JP2000200902A - Semiconductor integrated circuit and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit and manufacture thereof

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JP2000200902A
JP2000200902A JP11000693A JP69399A JP2000200902A JP 2000200902 A JP2000200902 A JP 2000200902A JP 11000693 A JP11000693 A JP 11000693A JP 69399 A JP69399 A JP 69399A JP 2000200902 A JP2000200902 A JP 2000200902A
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drain
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integrated circuit
pba
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JP11000693A
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Noriyuki Kanesu
則之 金須
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Nissan Motor Co Ltd
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    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit on which an active clamping circuit is loaded in which a chip area can be miniaturized. SOLUTION: This semiconductor integrated circuit is provided with at least an (n)-well (NWL) 3, a first (p) base region (PBA) 4 and a second (p) base region (PBA+PBA2) 7 inside the (n)-well (NWL) 3, an (n)-type source region 5, a second (p) base region (PBA+PBA2) 7, a (p)-type anode contact region 8 on the surface of the second (p)-base region (PBA+PBA2) 7, an (n)-type drain/ cathode region 2 (NBL), and a gate structure 18. A reverse breakdown voltage Vr of a diode constituted between the anode contact region 8 and the drain/ cathode region 2 is made lower than an drain/source blocking voltage BVdss of a power MOS which is constituted of the drain/cathode region (NBL) 2, gate structure 18, and source region 5. The drain/cathode region (NBL) 2 is connected with an inductive load.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
係り、特に、電力用半導体素子(パワーデバイス)をサ
ージ電圧等から保護する回路を搭載した半導体集積回路
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit having a circuit for protecting a power semiconductor device (power device) from a surge voltage or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来電力用半導体素子(パワーデバイ
ス)をサージ電圧等から保護する回路としてアクティブ
クランプ回路が知られている。この種のアクティブクラ
ンプ回路を搭載した半導体集積回路の構成としては、図
6に示すようなものがある。図7は、その主要部分の回
路図である。図7に示すように、制御入力端子41にバ
ッファ50が接続され、バッファ50の出力が抵抗R0
を介してnチャネルパワーMOSトランジスタ42のゲ
ートに入力されている。負荷素子43はnチャネルパワ
ーMOSトランジスタ42のドレイン電極に接続されて
いる。複数の定電圧ダイオード51〜57は直列接続さ
れ、その最終のダイオード51のカソード端をnチャネ
ルパワーMOSトランジスタ42のドレイン電極に接続
している。直列接続された複数の定電圧ダイオード51
〜57の先端のダイオード57のアノード端は、一般の
ダイオード58のアノード端に接続され、一般のダイオ
ード58のカソード端は抵抗R0の一端とnチャネルパ
ワーMOSトランジスタ42のゲート電極に接続されて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an active clamp circuit has been known as a circuit for protecting a power semiconductor element (power device) from a surge voltage or the like. FIG. 6 shows a configuration of a semiconductor integrated circuit equipped with this type of active clamp circuit. FIG. 7 is a circuit diagram of the main part. As shown in FIG. 7, a buffer 50 is connected to the control input terminal 41, and the output of the buffer 50 is connected to a resistor R 0.
Through the gate of the n-channel power MOS transistor 42. The load element 43 is connected to the drain electrode of the n-channel power MOS transistor 42. The plurality of constant voltage diodes 51 to 57 are connected in series, and the cathode terminal of the final diode 51 is connected to the drain electrode of the n-channel power MOS transistor 42. A plurality of constant voltage diodes 51 connected in series
The anode end of the diode 57 at the leading end of .about.57 is connected to the anode end of the general diode 58, and the cathode end of the general diode 58 is connected to one end of the resistor R0 and the gate electrode of the n-channel power MOS transistor 42. I have.

【0003】図7に示す回路を同一半導体チップ上に集
積化するには、図6に示すように、nチャネルパワーM
OSトランジスタ42のドリフト領域となるnウェル
(NWL)3内にpベース領域(PBA)4の領域を作
り込み、その中にソース領域5とベースコンタクト領域
6を作り込んでいる。nウェル(NWL)3は、p基板
1の上部に埋め込み領域(NBL)2を介して形成され
たpエピタキシャル成長層(pエピ層)11の内部に選
択的に形成されている。ソース領域5とpベースコンタ
クト6をコンタクトプラグ12を介してアルミ配線15
を用いて接続してソース電極とし、このソース電極を接
地する。nウェル(NWL)3内には、n埋め込み領域
(NBL)に到達するn型シンカー領域9が形成され、
n型シンカー領域9の表面にはシンカーコンタクト領域
10が形成されている。そして、シンカーコンタクト領
域10は、コンタクトプラグ13を介してアルミ配線1
7に接続され、このアルミ配線17はドレイン電極とな
る。このドレイン電極は図7に示すように負荷素子43
に接続される。
In order to integrate the circuit shown in FIG. 7 on the same semiconductor chip, as shown in FIG.
A p-base region (PBA) 4 is formed in an n-well (NWL) 3 serving as a drift region of the OS transistor 42, and a source region 5 and a base contact region 6 are formed therein. The n-well (NWL) 3 is selectively formed inside a p-epitaxial growth layer (p-epi layer) 11 formed above the p-substrate 1 via a buried region (NBL) 2. The source region 5 and the p base contact 6 are connected to the aluminum wiring 15 through the contact plug 12.
To form a source electrode, and this source electrode is grounded. An n-type sinker region 9 reaching the n-buried region (NBL) is formed in the n-well (NWL) 3.
A sinker contact region 10 is formed on the surface of the n-type sinker region 9. The sinker contact region 10 is formed on the aluminum wiring 1 through the contact plug 13.
7 and this aluminum wiring 17 becomes a drain electrode. This drain electrode is connected to the load element 43 as shown in FIG.
Connected to.

