト孔30を約9
00nmの厚いLOCOS酸化膜7上で形成し、このL
OCOS酸化膜7直下には、図15に示した従来例のp
ウエル拡散層の代わりに、チャネル用p形拡散層12a
よりも表面不純物濃度が低いp形拡散層6aを自己整合
的に形成している。このため、pウエル用のホトマスク
が不要となる。このp形拡散層6aは低濃度のオフセッ
ト領域として働くため、ドレイン耐圧を向上することが
できる。As described above, the vertical power M of this embodiment
The OSFET has about 9 contact holes 30 between the aluminum gate electrode layer 15c and the polycrystalline silicon gate electrode layer 10a.
It is formed on a thick LOCOS oxide film 7 of 00 nm and
Immediately below the OCOS oxide film 7, p of the conventional example shown in FIG.
Instead of the well diffusion layer, the p-type diffusion layer 12a for the channel
The p-type diffusion layer 6a having a surface impurity concentration lower than that of the above is formed in a self-aligned manner. Therefore, a photomask for the p-well becomes unnecessary. Since the p-type diffusion layer 6a functions as a low concentration offset region, the drain breakdown voltage can be improved.
【0041】また、チップ終端にp形拡散層が形成され
てドレイン耐圧が劣化するのを防止するために、スクラ
イブライン形成領域近傍にはLOCOS酸化膜7を形成
しない。このため、フィールド酸化膜の厚さはチップ終
端部120近傍では薄くなるが、これによる耐圧劣化は
問題とならないという新たな知見を得ている。In order to prevent the p-type diffusion layer from being formed at the end of the chip and degrading the drain breakdown voltage, the LOCOS oxide film 7 is not formed near the scribe line formation region. Therefore, although the thickness of the field oxide film becomes thin in the vicinity of the chip end portion 120, new knowledge has been obtained that deterioration of breakdown voltage due to this does not pose a problem.
【0042】更に、ゲートフィンガのアルミコンタクト
30をゲート酸化膜9aと独立に厚いフィールド酸化膜
7上に形成できるため、ゲート酸化膜9aを50nm以
下に薄膜化してもアルミコンタクト部での機械的ならび
に電気的ストレスによるゲートリーク等のゲート耐圧不
良を回避することができる。Further, since the aluminum contact 30 of the gate finger can be formed on the thick field oxide film 7 independently of the gate oxide film 9a, even if the thickness of the gate oxide film 9a is reduced to 50 nm or less, the mechanical and mechanical properties of the aluminum contact portion are reduced. It is possible to avoid gate breakdown voltage failure such as gate leakage due to electrical stress.
【0043】また、本実施例の製造方法によれば、縦型
パワーMOSFETの低オン抵抗化を図るn形拡散層8
aと、チップ終端部への空乏層の延びを抑制してドレイ
ン・ソース耐圧を向上するn形拡散層8bとを、追加マ
スクを必要とせずにLOCOS酸化膜7を形成しない領
域に自己整合的に形成することができる。Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, the n-type diffusion layer 8 for reducing the on-resistance of the vertical power MOSFET.
a and the n-type diffusion layer 8b that suppresses the extension of the depletion layer to the chip end portion and improves the drain-source breakdown voltage are self-aligned with the region where the LOCOS oxide film 7 is not formed without requiring an additional mask. Can be formed.
【0044】更に、パワーMOSFETのゲート酸化膜
の静電破壊防止用多結晶シリコンダイオード50は、ゲ
ート酸化膜9aより厚いLOCOS酸化膜7上に形成す
る。このLOCOS酸化膜7直下にはドレイン層とは反
対導電性の拡散層6aを形成できるため、ドレイン電圧
の変動による上記多結晶シリコンダイオードの耐圧変動
やリーク電流増加を抑制することができる。Further, the polycrystalline silicon diode 50 for preventing electrostatic breakdown of the gate oxide film of the power MOSFET is formed on the LOCOS oxide film 7 thicker than the gate oxide film 9a. Since the diffusion layer 6a having a conductivity opposite to that of the drain layer can be formed directly under the LOCOS oxide film 7, it is possible to suppress the breakdown voltage variation and the leak current increase of the polycrystalline silicon diode due to the variation of the drain voltage.
【0045】本実施例では、n形拡散層8a,8bをp
形拡散層11aより深く形成した場合を示してあるが、
p形拡散層11aより浅く形成した場合には、オン抵抗
の低減効果は小さくなるが、ドレイン・ソース間耐圧の
劣化が抑えられるという効果がある。In this embodiment, the n-type diffusion layers 8a and 8b are p-type.
The case where it is formed deeper than the shape diffusion layer 11a is shown.
When it is formed shallower than the p-type diffusion layer 11a, the effect of reducing the on-resistance is small, but there is an effect of suppressing deterioration of the drain-source breakdown voltage.
【0046】<実施例2>図4を用いて、本発明に係る
絶縁ゲート型半導体装置の別の実施例を説明する。図4
は、本発明をnチャネルの縦型パワーMOSFETに適
用した場合の構造を示す断面図である。なお、図4にお
いて、図1に示した実施例1の構成と同一の構成部分に
ついては、説明の便宜上、同一の参照符号を付してその
詳細な説明は省略する。すなわち、本実施例では、図1
に示した縦型パワーMOSFETにおいて、n形拡散層
8a,8bが省略されている点が、実施例1と相違す
る。<Embodiment 2> Another embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. Figure 4
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a structure when the present invention is applied to an n-channel vertical power MOSFET. In FIG. 4, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, in this embodiment, as shown in FIG.
The vertical power MOSFET shown in FIG. 6 differs from the first embodiment in that the n-type diffusion layers 8a and 8b are omitted.
【0047】従って、前述した実施例1においてLOC
OS酸化膜7をマスクに自己整合的に形成していたn形
拡散層8a,8bのリンイオン打込み及び熱処理工程が
無くなり、工程の簡略化が行える。また、n形拡散層8
aによる低オン抵抗化と、n形拡散層8bを用いてチッ
プ終端部への空乏層の延びの抑制によるドレイン・ソー
ス耐圧の向上化とを除けば、本実施例においても実施例
1と同様の効果を有することは勿論である。Therefore, in the first embodiment described above, the LOC
The steps of phosphorus ion implantation and heat treatment of the n-type diffusion layers 8a and 8b which are formed in a self-aligned manner using the OS oxide film 7 as a mask are eliminated, and the steps can be simplified. In addition, the n-type diffusion layer 8
This embodiment is the same as the first embodiment except that the on-resistance is reduced by a and the drain / source breakdown voltage is improved by suppressing the extension of the depletion layer to the chip termination portion by using the n-type diffusion layer 8b. Of course, it has the effect of.
【0048】<実施例3>図5を用いて、本発明に係る
絶縁ゲート型半導体装置のまた別の実施例を説明する。
図5は、本発明をnチャネルの縦型パワーMOSFET
に適用した場合の構造を示す断面図である。なお、図5
において、図1に示した実施例1の構成と同一の構成部
分については、説明の便宜上、同一の参照符号を付して
その詳細な説明は省略する。すなわち、本実施例では、
チップ終端部において、LOCOS酸化膜7およびp形
拡散層6aをドレイン用フィールドプレート電極15b
の下にまで設けると共に、スクライブライン領域側のn
形拡散層8b端部側からドレイン用フィールドプレート
電極15b直下の酸化膜7上にまで延在する多結晶シリ
コン層10bを設け、かつ、この多結晶シリコン層10
bとフィールドプレート電極15bとを絶縁層14に設
けたコンタクト孔36により接続している点が、実施例
1と相違する。これは、マスクパターンの変更のみで良
いため、図1の製造工程に何ら新たな工程を追加変更す
る必要は無い。<Embodiment 3> Another embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows the present invention in which an n-channel vertical power MOSFET is used.
It is sectional drawing which shows the structure at the time of applying to. Note that FIG.
In FIG. 1, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, in this embodiment,
At the end of the chip, the LOCOS oxide film 7 and the p-type diffusion layer 6a are connected to the drain field plate electrode 15b.
Under the scribe line area
The polycrystalline silicon layer 10b extending from the end side of the diffusion layer 8b to the oxide film 7 immediately below the drain field plate electrode 15b is provided, and the polycrystalline silicon layer 10 is provided.