【0004】図7に示す定電圧ダイオード51〜57と
一般のダイオード58は酸化膜上のポリシリコンで形成
されている。定電圧ダイオード51〜57やダイオード
51は、このポリシリコン配線部分のp型不純物ドープ
部分とn型不純物ドープ部分との間の接合面に形成され
る。それぞれのポリシリコンの上部には図6に示すよう
に、p型ポリシリコンに接続したアノード電極14とn
型ポリシリコンに接続したカソード電極19を有してい
る(図6ではそのうちの1個のダイオードのみ図示して
いる)。
The constant voltage diodes 51 to 57 and the general diode 58 shown in FIG. 7 are formed of polysilicon on an oxide film. The constant voltage diodes 51 to 57 and the diode 51 are formed on the junction surface between the p-type impurity doped portion and the n-type impurity doped portion of the polysilicon wiring portion. As shown in FIG. 6, an anode electrode 14 connected to p-type polysilicon and n
It has a cathode electrode 19 connected to the mold polysilicon (only one of them is shown in FIG. 6).

【0005】図7において、制御入力端子41に入った
制御信号は、バッファ50と抵抗R0を介してnチャネ
ルパワーMOSトランジスタ42のゲートに入力され
る。まず、nチャネルパワーMOSトランジスタ42の
ゲート電圧が”0”の場合、nチャネルパワーMOSト
ランジスタ42はOFF状態であり、ドレイン−ソース
間電圧Vdsは電源電圧と等しくなる。
In FIG. 7, a control signal input to a control input terminal 41 is input to the gate of an n-channel power MOS transistor 42 via a buffer 50 and a resistor R 0 . First, when the gate voltage of the n-channel power MOS transistor 42 is “0”, the n-channel power MOS transistor 42 is in the OFF state, and the drain-source voltage Vds becomes equal to the power supply voltage.

【0006】次に、nチャネルパワーMOSトランジス
タ42のゲート電圧が”1”になると、nチャネルパワ
ーMOSトランジスタ42はON状態となり、ドレイン
−ソース間電圧Vdsはグラウンド電圧とほぼ等しくな
る。ここで再び、nチャネルパワーMOSトランジスタ
42のゲート電圧が”0”になると、nチャネルパワー
MOSトランジスタ42はOFF状態となる。
Next, when the gate voltage of the n-channel power MOS transistor 42 becomes "1", the n-channel power MOS transistor 42 is turned on, and the drain-source voltage Vds becomes substantially equal to the ground voltage. Here, when the gate voltage of the n-channel power MOS transistor 42 becomes “0” again, the n-channel power MOS transistor 42 is turned off.

【0007】負荷素子43が誘導性素子(例えば、コイ
ル)の場合、それまで流れていた電流を維持しようとす
る働きがあるため、ターンオフ時には、 V(t)=−L・di/dt・・・・・・・・・(1) の逆起電圧が発生する。ここで、Lは誘導負荷の自己イ
ンダクタンスを示し、di/dtは電流iの時間tに関
する微分演算子である。そのためドレイン−ソース間電
圧Vdsは電源電圧より、およそL・di/dtだけ高い
電圧になろうとする。ここで、n型MOSトランジスタ
42の閾値電圧をVth、定電圧ダイオード51〜57の
逆方向降伏電圧をそれぞれVz、定電圧ダイオード51
〜57の段数をn(ここでは、段数n=7となる)、一
般のダイオード58の順方向電圧をVfpとすれば、ドレ
イン−ソース間電圧Vdsが Vds<Vth+n・Vz+Vfp・・・・・・・・・(2) になると、定電圧ダイオード51〜57や一般のダイオ
ード58がON状態になり、nチャネルパワーMOSト
ランジスタ42のゲート電圧をVgsとして、 Vgs=Vds−(n・Vz+Vfp)・・・・・・・・・(3) が印加され、nチャネルパワーMOSトランジスタ42
がターンオンする。その結果、ドレイン−ソース間電圧
VdsはおよそVth+n・Vz+Vfpの電圧でクランプさ
れ、Vds<BVdssならばnチャネルパワーMOSトラ
ンジスタ42の素子破壊を防止することができる。すな
わち、サージ電圧が印加された場合、定電圧ダイオード
51〜57、一般のダイオード58と電流が流れ、ゲー
トへ電圧が印加され、nチャネルパワーMOSトランジ
スタ42がターンオンすることで破壊を防止する。この
ようなアクティブクランプ回路においては、クランプ電
圧が、 Vds=Vth+n・Vz+Vfp・・・・・・・・・(4) で近似できる。すなわち、Vz=6Vとすると、6Vス
テップでクランプ電圧を可変することになる。
When the load element 43 is an inductive element (for example, a coil), the load element 43 has a function of maintaining the current that has been flowing so far, so that at the time of turn-off, V (t) =-Ldi / dt. ... (1) The back electromotive voltage of (1) is generated. Here, L indicates the self-inductance of the inductive load, and di / dt is a differential operator of current i with respect to time t. Therefore, the drain-source voltage Vds tends to be higher than the power supply voltage by approximately L · di / dt. Here, the threshold voltage of the n-type MOS transistor 42 is Vth, the reverse breakdown voltages of the constant voltage diodes 51 to 57 are Vz, and the constant voltage diode 51 is
Assuming that the number of stages of 5757 is n (here, the number of stages is n = 7) and the forward voltage of the general diode 58 is Vfp, the drain-source voltage Vds is Vds <Vth + n · Vz + Vfp. (2), the constant voltage diodes 51 to 57 and the general diode 58 are turned on, and the gate voltage of the n-channel power MOS transistor 42 is set to Vgs, and Vgs = Vds− (n · Vz + Vfp) ··· ... (3) are applied, and the n-channel power MOS transistor 42
Turns on. As a result, the drain-source voltage Vds is clamped at a voltage of approximately Vth + nVz + Vfp, and if Vds <BVdss, the element breakdown of the n-channel power MOS transistor 42 can be prevented. That is, when a surge voltage is applied, a current flows through the constant voltage diodes 51 to 57 and the general diode 58, a voltage is applied to the gate, and the n-channel power MOS transistor 42 is turned on to prevent breakdown. In such an active clamp circuit, the clamp voltage can be approximated by Vds = Vth + nVz + Vfp (4). That is, if Vz = 6V, the clamp voltage is varied in 6V steps.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体集積回路(アクティブクランプ回路)
では、サージを保護するために使用するダイオード(定
電圧ダイオード51〜57やダイオード58)と、保護
されるべきnチャネルパワーMOSトランジスタ42の
製造工程がそれぞれ独立し、異なった時系列で行われ
る。即ち、nチャネルパワーMOSトランジスタ42
の、nウェル(NWL)3、pベース領域(PBA)
4、ソース領域5、ベースコンタクト領域6を選択拡散
で作り込む工程と、定電圧ダイオード51〜57やダイ
オード58を酸化膜の上に多結晶シリコン(ポリシリコ
ン)をCVDにて形成し、このポリシリコンに対してn
型及びp型不純物を導入(ドーピング)する工程とは全
く独立の工程である。順番からすれば、ソース領域5、
ベースコンタクト領域6を形成した後に、酸化膜が形成
され、その後、多結晶シリコン(ポリシリコン)のCV
D工程となる。また、単結晶シリコンとポリシリコンと
では不純物拡散の振るまいが異なる。さらに、nチャネ
ルパワーMOSトランジスタ42を構成するnウェル
(NWL)3やpベース領域(PBA)4の形状とダイ
オード51〜57,58のアノード領域、カソード領域
とは全く異なる形状である。従って、プロセス条件等の
製造工程のばらつきは全く独立に発生し、それぞれの電
気的特性は独立にばらつく。例えば、ポリシリコンで構
成された定電圧ダイオード51〜57の逆方向降伏電圧
Vzのばらつきは、ポリシリコンの接合面の不純物密度
分布と厚さで概ね決定される。一方nチャネルパワーM
OSトランジスタ42のドレイン−ソース間耐圧BVds
sはウェルの不純物密度とpベースの不純物密度の分布
と厚さで概ね決定されるので、それぞれ独立にばらつ
く。
However, such a conventional semiconductor integrated circuit (active clamp circuit)
In this case, the diode (constant voltage diodes 51 to 57 and diode 58) used to protect the surge and the manufacturing process of the n-channel power MOS transistor 42 to be protected are each performed independently and in different time series. That is, the n-channel power MOS transistor 42
N well (NWL) 3 and p base region (PBA)
4, a step of forming the source region 5 and the base contact region 6 by selective diffusion, and forming polycrystalline silicon (polysilicon) by CVD on the constant voltage diodes 51 to 57 and the diode 58 on the oxide film. N for silicon
This step is completely independent of the step of introducing (doping) the type and p-type impurities. According to the order, the source region 5,
After forming the base contact region 6, an oxide film is formed, and then the CV of polycrystalline silicon (polysilicon) is formed.
Step D is performed. In addition, the behavior of impurity diffusion is different between single crystal silicon and polysilicon. Further, the shapes of the n-well (NWL) 3 and the p-base region (PBA) 4 constituting the n-channel power MOS transistor 42 are completely different from the anode regions and the cathode regions of the diodes 51 to 57, 58. Therefore, variations in manufacturing steps such as process conditions occur completely independently, and their electrical characteristics vary independently. For example, the variation in the reverse breakdown voltage Vz of the constant voltage diodes 51 to 57 made of polysilicon is substantially determined by the impurity density distribution and the thickness of the junction surface of polysilicon. On the other hand, n-channel power M
Drain-source breakdown voltage BVds of OS transistor 42
Since s is generally determined by the distribution and thickness of the impurity density of the well and the p-based impurity density, they vary independently.