This is different from the first embodiment in that the b and the field plate electrode 15b are connected by a contact hole 36 provided in the insulating layer 14. This need only be changed in the mask pattern, so there is no need to add any new steps to the manufacturing steps in FIG.
【0049】このように構成することにより、本実施例
の縦型パワーMOSFETでは、ドレイン・ソース間に
電圧が印加された場合に、多結晶シリコン層10bにも
ドレイン電圧が印加されるので、チップ終端部へ空乏層
が到達することを抑制する効果を高めることができる。
また、フィールド部分は厚い酸化膜7と絶縁層14で覆
われるために、ゲート酸化膜9bと絶縁層14で覆う図
1の場合に比べて、更にリーク電流の低減及び表面の安
定性が向上する。勿論、図1の実施例と同様の効果も有
する。With this structure, in the vertical power MOSFET of this embodiment, when the voltage is applied between the drain and the source, the drain voltage is also applied to the polycrystalline silicon layer 10b. The effect of suppressing the depletion layer from reaching the terminal portion can be enhanced.
Further, since the field portion is covered with the thick oxide film 7 and the insulating layer 14, the leakage current is further reduced and the surface stability is further improved as compared with the case of FIG. 1 in which the gate oxide film 9b and the insulating layer 14 are covered. . Of course, it has the same effect as the embodiment of FIG.
【0050】<実施例4>図6を用いて、本発明に係る
絶縁ゲート型半導体装置の更に別の実施例を説明する。
図6は、本発明をnチャネルの縦型パワーMOSFET
に適用した場合の構造を示す断面図である。なお、図6
において、図1に示した実施例1の構成と同一の構成部
分については、説明の便宜上、同一の参照符号を付して
その詳細な説明は省略する。すなわち、本実施例では、
ゲートフィンガ部のLOCOS酸化膜7の直下のp形拡
散層6aを、チャネル用p形拡散層11aよりも不純物
濃度を高く、拡散深さも深くしている点、およびゲート
フィンガ部からチップ終端部側に伸びたゲート電極15
cの酸化膜7直下に上記p形拡散層6aと同一工程で形
成されるp形拡散層6bを用いたFFRを設けている点
が、実施例1と相違する。<Embodiment 4> Still another embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 shows the present invention in which an n-channel vertical power MOSFET is used.
It is sectional drawing which shows the structure at the time of applying to. Note that FIG.
In FIG. 1, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, in this embodiment,
The p-type diffusion layer 6a immediately below the LOCOS oxide film 7 in the gate finger portion has a higher impurity concentration and a deeper diffusion depth than the channel p-type diffusion layer 11a, and the gate finger portion is closer to the chip end portion side. Gate electrode 15 extended to the bottom
The difference from the first embodiment is that an FFR using a p-type diffusion layer 6b formed in the same step as the p-type diffusion layer 6a is provided immediately below the oxide film 7 of c.
【0051】このように構成した本実施例の縦型パワー
MOSFETの場合には、p形拡散層6a,6bは完全
に空乏化されることがなくソース電位と等しく抑えられ
るため、ゲート保護用の多結晶シリコンダイオードをL
OCOS酸化膜7上に形成した場合のドレイン電圧変動
の影響を図1の場合に比べさらに小さくすることができ
る。また、本実施例のFFR付縦型パワーMOSFET
の場合、p形拡散層6aと同一工程で形成されるp形拡
散層6bを用いるので、LOCOS酸化膜7直下に自己
整合的に形成でき、従ってFFRの為の追加マスクは不
要である。FFR付きの構造とすることにより、これま
での実施例に比べてp形拡散層6aの不純物濃度を高く
しても、耐圧を落すこと無く縦型パワーMOSFETを
実現できる。なお、本実施例の場合、チップ終端部での
フィールド酸化膜として厚いLOCOS酸化膜7が使え
ない分だけ薄くなるが、このことは図1の実施例の場合
と同様であり、ドレイン・ソース間耐圧の劣化は問題に
ならない。このため、本実施例においても図1と同様の
効果が得られる。In the case of the vertical power MOSFET of the present embodiment thus constructed, the p-type diffusion layers 6a and 6b are not completely depleted and can be suppressed to be equal to the source potential. L polycrystalline silicon diode
The influence of the drain voltage fluctuation when formed on the OCOS oxide film 7 can be made smaller than that in the case of FIG. In addition, the vertical power MOSFET with FFR of this embodiment
In this case, since the p-type diffusion layer 6b formed in the same step as the p-type diffusion layer 6a is used, the p-type diffusion layer 6b can be formed directly below the LOCOS oxide film 7 in a self-aligned manner, and therefore an additional mask for FFR is not required. By adopting the structure with the FFR, it is possible to realize the vertical power MOSFET without lowering the breakdown voltage even if the impurity concentration of the p-type diffusion layer 6a is increased as compared with the above-described embodiments. In this embodiment, the thick LOCOS oxide film 7 cannot be used as the field oxide film at the end of the chip, but the thickness is thin, but this is the same as in the embodiment of FIG. The deterioration of breakdown voltage is not a problem. Therefore, also in this embodiment, the same effect as that of FIG. 1 can be obtained.
【0052】<実施例5>図7を用いて、本発明に係る
絶縁ゲート型半導体装置のまた更に別の実施例を説明す
る。図7は、本発明をnチャネルの縦型パワーMOSF
ETに適用した場合の構造を示す断面図である。なお、
図7において、図6に示した実施例4の構成と同一の構
成部分については、説明の便宜上、同一の参照符号を付
してその詳細な説明は省略する。すなわち、本実施例で
は、ゲートフィンガ部のLOCOS酸化膜7の直下のp
形拡散層6aを、チャネル用p形拡散層11aよりも不
純物濃度を高く、拡散深さも深くしている点は実施例4
と同じであるが、LOCOS酸化膜7の端部にチャネル
用p形拡散層11aと同一工程で形成されるp形拡散層
11bと、ゲートフィンガ部からチップ終端部側に伸び
たゲート電極15cのゲート酸化膜9b直下にチャネル
用p形拡散層11aと同一工程で形成されるp形拡散層
11cを用いたFFRを設けている点が実施例4と相違
する。尚、p形拡散層11bは、p形拡散層6aと接す
るようにしてp形拡散層6aの表面の電界強度を緩和す
るために設けると共に、FFRのp形拡散層11cとの
距離を所定の距離に規定するために設ける。<Embodiment 5> Another embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the present invention in which an n-channel vertical power MOSF is used.
It is sectional drawing which shows the structure at the time of applying to ET. In addition,
In FIG. 7, the same components as those of the fourth embodiment shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, in the present embodiment, p directly below the LOCOS oxide film 7 in the gate finger portion.
The fourth embodiment is that the diffusion layer 6a has a higher impurity concentration and a deeper diffusion depth than the channel p-type diffusion layer 11a.
Except that the p-type diffusion layer 11b formed in the same step as the channel p-type diffusion layer 11a at the end of the LOCOS oxide film 7 and the gate electrode 15c extending from the gate finger portion to the chip termination portion side. It differs from the fourth embodiment in that an FFR using a p-type diffusion layer 11c formed in the same step as the channel p-type diffusion layer 11a is provided immediately below the gate oxide film 9b. The p-type diffusion layer 11b is provided so as to be in contact with the p-type diffusion layer 6a so as to relax the electric field strength on the surface of the p-type diffusion layer 6a, and a predetermined distance from the p-type diffusion layer 11c of FFR. It is provided to specify the distance.
【0053】チャネル用p形拡散層11aはパワーMO
SFETの多結晶シリコンゲート層10aをマスクにし
て形成されるが、スクライブライン領域にp形拡散層が
入るとドレイン・ソース間耐圧が劣化するため、もとも
と図2(c)に示したようにホトレジスト18をマスク
として使用している。従って、FFR用p形拡散層11
cを形成するために新たなマスクを追加する必要はな
い。FFR付きの構造としたことにより、p形拡散層6
aの不純物濃度を高くしても、耐圧を落すこと無く縦型
パワーMOSFETを実現できる。本実施例の場合も、
図6の実施例と同様の効果を得ることができる。The channel p-type diffusion layer 11a has a power MO.