【0009】このように従来技術におけるnチャネルパ
ワーMOSとダイオード51〜57,58の特性のばら
つきには、お互いに相関関係がない。お互いのばらつき
に相関関係がなければ、想定するばらつき幅は、互いの
ばらつきが重なった場合を見込んでその最大ばらつき幅
を見積もる必要がある。この結果、保護すべきnチャネ
ルパワーMOSトランジスタ42に対して必要以上の安
全係数を見積もり、より高耐圧のトランジスタとしなけ
ればならなくなる。
As described above, there is no correlation between the variations in the characteristics of the n-channel power MOS and the diodes 51 to 57 and 58 in the prior art. If there is no correlation between the variations, it is necessary to estimate the maximum variation width in anticipation of the case where the variations overlap each other. As a result, an unnecessarily high safety factor must be estimated for the n-channel power MOS transistor 42 to be protected, and the transistor must have a higher withstand voltage.

【0010】具体的には、nチャネルパワーMOSトラ
ンジスタ42のドレイン−ソース間耐圧BVdssと定電
圧ダイオード51〜57の逆方向降伏電圧Vzのばらつ
きをそれぞれ中心値の±10%とし、最悪の時でもクラ
ンプ電圧を37V以上確保する場合を考えると、 Vds(min)=37V<Vth+n・Vz(min)+Vfp・・・・・・・・・(5) となる。ここで、Vth=2V,Vfp=0.7V,Vz(ty
p)=6V,Vz(min)=5.4Vとすると、 37V<Vth+n・Vz(min)+Vfp=2+n・5.4+0.7・・・・・・・・・(6) となる。ここで、定電圧ダイオード51〜57の段数n
を7とすると、 Vz(min)=2+7×5.4+0.7 =40.5>37(=Vds(min))・・・・・・・・・(7) となる。
More specifically, the variations in the drain-source breakdown voltage BVdss of the n-channel power MOS transistor 42 and the reverse breakdown voltage Vz of the constant voltage diodes 51 to 57 are each set to ± 10% of the center value, and even in the worst case. Considering the case where a clamp voltage of 37 V or more is secured, Vds (min) = 37 V <Vth + nVz (min) + Vfp (5) Here, Vth = 2V, Vfp = 0.7V, Vz (ty
Assuming that p) = 6V and Vz (min) = 5.4V, then 37V <Vth + nVz (min) + Vfp = 2 + n5.4 + 0.7 (6) Here, the number n of stages of the constant voltage diodes 51 to 57
If 7 is set, Vz (min) = 2 + 7 × 5.4 + 0.7 = 40.5> 37 (= Vds (min)) (7)

【0011】一方、定電圧ダイオード51〜57の逆方
向降伏電圧Vzを最大許容値Vz(max)かつnチャネルパ
ワーMOSトランジスタ42のドレイン−ソース間耐圧
BVdssを最小値BVdss(min)のときしたときでも、Vd
s<BVdssが成立する必要がある。ここで、Vz(max)=
6.6Vとすると、 Vds<Vth+n・Vz(max)+Vfp =2+7+6.6+0.7=48.9V・・・・・・・・・(8) となる。すなわち、クランプ電圧を37V以上にする場
合は、BVdss(min)>48.9Vなので、ドレイン−ソ
ース間耐圧BVdss(typ)を48.9/0.9=54.4
V以上にする必要がある。
On the other hand, when the reverse breakdown voltage Vz of the constant voltage diodes 51 to 57 is the maximum allowable value Vz (max) and the drain-source breakdown voltage BVdss of the n-channel power MOS transistor 42 is the minimum value BVdss (min). But Vd
s <BVdss must be satisfied. Here, Vz (max) =
Assuming 6.6 V, Vds <Vth + nVz (max) + Vfp = 2 + 7 + 6.6 + 0.7 = 48.9 V (8) That is, when the clamp voltage is 37 V or more, since BVdss (min)> 48.9 V, the drain-source breakdown voltage BVdss (typ) is 48.9 / 0.9 = 54.4.
V or more.