It is formed by using the polycrystalline silicon gate layer 10a of the SFET as a mask. However, if the p-type diffusion layer enters the scribe line region, the breakdown voltage between the drain and the source is deteriorated. Therefore, as shown in FIG. 18 is used as a mask. Therefore, the p-type diffusion layer 11 for FFR
There is no need to add a new mask to form c. By adopting the structure with FFR, the p-type diffusion layer 6
Even if the impurity concentration of a is increased, the vertical power MOSFET can be realized without lowering the breakdown voltage. Also in this embodiment,
The same effect as that of the embodiment shown in FIG. 6 can be obtained.
【0054】<実施例6>図8及び図9を用いて、本発
明に係る絶縁ゲート型半導体装置のまた別の実施例を説
明する。図8は本発明をnチャネルの縦型パワーMOS
FETに適用した場合の構造を示す断面図であり、図9
は図8に示した構造を実現するための製造方法を示す主
要工程の断面構造図である。なお、図8及び図9におい
て、図1に示した実施例1の構成と同一の構成部分につ
いては、説明の便宜上、同一の参照符号を付してその詳
細な説明は省略する。すなわち、本実施例では、厚いフ
ィールド酸化膜として選択酸化法によるLOCOS酸化
膜7を用いずに、表面酸化またはCVD法により得られ
た厚い絶縁層7aをエッチング工程によりパターニング
して用いている点が、実施例1と相違する。<Embodiment 6> Another embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows the present invention in which an n-channel vertical power MOS is used.
9 is a cross-sectional view showing the structure when applied to an FET, and FIG.
FIG. 9 is a sectional structural view of a main step showing a manufacturing method for realizing the structure shown in FIG. 8. 8 and 9, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, in this embodiment, the thick LOCOS oxide film 7 formed by the selective oxidation method is not used as the thick field oxide film, but the thick insulating layer 7a obtained by the surface oxidation or the CVD method is patterned and used by the etching process. , Different from the first embodiment.
【0055】このように構成することにより、LOCO
S酸化膜7の形成時に必要となる窒化膜4の形成工程を
省略できるので、製造コストの面で有利となる他に、図
1の実施例と同様の効果を有する。With this configuration, the LOCO
Since the step of forming the nitride film 4 required when forming the S oxide film 7 can be omitted, it is advantageous in terms of manufacturing cost and has the same effect as the embodiment of FIG.
【0056】ここで、本実施例のnチャネル縦型パワー
MOSFETの製造方法について、耐圧60Vを例に取
り、図9を用いて簡単に説明する。まず、ヒ素またはア
ンチモンをドープした例えば0.002〜0.02Ω・
cm程度の高濃度のn+基板1上に、1Ω・cmのn形
エピタキシャル層2を10μm形成した後、例えば、ボ
ロンイオンを50keV,1〜5×1012cm-2程度の
条件で、イオン打ち込みし、低濃度のp形拡散層6aを
n形エピタキシャル層2の表面にホトマスク無しで形成
する。次に、表面酸化を行うかCVD法により約900
nmの絶縁層7aを形成し、ホト工程によりエッチング
して、図9の(a)に示す構造を得る。Here, the manufacturing method of the n-channel vertical power MOSFET of this embodiment will be briefly described with reference to FIG. 9 by taking a breakdown voltage of 60 V as an example. First, for example, 0.002-0.02 Ω · doped with arsenic or antimony
After the n-type epitaxial layer 2 of 1 Ω · cm is formed to a thickness of 10 μm on the n + substrate 1 having a high concentration of about cm, for example, boron ions are ionized under the conditions of 50 keV and 1 to 5 × 10 12 cm −2. Implantation is performed to form a low-concentration p-type diffusion layer 6a on the surface of the n-type epitaxial layer 2 without a photomask. Next, the surface is oxidized or the CVD method is performed to obtain about 900
The insulating layer 7a having a thickness of 7 nm is formed and is etched by a photo process to obtain the structure shown in FIG.
【0057】次に、絶縁層7aをマスクにして、リンイ
オン打ち込みを、例えば125keV,1.5×1012
cm-2程度行ない、熱処理をして拡散深さが2μm程度
のn形拡散層8a,8bを同時に形成する。その後、ゲ
ート酸化を行い、50nm程度の薄いゲート酸化膜9a
を形成する。ここで、n形拡散層8a,8bの不純物濃
度をp形拡散層6aを打ち消すように高濃度とすること
により、厚い酸化膜7aが有る部分のn形エピタキシャ
ル層2表面にp形拡散層6aを、厚い酸化膜7aが無い
部分のn形エピタキシャル層2表面にn形拡散層8a,
8bを自己整合的に形成することができ、図9の(b)
に示す構造が得られる。なお、n形拡散層8a,8b形
成のためにリンイオンを打ち込む際に、損傷を防ぐため
の薄い酸化膜を形成し、この薄い酸化膜を介してイオン
打込みを行い、その後、薄い酸化膜を除去して新たにゲ
ート酸化膜9bを形成するようにしても良い。Next, with the insulating layer 7a as a mask, phosphorus ion implantation is performed, for example, at 125 keV, 1.5 × 10 12.
The heat treatment is performed for about cm −2 and heat treatment is performed to simultaneously form the n-type diffusion layers 8a and 8b having a diffusion depth of about 2 μm. After that, gate oxidation is performed to form a thin gate oxide film 9a having a thickness of about 50 nm.
To form. Here, by setting the impurity concentration of the n-type diffusion layers 8a and 8b to a high concentration so as to cancel the p-type diffusion layer 6a, the p-type diffusion layer 6a is formed on the surface of the n-type epitaxial layer 2 where the thick oxide film 7a exists. On the surface of the n-type epitaxial layer 2 where there is no thick oxide film 7a.
8b can be formed in a self-aligned manner, and FIG.
The structure shown in is obtained. When implanting phosphorus ions to form the n-type diffusion layers 8a and 8b, a thin oxide film is formed to prevent damage, ion implantation is performed through this thin oxide film, and then the thin oxide film is removed. Then, the gate oxide film 9b may be newly formed.
【0058】次に、図2の(c)の工程と同様に、多結
晶シリコンを周知のCVD法により350nm堆積し、
ホト工程によりパターニングしてゲート用の多結晶シリ
コン層10aを形成した後、チップ終端部120及びフ
ィールド部110側はホトレジスト18をマスクにし、
アクティブ領域側は多結晶シリコン層10aをマスクに
して、ボロンイオンを50keV,5×1013cm-2程
度の条件でイオン打ち込みし、その後熱処理を行うこと
によりチャネル用のp形拡散層11aを形成し、図9の
(c)に示す構造を得る。この後は、多結晶シリコン層
10aをマスクにしたソースとなるn形拡散層12aの
形成、絶縁層14の形成、コンタクト孔開け、等の通常
のパワーMOSFETプロセスを経ることにより、図8
に示した断面構造を得ることができる。Next, similarly to the step of FIG. 2C, polycrystalline silicon is deposited to a thickness of 350 nm by the well-known CVD method,
After patterning by a photo process to form the polycrystalline silicon layer 10a for the gate, the photoresist 18 is used as a mask on the side of the chip end portion 120 and the field portion 110,
On the active region side, using the polycrystalline silicon layer 10a as a mask, boron ions are ion-implanted under the conditions of about 50 keV and 5 × 10 13 cm -2 , and then heat treatment is performed to form a p-type diffusion layer 11a for a channel. Then, the structure shown in FIG. 9C is obtained. After that, a normal power MOSFET process such as formation of an n-type diffusion layer 12a serving as a source using the polycrystalline silicon layer 10a as a mask, formation of an insulating layer 14, and opening of a contact hole is performed, so that FIG.
The cross-sectional structure shown in can be obtained.
【0059】<実施例7>図10及び図11を用いて、
本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置のまた別の実施例
を説明する。図10は本発明をnチャネルの縦型パワー
MOSFETに適用した場合の構造を示す断面図であ
り、図10の(a)は縦型パワーMOSFETの要部を
示す平面図で、説明の便宜上、アルミ電極は透明にして
輪郭だけ示すと共に表面保護膜は省略して図示してあ
り、(b)は平面図上にA−A’線で示した部分の断面
構造図である。また、図11は、図10の(b)に示し
た構造を実現するための製造方法を示す主要工程の断面
構造図である。なお、図10及び図11において、図1
に示した実施例1の構成と同一の構成部分については、
説明の便宜上、同一の参照符号を付してその詳細な説明
は省略する。すなわち、本実施例では、チップ終端部1
20にあるスクライブライン領域上に多結晶シリコン層
10dを設けている点が、実施例1と相違する。<Embodiment 7> Referring to FIGS. 10 and 11,
Another embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the structure when the present invention is applied to an n-channel vertical power MOSFET, and FIG. 10A is a plan view showing the main part of the vertical power MOSFET. The aluminum electrode is transparent and only the outline is shown and the surface protective film is omitted, and (b) is a sectional structural view of a portion taken along the line AA ′ on the plan view. Further, FIG. 11 is a sectional structural view of a main step showing a manufacturing method for realizing the structure shown in FIG. In addition, in FIG. 10 and FIG.
The same components as those of the first embodiment shown in
For convenience of description, the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted. That is, in the present embodiment, the chip termination portion 1
The difference from the first embodiment is that the polycrystalline silicon layer 10d is provided on the scribe line region at 20.
【0060】実施例1ではチップ終端部120にあるス
クライブライン上にチャネル用のp形拡散層11aが入
らないように、図2の(c)に示したようにチャネル用
イオン打込みの際のホトレジスト18用のホトマスクを
用いていた。これに対して本実施例ではスクライブ領域
に設けた多結晶シリコン層10dにより、チャネル用p
形拡散層11aがチップ終端部120のドレイン領域に
入ることがないため、上記ホトレジスト18用のホトマ
スクが不要となり、ホトマスクを1枚節約できるので、
製造コストの低減の面で有利となる。その他の点に関し
ては、実施例1と同様の効果を有する。In the first embodiment, as shown in FIG. 2C, the photoresist for the ion implantation for the channel is formed so that the p-type diffusion layer 11a for the channel does not enter the scribe line in the chip end portion 120. A photo mask for 18 was used. On the other hand, in this embodiment, the p-channel structure is provided by the polycrystalline silicon layer 10d provided in the scribe region.
Since the shape diffusion layer 11a does not enter the drain region of the chip termination portion 120, the photomask for the photoresist 18 is not required, and one photomask can be saved.
This is advantageous in terms of reduction of manufacturing cost. The other effects are similar to those of the first embodiment.
【0061】また、図10の(b)に示した構造から分
かるように、本実施例では多結晶シリコン層10dはフ
ローティング電位である。しかしながら、薄いゲート酸
化膜9aを介してドレイン領域の8bと容量的に結合し
ているため、ドレイン・ソース間に電圧が印加された場
合に、アクティブ領域100側からチップ終端部120
方向への空乏層の伸びを抑える効果がある。As can be seen from the structure shown in FIG. 10B, the polycrystalline silicon layer 10d has a floating potential in this embodiment. However, since it is capacitively coupled to the drain region 8b through the thin gate oxide film 9a, when a voltage is applied between the drain and the source, the chip termination portion 120 is applied from the active region 100 side.
This has the effect of suppressing the extension of the depletion layer in the direction.
【0062】なお、多結晶シリコン層10dにボンディ
ングパッドを設け、パッケージに組み立てる場合に、こ
のボンディングパッドをドレイン電位を有するリードフ
レームと接続すれば、ドレイン・ソース間に電圧が印加
された場合に前記チップ終端方向への空乏層の伸びを抑
える効果が更に高くなるため、ドレイン・ソース間耐圧
の劣化が生じにくくなる。If a bonding pad is provided on the polycrystalline silicon layer 10d and this bonding pad is connected to a lead frame having a drain potential when assembling into a package, when the voltage is applied between the drain and the source, Since the effect of suppressing the extension of the depletion layer in the chip termination direction is further enhanced, deterioration of the drain-source breakdown voltage is less likely to occur.
【0063】ここで、本実施例のnチャネル縦型パワー
MOSFETの製造方法について、耐圧60Vを例に取
り、図11を用いて簡単に説明する。図11の(a)に
おいて、ヒ素またはアンチモンをドープした例えば0.
002〜0.02Ω・cm程度の高濃度のn+基板1上
に、1Ω・cmのn形エピタキシャル層2を10μm形
成し、イオン打込みによる表面の損傷を防止する表面酸
化膜3を形成後、窒化膜層4を堆積する。ホト工程によ
りホトレジスト5をマスクにして表面酸化膜3と窒化膜
層4をエッチングし、窒化膜層4およびホトレジスト5
をマスクにして、例えば、ボロンイオンを50keV,
1〜5×1012cm-2程度の条件で、イオン打ち込み
し、低濃度p形拡散層6aを形成する。Now, a method of manufacturing the n-channel vertical power MOSFET of this embodiment will be briefly described with reference to FIG. 11 by taking a breakdown voltage of 60 V as an example. In FIG. 11A, arsenic or antimony doped, for example, 0.
After the n-type epitaxial layer 2 of 1 Ω · cm is formed to a thickness of 10 μm on the n + substrate 1 having a high concentration of about 002 to 0.02 Ω · cm, and the surface oxide film 3 for preventing the surface damage due to the ion implantation is formed, The nitride film layer 4 is deposited. The surface oxide film 3 and the nitride film layer 4 are etched using the photoresist 5 as a mask in the photo process, and the nitride film layer 4 and the photoresist 5 are etched.
Is used as a mask, and, for example, boron ions at 50 keV,
Ions are implanted under the condition of about 1 to 5 × 10 12 cm −2 to form the low concentration p-type diffusion layer 6a.
【0064】次に、ホトレジスト5を除去した後、窒化
膜4をマスクにして選択酸化を行ない厚さ約900nm
のLOCOS酸化膜7を形成する。そして、窒化膜4を
除去した後、LOCOS酸化膜7をマスクにしてリンイ
オン打ち込みを、例えば125keVで、1.5×10
12cm-2程度行ない、熱処理をして拡散深さが2μm程
度のn形拡散層8a,8bを同時に形成する。このn形
拡散層8aはオン抵抗低減用であり、n形拡散層8bは
アクティブ領域100側から伸びる空乏層がチップ終端
へ到達するのを防止するためのものである。次に、表面
酸化膜3を除去し、新たに酸化を行って厚さ50nmの
ゲート酸化膜9a,9cを形成することにより、図11
の(b)に示す構造を得る。Next, after removing the photoresist 5, selective oxidation is performed using the nitride film 4 as a mask to a thickness of about 900 nm.
LOCOS oxide film 7 is formed. Then, after removing the nitride film 4, phosphorus ion implantation is performed with the LOCOS oxide film 7 as a mask at, for example, 125 keV and 1.5 × 10 5.
The heat treatment is performed for about 12 cm −2 and heat treatment is performed to simultaneously form the n-type diffusion layers 8a and 8b having a diffusion depth of about 2 μm. The n-type diffusion layer 8a is for reducing the ON resistance, and the n-type diffusion layer 8b is for preventing the depletion layer extending from the active region 100 side from reaching the chip termination. Next, the surface oxide film 3 is removed, and new oxidation is performed to form gate oxide films 9a and 9c with a thickness of 50 nm.
The structure shown in (b) of is obtained.
【0065】次に、多結晶シリコンを周知のCVD法に
より350nm堆積し、ホト工程によりパターニングし
てアクティブ領域100及びフィールド部110にゲー
ト用の多結晶シリコン層10aを、チップ終端部120
に多結晶シリコン層10dを形成した後、ホトレジスト
を用いずに多結晶シリコン層10a,10dとLOCO
S酸化膜7をマスクにして、ボロンイオンを50ke
V,5×1013cm-2程度の条件でイオン打ち込みし、
その後熱処理を行うことによりチャネル用のp形拡散層
11aを形成し、図11の(c)に示す構造を得る。こ
の時、スクライブライン形成領域には、多結晶シリコン
層10dを設けてあるため、チップ周辺のパワーMOS
FETのドレイン領域にチャネル拡散層11aが拡散さ
れることが無い。この後は、多結晶シリコン層10aを
マスクにしたソースとなるn形拡散層12aの形成、絶
縁層14の形成、コンタクト孔開け、等の通常のパワー
MOSFETプロセスを経ることにより、図10の
(b)に示した断面構造を得ることができる。Next, polycrystalline silicon is deposited to a thickness of 350 nm by a well-known CVD method, and patterned by a photo process to form a polycrystalline silicon layer 10a for a gate in the active region 100 and the field portion 110 and a chip terminal portion 120.