【0012】このように従来のアクティブクランプ回路
を搭載した半導体集積回路においては、nチャネルパワ
ーMOSトランジスタ42のドレイン−ソース間耐圧B
Vdssと定電圧ダイオード51〜57の逆方向降伏電圧
Vzのばらつきが、互いに「相関性なく」発生するの
で、nチャネルパワーMOSトランジスタ42のドレイ
ン−ソース間耐圧BVdssを、必要以上に高くすること
が要求される。このことは、nチャネルパワーMOSト
ランジスタ42を構成する各層の厚さを厚くしたり、よ
り比抵抗の高い半導体層を使用しなければならないこと
を意味する。特にnドリフト領域(nドレイン領域)と
して機能するnウェル(NWL)の厚さを厚くするこ
と、あるいは、より比抵抗の高い半導体層をnウェル
(NWL)に使用することが要求される。nウェル(N
WL)の厚さが厚くなり、比抵抗が高くなると、単位面
積当たりのオン抵抗が高くなる。この結果、導通損失を
一定値以下に維持するためには、nチャネルパワーMO
Sトランジスタ42の占有面積を本来、必要とされる以
上に大きくする必要があるという問題点があった。
As described above, in a semiconductor integrated circuit on which a conventional active clamp circuit is mounted, the drain-source breakdown voltage B of the n-channel power MOS transistor 42 is
Since the variation of Vdss and the reverse breakdown voltage Vz of the constant voltage diodes 51 to 57 occur "with no correlation" with each other, the drain-source breakdown voltage BVdss of the n-channel power MOS transistor 42 can be increased more than necessary. Required. This means that the thickness of each layer constituting the n-channel power MOS transistor 42 must be increased or a semiconductor layer having a higher specific resistance must be used. In particular, it is required to increase the thickness of an n-well (NWL) functioning as an n-drift region (n-drain region) or to use a semiconductor layer having higher specific resistance for the n-well (NWL). n-well (N
As the thickness WL) increases and the specific resistance increases, the on-resistance per unit area increases. As a result, in order to keep the conduction loss below a certain value, the n-channel power MO
There is a problem that the area occupied by the S transistor 42 needs to be larger than necessary.

【0013】本発明の目的は、アクティブクランプ回路
を構成する回路素子のうち、特性のばらつきが問題とな
る回路素子を同一半導体領域に対する拡散工程で作るこ
とができる新規構造を提供し、回路素子の特性の「相対
的なばらつき」を少なくできる半導体集積回路及びその
製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel structure in which, among circuit elements constituting an active clamp circuit, a circuit element having a problem of characteristic variation can be formed by a diffusion process for the same semiconductor region. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of reducing “relative variation” of characteristics and a method of manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の点に鑑み、本発明
の請求項1記載の半導体集積回路は、n型の半導体領域
と、この半導体領域の内部に配置された第1のpベース
領域及び第2のpベース領域と、第1のpベース領域の
表面に配置されたn型のソース領域と、第1及び第2の
pベース領域の下方に配置されたn型のドレイン・カソ
ード兼用領域と、第1のpベース領域の近傍に配置さ
れ、第1のpベース領域を流れる電流を制御するゲート
構造とを少なくとも具備し、第2のpベース領域とドレ
イン・カソード兼用領域との間に構成されるダイオード
の逆方向降伏電圧が、ドレイン・カソード兼用領域、ゲ
ート構造及びソース領域からなるトランジスタのドレイ
ン−ソース間耐圧よりも低いことを特徴とする。
In view of the above, a semiconductor integrated circuit according to a first aspect of the present invention includes an n-type semiconductor region and a first p-base region disposed inside the semiconductor region. And a second p-base region, an n-type source region disposed on the surface of the first p-base region, and an n-type drain / cathode disposed below the first and second p-base regions. And a gate structure arranged near the first p-base region and controlling a current flowing through the first p-base region. Is characterized in that the reverse breakdown voltage of the diode is lower than the drain-source breakdown voltage of the transistor comprising the drain / cathode shared region, the gate structure and the source region.

【0015】また、請求項2記載の本発明においては、
ドレイン・カソード兼用領域を負荷素子に電気的に接続
し、ソース領域を接地し、ゲート構造には第1及び第2
の入力端子を具備したOR回路を介して制御信号を入力
される。このように構成すれば、トランジスタをサージ
電圧や異常な高電圧から保護するアクティブクランプ回
路として動作することが可能である。
In the present invention according to claim 2,
The drain / cathode combined region is electrically connected to the load element, the source region is grounded, and the gate structure has first and second regions.
A control signal is input through an OR circuit having an input terminal of. With this configuration, it is possible to operate as an active clamp circuit that protects the transistor from a surge voltage or an abnormally high voltage.

【0016】さらに、請求項3記載の本発明において
は、第1の入力端子に制御信号が入力され、第2の入力
端子と第2のpベース領域とが電気的に結合されてい
る。ここで、「電気的に結合されている」とは、第2の
入力端子と第2のpベース領域との直接的な接続関係の
他に、第2の入力端子と第2のpベース領域との間に他
の素子等の存在を許容する意である。第2のpベース領
域の表面にはさらに、p型のアノードコンタクト領域を
配置することも可能で、この場合は第2の入力端子は、
アノードコンタクト領域を介して第2のpベース領域に
電気的に接続される。ドレイン・カソード兼用領域に接
続される負荷素子としては、誘導性負荷が代表的であ
る。
Further, according to the present invention, a control signal is inputted to the first input terminal, and the second input terminal and the second p base region are electrically coupled. Here, "electrically coupled" refers to the direct connection between the second input terminal and the second p base region, as well as the second input terminal and the second p base region. And the presence of another element or the like. On the surface of the second p-base region, a p-type anode contact region can be further arranged, in which case the second input terminal is:
It is electrically connected to the second p base region through the anode contact region. A typical example of a load element connected to the drain / cathode shared region is an inductive load.