After the polycrystalline silicon layer 10d is formed on the polysilicon, the polycrystalline silicon layers 10a and 10d and the LOCO are formed without using a photoresist.
Using the S oxide film 7 as a mask, boron ions are 50 ke
Ion implantation under the condition of V, 5 × 10 13 cm -2 ,
After that, heat treatment is performed to form the p-type diffusion layer 11a for the channel, and the structure shown in FIG. 11C is obtained. At this time, since the polycrystalline silicon layer 10d is provided in the scribe line forming region, the power MOS around the chip is formed.
The channel diffusion layer 11a is not diffused in the drain region of the FET. After that, the n-type diffusion layer 12a serving as a source using the polycrystalline silicon layer 10a as a mask is formed, the insulating layer 14 is formed, and contact holes are formed. The sectional structure shown in b) can be obtained.
【0066】<実施例8>図12を用いて、本発明に係
る絶縁ゲート型半導体装置のまた別の実施例を説明す
る。図12は、本発明をnチャネルの縦型パワーMOS
FETに適用した場合の構造を示す断面図である。な
お、図12において、図10に示した実施例7の構成と
同一の構成部分については、説明の便宜上、同一の参照
符号を付してその詳細な説明は省略する。すなわち、本
実施例では、ゲートフィンガ部のLOCOS酸化膜7の
直下のp形拡散層6aを、チャネル用p形拡散層11a
よりも不純物濃度を高く拡散深さも深くし、ゲートフィ
ンガ部のLOCOS酸化膜7の端部にチャネル用p形拡
散層11aと同一工程で形成されるp形拡散層11b
と、ゲートフィンガ部のゲート電極15c端部からチッ
プ終端部側にかけて、チャネル用p形拡散層11aと同
一工程で形成されるp形拡散層11cを用いて3個のF
FRを設けている点が実施例7と相違する。尚、p形拡
散層11bは、p形拡散層6aと接するようにしてp形
拡散層6aの表面の電界強度を緩和するために設けると
共に、隣接するFFRのp形拡散層11cとの距離を所
定の距離に規定するために設ける。また、チャネル用p
形拡散層11aの拡散深さは、不純物濃度とLOCOS
酸化膜7の形成時間またはその後の拡散時間を制御する
ことにより適切に設定できる。<Embodiment 8> Another embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows an n-channel vertical power MOS according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the structure at the time of applying to FET. Note that, in FIG. 12, the same components as those of the seventh embodiment shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, in this embodiment, the p-type diffusion layer 6a immediately below the LOCOS oxide film 7 in the gate finger portion is replaced by the channel p-type diffusion layer 11a.
P-type diffusion layer 11b formed in the same step as the channel p-type diffusion layer 11a at the end of the LOCOS oxide film 7 in the gate finger portion.
And three F from the end of the gate electrode 15c of the gate finger portion to the end of the chip using the p-type diffusion layer 11c formed in the same step as the channel p-type diffusion layer 11a.
The difference from Example 7 is that FR is provided. The p-type diffusion layer 11b is provided so as to be in contact with the p-type diffusion layer 6a so as to relax the electric field strength on the surface of the p-type diffusion layer 6a, and the distance from the p-type diffusion layer 11c of the adjacent FFR is set. It is provided to regulate the distance. For channel p
The diffusion depth of the diffusion layer 11a depends on the impurity concentration and the LOCOS.
It can be set appropriately by controlling the formation time of the oxide film 7 or the diffusion time thereafter.
【0067】このように構成することにより、図10の
実施例7と同様にチャネル拡散層11aをマスクなしで
形成できると共に、p形拡散層6aの濃度が高い場合で
もp形拡散層11cによる3個のFFRにより耐圧低下
を抑えることができる。With this structure, the channel diffusion layer 11a can be formed without a mask as in the case of the seventh embodiment shown in FIG. 10, and even if the concentration of the p-type diffusion layer 6a is high, the p-type diffusion layer 11c can be used to form the layer. The decrease in breakdown voltage can be suppressed by the individual FFRs.
【0068】このFFRを形成するには、ホトレジスト
を使用できないため、フローティングの4個の多結晶シ
リコン層10c,10dをマスクとして使用している。
なお、本実施例ではフローティング状態の多結晶シリコ
ン層10c,10dへの電荷注入防止のため、FFRの
数を増やしてFFR間の電圧を20V程度と、ゲート耐
圧以下に設定することが望ましい。また、本実施例にお
いてもチップ終端部の多結晶シリコン層10dはフロー
ティングにするより、ボンディングパッドを設けてパッ
ケージ組込み時にドレイン電位を有するリードフレーム
と接続することが好ましい。Since a photoresist cannot be used to form this FFR, four floating polycrystalline silicon layers 10c and 10d are used as masks.
In this embodiment, in order to prevent charge injection into the polycrystalline silicon layers 10c and 10d in the floating state, it is desirable to increase the number of FFRs and set the voltage between the FFRs to about 20V, which is lower than the gate breakdown voltage. Also in this embodiment, it is preferable that the polycrystalline silicon layer 10d at the end of the chip is provided with a bonding pad and is connected to a lead frame having a drain potential at the time of incorporation into the package rather than floating.
【0069】本実施例の縦型パワーMOSFETでは、
ドレイン・ソース間に電圧が印加された場合には、FF
R間に一様に電圧が印加されるためドレイン・ソース間
耐圧の向上を図ることができる。その他は、図7の実施
例と同様の効果が有る。In the vertical power MOSFET of this embodiment,
When voltage is applied between the drain and source, FF
Since a voltage is applied uniformly between R, the breakdown voltage between the drain and source can be improved. Others have the same effects as the embodiment of FIG.
【0070】<実施例9>図13を用いて、本発明に係
る絶縁ゲート型半導体装置の更に別の実施例を説明す
る。図13は、本発明をnチャネルの縦型パワーMOS
FETに適用した場合の構造を示す断面図である。な
お、図13において、図12に示した実施例8の構成と
同一の構成部分については、説明の便宜上、同一の参照
符号を付してその詳細な説明は省略する。すなわち、本
実施例では、3個のFFRをp形拡散層6aを用いて構
成している点が、実施例8と相違する。<Embodiment 9> Still another embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows an n-channel vertical power MOS according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the structure at the time of applying to FET. Note that, in FIG. 13, the same components as those of the eighth embodiment shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, this embodiment is different from the eighth embodiment in that the three FFRs are configured by using the p-type diffusion layer 6a.
【0071】このように構成することにより、本実施例
も実施例8と同様に、チャネル拡散層11aをマスクな
しで形成できると共に、p型拡散層6aの濃度が高い場
合にでも耐圧を低下すること無く縦型パワーMOSFE
Tを形成することができる。With this structure, like the eighth embodiment, this embodiment can form the channel diffusion layer 11a without a mask and lowers the breakdown voltage even when the concentration of the p-type diffusion layer 6a is high. Vertical power MOSFE without
T can be formed.
【0072】なお、以上の実施例では、nチャネルの縦
型パワーMOSFETについて述べたが、各導電形の構
成要素をそれぞれ反対導電形の構成要素にすれば、pチ
ャネル縦型パワーMOSFETを得られることは勿論で
ある。Although the n-channel vertical power MOSFET has been described in the above embodiments, a p-channel vertical power MOSFET can be obtained by making the components of each conductivity type the components of opposite conductivity types. Of course.
【0073】以上、本発明に係る絶縁ゲート型半導体装
置の好適な実施例について縦型パワーMOSFETを例
にとり説明したが、本発明は前記実施例に限定されるこ
となく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において種々
の設計変更をなし得ることは勿論である。例えば、n+
基板1の代わりに、p+基板を用い、p+基板上にn形エ
ピタキシャル層の代わりに、n形バッファ層及びn形ベ
ース領域(バッファ層はベース層よりも高濃度)を形成
し、後は同様の拡散層6a,8a,10a等を形成し、
電極17をコレクタ電極、電極15aをエミッタ電極、
電極15cをゲート電極として用いればIGBTに適用
でき、他の絶縁ゲート形半導体装置に対しても本発明は
同様に適用可能である。Although the preferred embodiments of the insulated gate semiconductor device according to the present invention have been described above by taking the vertical power MOSFET as an example, the present invention is not limited to the above embodiments and deviates from the spirit of the present invention. It goes without saying that various design changes can be made within the range not covered. For example, n +
A p + substrate is used instead of the substrate 1, and an n-type buffer layer and an n-type base region (the buffer layer has a higher concentration than the base layer) are formed on the p + substrate instead of the n-type epitaxial layer. Forms similar diffusion layers 6a, 8a, 10a, etc.,
The electrode 17 is a collector electrode, the electrode 15a is an emitter electrode,
If the electrode 15c is used as a gate electrode, it can be applied to an IGBT, and the present invention can be similarly applied to other insulated gate semiconductor devices.
【0074】[0074]
【発明の効果】前述した説明から明らかなように、本発
明によれば、プロセス工程を削減でき、しかもドレイン
・ソース間耐圧やゲート・ソース間耐圧が劣化すること
はなく、製造コストの低減に有利な絶縁ゲート型半導体
装置を得ることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the number of process steps can be reduced and the breakdown voltage between the drain and the source and the breakdown voltage between the gate and the source are not deteriorated, and the manufacturing cost can be reduced. An advantageous insulated gate semiconductor device can be obtained.
【0075】図15に示した従来構造のようにゲート酸
化膜上でゲート電極と多結晶シリコンとの接続を行う構
造に比べて、本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置はゲ
ート酸化膜よりも厚いフィールド酸化膜上でゲート電極
と多結晶シリコンとの接続を行うことにより、アルミコ
ンタクト部での機械的並びに電気的ストレスによるゲー
トリーク等のゲート耐圧不良を回避することができる。The insulated gate semiconductor device according to the present invention is thicker than the gate oxide film as compared with the conventional structure shown in FIG. 15 in which the gate electrode and polycrystalline silicon are connected on the gate oxide film. By connecting the gate electrode and the polycrystalline silicon on the field oxide film, it is possible to avoid a gate breakdown voltage defect such as a gate leak due to mechanical and electrical stress in the aluminum contact portion.
【0076】また、本発明に係る絶縁ゲート型半導体装
置は、チップ終端部でのフィールド酸化膜厚さをアクテ
ィブ領域の周辺部のフィールド酸化膜厚より薄くしても
耐圧劣化の影響に結び付きにくいという新たな知見に基
づいて、チップ終端部でのフィールド酸化膜厚さをアク
ティブ領域の周辺部のフィールド酸化膜厚より薄くして
いる。このため、本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置
の製造方法は、従来アクティブ領域の周辺にドレイン・
ソース間を高耐圧化するために形成する低濃度オフセッ
ト層やフローティングフィールドリングを、LOCOS
酸化膜またはゲート電極用の多結晶シリコン層をマスク
にして形成することができる。従って、従来必要とされ
ていたPウエル拡散層用のホトレジストマスクを節約す
ることができる。Further, in the insulated gate semiconductor device according to the present invention, even if the field oxide film thickness at the chip end portion is smaller than the field oxide film thickness at the peripheral portion of the active region, it is unlikely to be affected by breakdown voltage deterioration. Based on new knowledge, the field oxide film thickness at the chip termination portion is made thinner than the field oxide film thickness at the peripheral portion of the active region. Therefore, according to the method of manufacturing the insulated gate semiconductor device of the present invention, the drain-type
A low-concentration offset layer and a floating field ring are formed to increase the withstand voltage between the sources.
It can be formed using the oxide film or the polycrystalline silicon layer for the gate electrode as a mask. Therefore, it is possible to save the photoresist mask for the P well diffusion layer, which has been conventionally required.
【0077】更に、スクライブ領域を多結晶シリコン層
で覆った構造をとすることにより、チャネル拡散層用の
不純物がスクライブ領域に入らなくなるため、従来必要
とされていたチャネル拡散層を形成する場合のホトレジ
ストマスクを節約することができる。Further, by adopting a structure in which the scribe region is covered with a polycrystalline silicon layer, impurities for the channel diffusion layer do not enter the scribe region, so that a conventionally required channel diffusion layer is formed. The photoresist mask can be saved.
【0078】また、本発明に係る絶縁ゲート型の半導体
装置でも、多結晶シリコン層の下にゲート酸化膜より厚
いLOCOS酸化膜を形成でき、更にその直下にはドレ
イン層とは反対導電性の拡散層を形成できるため、LO
COS酸化膜上にゲート電極用多結晶シリコン層とゲー
ト電極用アルミ層のコンタクト部や静電破壊保護用の多
結晶シリコンダイオードを形成しても、ゲート・ソース
間耐圧不良やドレイン電圧の変動による上記多結晶シリ
コンダイオードの特性変動を抑制することができる。Also in the insulated gate type semiconductor device according to the present invention, a LOCOS oxide film thicker than the gate oxide film can be formed under the polycrystalline silicon layer, and a diffusion layer having a conductivity opposite to that of the drain layer can be formed immediately below the LOCOS oxide film. Since a layer can be formed, LO
Even if a contact portion between the polycrystalline silicon layer for the gate electrode and the aluminum layer for the gate electrode or a polycrystalline silicon diode for electrostatic breakdown protection is formed on the COS oxide film, the gate-source breakdown voltage failure or the drain voltage fluctuation may occur. It is possible to suppress the characteristic variation of the polycrystalline silicon diode.
【図1】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の第1の
実施例を示す図であり、(a)は要部平面図、(b)は
平面図中にA−A’線で示した部分の断面図である。1A and 1B are views showing a first embodiment of an insulated gate semiconductor device according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view of relevant parts, and FIG. 1B is a line AA ′ in the plan view. It is a sectional view of a part.
【図2】図1の本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の
製造方法の主要工程を工程順に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main steps of the method of manufacturing the insulated gate semiconductor device according to the present invention in FIG. 1 in step order.
【図3】図1の本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の
チップ全体概略的に示す平面図である。3 is a plan view schematically showing an entire chip of the insulated gate semiconductor device according to the present invention in FIG. 1. FIG.
【図4】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の第2の
実施例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention.
【図5】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の第3の
実施例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention.
【図6】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の第4の
実施例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of an insulated gate semiconductor device according to the present invention.
【図7】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の第5の
実施例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fifth embodiment of an insulated gate semiconductor device according to the present invention.
【図8】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の第6の
実施例を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a sixth embodiment of the insulated gate semiconductor device according to the present invention.
【図9】図8の本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の
製造方法の主要工程を工程順に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the main steps of the method of manufacturing the insulated gate semiconductor device according to the present invention in FIG. 8 in step order.
【図10】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の第7
の実施例を示す図であり、(a)は要部平面図、(b)
は平面図中にA−A’線で示した部分の断面図である。FIG. 10 is a seventh insulated gate semiconductor device according to the present invention.
Is a diagram showing an embodiment of the present invention, (a) is a plan view of the main part, (b)
[FIG. 4] is a cross-sectional view of a portion indicated by a line AA ′ in the plan view.
【図11】図10の本発明に係る絶縁ゲート型半導体装
置の製造方法の主要工程を工程順に示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the main steps of the method for manufacturing the insulated gate semiconductor device according to the present invention in FIG. 10 in step order.
【図12】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の第8
の実施例を示す断面図である。FIG. 12 is an eighth insulated gate semiconductor device according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the Example of.
【図13】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置の第9
の実施例を示す断面図である。FIG. 13 is a ninth insulated gate semiconductor device according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the Example of.
【図14】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置上に設
けることができる多結晶シリコダイオードの一例を示す
図であ利、(a)は平面図、(b)は平面図中のA−
A’線における断面図、(c)は等価回路図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a polycrystalline silicon diode that can be provided on an insulated gate semiconductor device according to the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is A- in the plan view.
A sectional view taken along the line A ', and (c) is an equivalent circuit diagram.
【図15】従来の絶縁ゲート型半導体装置を示す図であ
り、(a)は平面図、(b)は断面図である。15A and 15B are diagrams showing a conventional insulated gate semiconductor device, in which FIG. 15A is a plan view and FIG. 15B is a sectional view.
【図16】本発明に係る絶縁ゲート型半導体装置上に設
けることができる多結晶シリコダイオードの別の例を示
す図であ利、(a)は平面図、(b)は平面図中のA−
A’線における断面図である。FIG. 16 is a diagram showing another example of a polycrystalline silicon diode that can be provided on an insulated gate semiconductor device according to the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a plan view. −
It is sectional drawing in the A'line.