【0017】このようなアクティブクランプ回路を搭載
した半導体集積回路によれば、トランジスタ及びダイオ
ードは共に同一のn型の半導体領域に対するp型不純物
の選択拡散工程等で作ることができ、選択イオン注入工
程の一部や熱処理工程等を同時に実行可能となり、両デ
バイスの製造工程をほぼ共通とすることができる。ま
た、同一のn型の半導体領域をカソード領域及びnドリ
フト領域として共有できる。さらに、第1及び第2のp
ベース領域を近接して配置出来るので、第1及び第2の
pベース領域に対してほぼ同様な製造プロセス上のばら
つきが生じることになる。例えばイオン注入時のドーズ
量のばらつきは、空間的に近いため、同じ傾向でばらつ
く。従って、トランジスタのコレクタ−ソース間耐圧と
サージ保護ダイオードの逆方向降伏電圧Vrとの製造工
程や構造に起因した相対ばらつきに相関関係が成立する
ようになり、相対ばらつきを本質的に小さくすることが
できる。
According to the semiconductor integrated circuit equipped with such an active clamp circuit, both the transistor and the diode can be formed by the step of selectively diffusing p-type impurities into the same n-type semiconductor region, and the step of selectively ion-implanting. And a heat treatment step can be performed at the same time, so that the manufacturing steps of both devices can be made substantially common. Further, the same n-type semiconductor region can be shared as the cathode region and the n drift region. Further, the first and second p
Since the base regions can be arranged close to each other, substantially the same variation in the manufacturing process occurs with respect to the first and second p base regions. For example, variations in the dose during ion implantation vary in the same tendency because they are spatially close. Therefore, the correlation between the collector-source breakdown voltage of the transistor and the relative breakdown caused by the manufacturing process and structure between the reverse breakdown voltage Vr of the surge protection diode is established, and the relative variation can be essentially reduced. it can.

【0018】その結果、耐圧の低いトランジスタを有効
に保護することが可能となる。即ち、より低い耐圧のト
ランジスタが使用可能となる。耐圧を下げることができ
れば、例えばドリフト領域となる半導体領域の厚みを小
さくできるので、nウェルやnエピタキシャル成長層の
厚みを薄くできる。あるいはドリフト領域となる半導体
領域の比抵抗を下げることが出来る。このため、単位面
積当たりのオン抵抗を下げることができる。その結果、
同じチップ面積ならばより大電流を流せるようになり、
電流値が同じならばよりチップ面積を小型にでき低コス
ト化を実現できる。従って、本来必要とされる以上にト
ランジスタの面積を大きくする必要が無くなる。トラン
ジスタの占有面積の小型化により、チップが小型化され
る。
As a result, it is possible to effectively protect a transistor having a low withstand voltage. That is, a transistor with a lower breakdown voltage can be used. If the withstand voltage can be reduced, for example, the thickness of the semiconductor region serving as the drift region can be reduced, so that the thickness of the n-well or the n-epitaxial growth layer can be reduced. Alternatively, the specific resistance of the semiconductor region serving as the drift region can be reduced. Therefore, the on-resistance per unit area can be reduced. as a result,
With the same chip area, a larger current can be passed,
If the current values are the same, the chip area can be made smaller and the cost can be reduced. Therefore, it is not necessary to increase the area of the transistor more than is originally required. A chip is downsized by reducing the area occupied by the transistor.

【0019】特に、請求項4記載の発明のように、OR
回路の第2の入力端子側に他端を接地した第1の抵抗を
接続し、このOR回路の第2の入力端子と第2のpベー
ス領域(ダイオードのアノード領域)との間に、第2の
抵抗を更に挿入しておけば、ダイオードの逆方向降伏電
圧Vrが小さくなりすぎた場合においても、クランプ電
圧を第1の抵抗と第2の抵抗の値を調整することによ
り、所望の値にすることが出来る。
In particular, according to the fourth aspect of the present invention, the OR
A first resistor having the other end grounded is connected to the second input terminal side of the circuit, and a first resistor is connected between the second input terminal of the OR circuit and the second p base region (anode region of the diode). If the reverse breakdown voltage Vr of the diode becomes too small, the clamp voltage is adjusted to a desired value by adjusting the values of the first resistor and the second resistor. It can be.

【0020】そして、請求項5記載の発明のように、ダ
イオードの逆方向降伏電圧Vrが、トランジスタのドレ
イン−ソース間耐圧よりも低くなるようにするには、第
1のpベース領域の不純物密度が、第2のpベース領域
の不純物密度よりも低くなるように不純物の導入量を設
定する。この場合、請求項4記載の発明のように構成し
ておけば、クランプ電圧を第1の抵抗と第2の抵抗の値
を調整することにより変えられるので、第2のpベース
領域に注入する不純物のドーズ量の選択の自由度を増大
することが可能である。
In order for the reverse breakdown voltage Vr of the diode to be lower than the drain-source breakdown voltage of the transistor, the impurity concentration of the first p-base region may be reduced. However, the introduction amount of the impurity is set so as to be lower than the impurity density of the second p base region. In this case, if the configuration is made as in the fourth aspect of the invention, the clamp voltage can be changed by adjusting the values of the first resistor and the second resistor, so that the clamp voltage is injected into the second p base region. It is possible to increase the degree of freedom in selecting the dose of the impurity.

【0021】また、請求項6記載の発明のように、第1
のpベース領域の拡散深さが、第2のpベース領域の拡
散深さよりも深くなるように、それぞれの熱処理条件等
を設定しても、ダイオードの逆方向降伏電圧Vrが、ト
ランジスタのドレイン−ソース間耐圧よりも低くなるよ
うにできる。
Further, according to the present invention, the first
The reverse breakdown voltage Vr of the diode can be reduced even if the respective heat treatment conditions are set so that the diffusion depth of the p base region becomes deeper than the diffusion depth of the second p base region. It can be made lower than the source breakdown voltage.

【0022】さらに、本発明の請求項7記載の発明のよ
うに、第1のpベース領域の幾何学的形状が、第2のp
ベース領域の幾何学的形状と相似形であるようにすれ
ば、ダイオードの逆方向降伏電圧Vrとトランジスタの
ドレイン−ソース間耐圧降伏電圧とが同様な傾向で規定
できる。たとえば、幾何学的形状が相似形であれば、第
1のpベース領域のコーナー部の曲率半径と、第2のp
ベース領域のコーナー部の曲率半径が同じになるので、
コーナー部の電界集中も相関関係を有し、類似の傾向で
耐圧のばらつきが発生する。このように、第1のpベー
ス領域の幾何学的形状と、第2のpベース領域の幾何学
的形状とを相似形であるようにすることにより、トラン
ジスタのコレクタ−ソース間耐圧とサージ保護ダイオー
ドの逆方向降伏電圧Vr との相対ばらつきに相関関係が
成立しやすくなるので、好ましい。
Further, as in the seventh aspect of the present invention, the geometrical shape of the first p base region is the second p base region.
By making the shape similar to the geometric shape of the base region, the reverse breakdown voltage Vr of the diode and the breakdown voltage between the drain and the source of the transistor can be defined in the same tendency. For example, if the geometric shapes are similar, the radius of curvature of the corner of the first p base region and the second p
Since the radius of curvature at the corner of the base area is the same,
The electric field concentration at the corner also has a correlation, and a variation in breakdown voltage occurs with a similar tendency. As described above, by making the geometrical shape of the first p-base region and the geometrical shape of the second p-base region similar, the withstand voltage between the collector and the source of the transistor and the surge protection are improved. This is preferable because a correlation is easily established between the relative variation of the diode and the reverse breakdown voltage Vr.

【0023】また、請求項8記載の発明においては、ド
レイン・カソード兼用領域を埋め込み領域として形成
し、半導体領域の表面から、ドレイン・カソード兼用領
域に達するn型の引き出し領域(シンカー)を更に有す
るような横型構造にし、集積化に有利な構造とした。
In the invention according to claim 8, the drain / cathode region is formed as a buried region, and the semiconductor device further comprises an n-type lead region (sinker) extending from the surface of the semiconductor region to the drain / cathode region. Such a horizontal structure is employed, which is advantageous for integration.

【0024】さらに、請求項9記載の発明においては、
ドレイン・カソード兼用領域を半導体基板の裏面に形成
し、ドレイン・カソード兼用領域に金属電極がオーミッ
ク接触しているような縦型構造にし、製造工程を容易に
した。
Further, in the invention according to claim 9,
A drain / cathode combined region is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and a vertical structure in which a metal electrode is in ohmic contact with the drain / cathode combined region is provided, thereby facilitating the manufacturing process.

【0025】さらに、本発明の請求項10記載の発明に
おいては、ゲート構造は、第1のpベース領域の表面か
らその底部に向かって形成された溝部と、溝部の側壁に
形成されたゲート絶縁膜と、溝部の内部に埋め込まれた
制御電極とから少なくとも構成された溝型ゲート構造と
し、短チャネル化による高速動作を容易にすると共に、
単位チップ当たりのオン抵抗を低減出来る構造とした。
Further, in the invention according to claim 10 of the present invention, the gate structure comprises a groove formed from the surface of the first p base region to the bottom thereof, and a gate insulating film formed on a side wall of the groove. A groove-type gate structure at least composed of a film and a control electrode buried in the groove, facilitating high-speed operation by shortening the channel,
The structure is such that the ON resistance per unit chip can be reduced.