1…高濃度n形半導体基板 2…n形エピタキシャル層 3…表面酸化膜 4…窒化膜 5,18…ホトレジスト 6a,6b…p形拡散層 7…LOCOS酸化膜 7a,14…絶縁層 8a,8b…n形拡散層 9a,9b,9c…ゲート酸化膜 10a,10b,10c…多結晶シリコン層 10d,10e…多結晶シリコン層 11a,11b,11c…チャネル用p形拡散層 12a,12b…高濃度n形拡散層 13a,13b…高濃度p形領域 15a,15b,15c…金属電極層 16…表面保護膜 17…金属電極層(ドレイン電極) 30,32,34,36…コンタクト孔 40…多結晶シリコンゲート電極の矩形窓部 42…高濃度p形拡散層領域 50…保護ダイオード 52,53…コンタクト孔 100…アクティブ領域 110…フィールド部 120…チップ終端部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High concentration n-type semiconductor substrate 2 ... N-type epitaxial layer 3 ... Surface oxide film 4 ... Nitride film 5,18 ... Photoresist 6a, 6b ... P-type diffusion layer 7 ... LOCOS oxide film 7a, 14 ... Insulating layer 8a, 8b ... n-type diffusion layers 9a, 9b, 9c ... gate oxide films 10a, 10b, 10c ... polycrystalline silicon layers 10d, 10e ... polycrystalline silicon layers 11a, 11b, 11c ... channel p-type diffusion layers 12a, 12b ... high concentration n-type diffusion layers 13a, 13b ... high-concentration p-type regions 15a, 15b, 15c ... metal electrode layer 16 ... surface protective film 17 ... metal electrode layer (drain electrode) 30, 32, 34, 36 ... contact hole 40 ... polycrystal Rectangular window part of silicon gate electrode 42 ... High-concentration p-type diffusion layer region 50 ... Protective diodes 52, 53 ... Contact hole 100 ... Active region 110 ... Feel Part 120 ... chip end
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 哲郎 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuro Iijima 5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Semiconductor Division
Claims (10)
面領域に設けられた第2導電形の第1不純物領域及び第
2不純物領域と、チャネル領域となる前記第2導電形の
第1不純物領域内に設けられたソースとなる第1導電形
の第3不純物領域と、および前記第2導電形の第1不純
物領域上にゲート絶縁膜となる第1絶縁層を介して設け
られた多結晶シリコンゲート層と、ソース電極及びゲー
ト電極となる金属層とからなる絶縁ゲート型半導体装置
において、 前記第2導電形の第2不純物領域の表面不純物濃度を前
記第2導電形の第1不純物領域の表面不純物濃度よりも
低く設定すると共に、前記第2導電形の第2不純物領域
上に前記第1絶縁層より厚い第2絶縁層を設け、前記多
結晶シリコンゲート層と、該多結晶シリコンゲート層と
前記ゲート電極となる金属層とを接続するコンタクトと
を、前記第2絶縁層上に設けたことを特徴とする絶縁ゲ
ート型半導体装置。1. A first impurity region and a second impurity region of a second conductivity type provided in a surface region of a semiconductor layer of the first conductivity type which becomes a drain, and a first impurity region of the second conductivity type which becomes a channel region. A third impurity region of the first conductivity type, which serves as a source, is provided in the impurity region, and a first insulating layer serving as a gate insulating film is formed on the first impurity region of the second conductivity type via a first insulating layer. In an insulated gate semiconductor device including a crystalline silicon gate layer and a metal layer serving as a source electrode and a gate electrode, the surface impurity concentration of the second impurity region of the second conductivity type is set to the first impurity region of the second conductivity type. And a second insulating layer thicker than the first insulating layer on the second impurity region of the second conductivity type, the polycrystalline silicon gate layer, and the polycrystalline silicon gate. Layers and the An insulated gate semiconductor device, wherein a contact for connecting to a metal layer to be a gate electrode is provided on the second insulating layer.
2導電形の第2不純物領域とが第1導電形の第4不純物
領域により分離されてなる請求項1記載の絶縁ゲート型
半導体装置。2. The insulated gate type according to claim 1, wherein the first impurity region of the second conductivity type and the second impurity region of the second conductivity type are separated by a fourth impurity region of the first conductivity type. Semiconductor device.
面に設けられた第2導電形の第1不純物領域及び第2不
純物領域と、チャネル領域となる前記第2導電形の第1
不純物領域内に設けられたソースとなる第1導電形の第
3不純物領域と、および前記第2導電形の第1不純物領
域上にゲート絶縁膜となる第1絶縁層を介して設けられ
た多結晶シリコンゲート層と、ソース電極及びゲート電
極となる金属層とからなる絶縁ゲート型半導体装置にお
いて、 前記第2導電形の第2不純物領域上に前記第1絶縁層よ
り厚い第2絶縁層と、該第2絶縁層上に前記多結晶シリ
コンゲート層を設けると共に、前記多結晶シリコンゲー
ト層と前記ゲート電極となる金属層とを接続するコンタ
クトを第2絶縁層上に設け、かつ、前記第2導電形の第
2不純物領域と同一工程で形成される第2導電形の第5
不純物領域を用いるフローティングフィールドリングを
アクティブ領域周辺の前記第1導電形の半導体層内に設
けたことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。3. A first impurity region and a second impurity region of a second conductivity type which are provided on the surface of a semiconductor layer of the first conductivity type which serves as a drain, and a first impurity region of the second conductivity type which serves as a channel region.
A third impurity region of the first conductivity type, which serves as a source, is provided in the impurity region, and a first insulating layer serving as a gate insulating film is formed on the first impurity region of the second conductivity type via a first insulating layer. In an insulated gate semiconductor device comprising a crystalline silicon gate layer and a metal layer serving as a source electrode and a gate electrode, a second insulating layer thicker than the first insulating layer on the second impurity region of the second conductivity type, The polycrystalline silicon gate layer is provided on the second insulating layer, and a contact connecting the polycrystalline silicon gate layer and the metal layer to be the gate electrode is provided on the second insulating layer, and the second insulating layer is provided. The fifth of the second conductivity type formed in the same step as the second impurity region of the conductivity type
An insulated gate type semiconductor device, wherein a floating field ring using an impurity region is provided in the semiconductor layer of the first conductivity type around the active region.
面に設けられた第2導電形の第1不純物領域及び第2不
純物領域と、チャネル領域となる前記第2導電形の第1
不純物領域内に設けられたソースとなる第1導電形の第
3不純物領域と、および前記第2導電形の第1不純物領
域上にゲート絶縁膜となる第1絶縁層を介して設けられ
た多結晶シリコンゲート層と、ソース電極及びゲート電
極となる金属層とからなる絶縁ゲート型半導体装置にお
いて、 前記第2導電形の第2不純物領域上に前記第1絶縁層よ
り厚い第2絶縁層と、該第2絶縁層上に前記多結晶シリ
コンゲート層を設けると共に、前記多結晶シリコンゲー
ト層と前記ゲート電極となる金属層とを接続するコンタ
クトを第2絶縁膜層上に設け、かつ、前記第2導電形の
第1不純物領域と同一工程で形成される第2導電形の第
6不純物領域を用いるフローティングフィールドリング
をアクティブ領域周辺の前記第1導電形の半導体層内に
設けたことを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置。4. A first impurity region and a second impurity region of a second conductivity type provided on the surface of a semiconductor layer of the first conductivity type which becomes a drain, and a first impurity region of the second conductivity type which becomes a channel region.
A third impurity region of the first conductivity type, which serves as a source, is provided in the impurity region, and a first insulating layer serving as a gate insulating film is formed on the first impurity region of the second conductivity type via a first insulating layer. In an insulated gate semiconductor device comprising a crystalline silicon gate layer and a metal layer serving as a source electrode and a gate electrode, a second insulating layer thicker than the first insulating layer on the second impurity region of the second conductivity type, The polycrystalline silicon gate layer is provided on the second insulating layer, and a contact connecting the polycrystalline silicon gate layer and the metal layer to be the gate electrode is provided on the second insulating film layer, and the contact is provided. A floating field ring using a second impurity type sixth impurity region formed in the same step as the second conductivity type first impurity region is provided in the first conductivity type semiconductor layer around the active region. An insulated gate semiconductor device characterized by:
ードを更に設けてなる請求項1乃至請求項4のいずれか
一に記載の絶縁ゲート型半導体装置。5. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, further comprising a polycrystalline silicon diode provided on the second insulating layer.
ト層とをスクライブライン形成領域に更に設けてなる請
求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の絶縁ゲート型
半導体装置。6. The insulated gate semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating layer and the polycrystalline silicon gate layer are further provided in a scribe line formation region.
シリコン層を前記ドレインとなる第1導電型の半導体層
と同等の電位に設定してなる請求項6記載の半導体装
置。7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the polycrystalline silicon layer on the scribe line formation region is set to the same potential as that of the first conductivity type semiconductor layer serving as the drain.
面に設けられた第2導電形の第1不純物領域及び第2不
純物領域と、チャネル領域となる前記第2導電形の第1
不純物領域内に設けられたソースとなる第1導電形の第
3不純物領域と、および前記第2導電形の第1不純物領
域上にゲート絶縁膜となる第1絶縁層を介して設けられ
た多結晶シリコンゲート層と、ソース電極及びゲート電
極となる金属層とからなり、前記第2導電形の第2不純
物領域上に前記第1絶縁層より厚い第2絶縁層を設け、
前記多結晶シリコンゲート層と、該多結晶シリコンゲー
ト層と前記ゲート電極となる金属層とを接続するコンタ
クトとを、前記第2絶縁層上に設けた絶縁ゲート型半導
体装置の製造方法において、 前記第1導電形の半導体層の表面に形成した窒化膜をマ
スクにして、前記第2導電形の第2不純物領域の不純物
導入を行った後に、更に前記窒化膜をマスクとした選択
酸化を行って前記第2絶縁層を形成する工程を少なくと
も有することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製
造方法。8. A first impurity region and a second impurity region of a second conductivity type provided on the surface of a semiconductor layer of the first conductivity type to be a drain, and a first impurity region of the second conductivity type to be a channel region.
A third impurity region of the first conductivity type, which serves as a source, is provided in the impurity region, and a first insulating layer serving as a gate insulating film is formed on the first impurity region of the second conductivity type via a first insulating layer. A second insulating layer, which is made of a crystalline silicon gate layer and a metal layer serving as a source electrode and a gate electrode, and is thicker than the first insulating layer on the second impurity region of the second conductivity type;
In the method for manufacturing an insulated gate semiconductor device, the polycrystalline silicon gate layer and a contact connecting the polycrystalline silicon gate layer and a metal layer to be the gate electrode are provided on the second insulating layer. The nitride film formed on the surface of the semiconductor layer of the first conductivity type is used as a mask to introduce impurities into the second impurity region of the second conductivity type, and then the selective oxidation is further performed using the nitride film as a mask. A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, comprising at least a step of forming the second insulating layer.
面に設けられた第2導電形の第1不純物領域及び第2不
純物領域と、チャネル領域となる前記第2導電形の第1
不純物領域内に設けられたソースとなる第1導電形の第
3不純物領域と、および前記第2導電形の第1不純物領
域上にゲート絶縁膜となる第1絶縁層を介して設けられ
た多結晶シリコンゲート層と、ソース電極及びゲート電
極となる金属層とからなり、前記第2導電形の第2不純
物領域上に前記第1絶縁層より厚い第2絶縁層を設け、
前記多結晶シリコンゲート層と、該多結晶シリコンゲー
ト層と前記ゲート電極となる金属層とを接続するコンタ
クトとを、前記第2絶縁層上に設けた絶縁ゲート型半導
体装置の製造方法において、 前記第1導電形の半導体層の表面に形成した窒化膜をマ
スクにして、前記第2導電形の第2不純物領域の不純物
導入を行った後に、更に前記窒化膜をマスクとした選択
酸化を行い前記第2絶縁層を形成し、次いで前記第2絶
縁層をマスクにして、第1導電形の第4不純物領域を形
成する工程を少なくとも有することを特徴とする絶縁ゲ
ート型半導体装置の製造方法。9. A first impurity region and a second impurity region of a second conductivity type provided on the surface of a semiconductor layer of the first conductivity type which becomes a drain, and a first impurity type of the second conductivity type which becomes a channel region.
A third impurity region of the first conductivity type, which serves as a source, is provided in the impurity region, and a first insulating layer serving as a gate insulating film is formed on the first impurity region of the second conductivity type via a first insulating layer. A second insulating layer, which is made of a crystalline silicon gate layer and a metal layer serving as a source electrode and a gate electrode, and is thicker than the first insulating layer on the second impurity region of the second conductivity type;
In the method for manufacturing an insulated gate semiconductor device, the polycrystalline silicon gate layer and a contact connecting the polycrystalline silicon gate layer and a metal layer to be the gate electrode are provided on the second insulating layer. Using the nitride film formed on the surface of the semiconductor layer of the first conductivity type as a mask, impurities are introduced into the second impurity region of the second conductivity type, and then selective oxidation is further performed using the nitride film as a mask. A method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, comprising: forming a second insulating layer, and then forming a fourth impurity region of the first conductivity type by using the second insulating layer as a mask.
表面に設けられた第2導電形の第1不純物領域及び第2
不純物領域と、チャネル領域となる前記第2導電形の第
1不純物領域内に設けられたソースとなる第1導電形の
第3不純物領域と、および前記第2導電形の第1不純物
領域上にゲート絶縁膜となる第1絶縁層を介して設けら
れた多結晶シリコンゲート層と、ソース電極及びゲート
電極となる金属層とからなり、前記第2導電形の第2不
純物領域上に前記第1絶縁層より厚い第2絶縁層を設
け、前記多結晶シリコンゲート層と、該多結晶シリコン
ゲート層と前記ゲート電極となる金属層とを接続するコ
ンタクトとを、前記第2絶縁層上に設けた絶縁ゲート型
半導体装置の製造方法において、 最初に前記第1導電形の半導体層の表面全体に第2導電
形の第2不純物領域を形成し、次に前記第2絶縁層を形
成し、該第2絶縁層をマスクにして前記第2導電形の第
2不純物領域を打ち消すように不純物導入を行って前記
第1導電形の第4不純物領域を形成した後、ゲート絶縁
膜となる前記第1絶縁層を形成する工程を少なくとも有
することを特徴とする絶縁ゲート型半導体装置の製造方
法。10. A first impurity region of a second conductivity type and a second impurity region provided on the surface of a semiconductor layer of the first conductivity type, which serves as a drain.
An impurity region, a third impurity region of the first conductivity type serving as a source, which is provided in the first impurity region of the second conductivity type serving as a channel region, and a first impurity region of the second conductivity type; The polycrystalline silicon gate layer provided via a first insulating layer serving as a gate insulating film and a metal layer serving as a source electrode and a gate electrode are provided on the second impurity region of the second conductivity type. A second insulating layer thicker than the insulating layer is provided, and the polycrystalline silicon gate layer and a contact connecting the polycrystalline silicon gate layer and the metal layer to be the gate electrode are provided on the second insulating layer. In the method of manufacturing an insulated gate semiconductor device, first, a second impurity region of a second conductivity type is formed on the entire surface of the semiconductor layer of the first conductivity type, then the second insulation layer is formed, and then the second insulating layer is formed. 2 With the insulating layer as a mask, At least forming a first insulating layer to be a gate insulating film after forming a fourth impurity region of the first conductivity type by introducing impurities so as to cancel the second impurity region of the second conductivity type; A method for manufacturing an insulated gate semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13280994A JPH07335871A (en) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | Insulated gate semiconductor device and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13280994A JPH07335871A (en) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | Insulated gate semiconductor device and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07335871A true JPH07335871A (en) | 1995-12-22 |
Family
ID=15090092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13280994A Pending JPH07335871A (en) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | Insulated gate semiconductor device and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07335871A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006013136A (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Renesas Technology Corp | Manufacturing method for semiconductor device |
JP2007036221A (en) * | 2005-07-07 | 2007-02-08 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor component having channel blocking zone |
JP2007281443A (en) * | 2006-03-15 | 2007-10-25 | Hitachi Ltd | Power semiconductor device |
JP2011216901A (en) * | 2011-06-30 | 2011-10-27 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
JP2013102233A (en) * | 2013-02-25 | 2013-05-23 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
-
1994
- 1994-06-15 JP JP13280994A patent/JPH07335871A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011216901A (en) * | 2011-06-30 | 2011-10-27 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
JP2013102233A (en) * | 2013-02-25 | 2013-05-23 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
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