【0026】一方、請求項11記載の発明においては、
n型のドレイン・カソード兼用領域の上部にn型の半導
体領域を堆積する工程と、この半導体領域の表面の第1
及び第2のpベース領域形成予定部に第1のドーズ量で
p型の不純物を導入する工程と、第2のpベース領域形
成予定部に第2のドーズ量でp型の不純物を選択的に追
加導入する工程と、第1のpベース領域の表面にn型の
不純物を導入してソース領域を形成する工程とを少なく
とも有する半導体集積回路の製造方法であることを特徴
とする。ここで、「ドレイン・カソード兼用領域」は高
不純物密度のn型基板でも、埋め込み領域でもかまわな
い。この結果、第2のpベース領域とドレイン・カソー
ド兼用領域との間にダイオードが構成され、ドレイン・
カソード兼用領域とソース領域との間にトランジスタが
構成される。そして、第1のドーズ量に加えて、第2の
pベース領域に第2のドーズ量不純物を導入し、第2の
pベース領域を第1のpベース領域より高不純物密度領
域とすることが出来る。この結果、ダイオードの逆方向
降伏電圧が、トランジスタのドレイン−ソース間耐圧よ
りも低くなる。
On the other hand, in the invention according to claim 11,
depositing an n-type semiconductor region over the n-type drain / cathode combined region;
A step of introducing a p-type impurity at a first dose into a portion where a second p-base region is to be formed; And a step of introducing a n-type impurity into the surface of the first p-base region to form a source region. Here, the “drain / cathode combined region” may be an n-type substrate having a high impurity density or a buried region. As a result, a diode is formed between the second p base region and the drain / cathode combined region,
A transistor is formed between the cathode shared region and the source region. Then, in addition to the first dose, a second dose impurity is introduced into the second p base region, so that the second p base region has a higher impurity density region than the first p base region. I can do it. As a result, the reverse breakdown voltage of the diode becomes lower than the drain-source breakdown voltage of the transistor.

【0027】請求項11記載の発明半導体集積回路の製
造方法によれば、トランジスタ及びダイオードは、同一
のn型の半導体領域に対するp型不純物の導入工程を含
んだ一連の製造工程で作ることができ、熱処理工程等を
同時に実行可能となり、両デバイスの製造工程をほぼ共
通とすることができる。また、同一のn型の半導体領域
をカソード領域及びnドリフト領域として共有できる。
従って、トランジスタのコレクタ−ソース間耐圧とサー
ジ保護ダイオードの逆方向降伏電圧Vrとの製造工程や
構造に起因した相対ばらつきに相関関係が成立するよう
になり、相対ばらつきを本質的に小さくすることができ
る。
According to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the eleventh aspect, the transistor and the diode can be manufactured by a series of manufacturing steps including a step of introducing a p-type impurity into the same n-type semiconductor region. , Heat treatment process and the like can be performed simultaneously, and the manufacturing process of both devices can be made substantially common. Further, the same n-type semiconductor region can be shared as the cathode region and the n drift region.
Therefore, the correlation between the collector-source breakdown voltage of the transistor and the relative breakdown caused by the manufacturing process and structure between the reverse breakdown voltage Vr of the surge protection diode is established, and the relative variation can be essentially reduced. it can.

【0028】その結果、耐圧の低いトランジスタを有効
に保護することができるアクティブクランプ回路の製造
方法を提供すること可能となる。即ち、半導体チップに
搭載するトランジスタは、より低い耐圧のトランジスタ
で対応できることになる。トランジスタの耐圧を下げる
ことができるので、トランジスタを構成するn型の半導
体領域の厚みを薄くできる。このため、単位面積当たり
のトランジスタのオン抵抗を下げることができ、定格電
流値が同じならばチップ面積を小型にできるので、低コ
ストの半導体集積回路が簡単に、しかも高い製造歩留ま
りで製造できる。
As a result, it is possible to provide a method of manufacturing an active clamp circuit that can effectively protect a transistor having a low withstand voltage. That is, a transistor mounted on a semiconductor chip can be handled by a transistor having a lower breakdown voltage. Since the withstand voltage of the transistor can be reduced, the thickness of the n-type semiconductor region included in the transistor can be reduced. For this reason, the on-resistance of the transistor per unit area can be reduced, and the chip area can be reduced if the rated current value is the same, so that a low-cost semiconductor integrated circuit can be manufactured easily with a high manufacturing yield.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、より有効に且つ確実に
サージ電圧からトランジスタを保護することが可能とな
る。その結果、トランジスタの信頼性が向上する。
According to the present invention, it is possible to more effectively and reliably protect a transistor from a surge voltage. As a result, the reliability of the transistor is improved.

【0030】本発明によれば、保護すべきトランジスタ
の耐圧を相対的に低くできるので、トランジスタの単位
面積当たりのオン抵抗を下げることが出来、導通損失が
少なくなる。このため、高効率な半導体集積回路が提供
できる。
According to the present invention, the withstand voltage of the transistor to be protected can be relatively reduced, so that the on-resistance per unit area of the transistor can be reduced and the conduction loss can be reduced. Thus, a highly efficient semiconductor integrated circuit can be provided.

【0031】本発明によれば、単位面積当たりのオン抵
抗を下げられるので、トランジスタの占有面積を小さく
することが可能となり、半導体集積回路のチップ面積の
小型化や高集積密度化が図れるようになる。その結果、
半導体集積回路の製造コストを低減出来、安価な電子機
器を提供できるようになる。
According to the present invention, since the on-resistance per unit area can be reduced, the area occupied by the transistor can be reduced, and the chip area of the semiconductor integrated circuit can be reduced and the integration density can be increased. Become. as a result,
The manufacturing cost of a semiconductor integrated circuit can be reduced and an inexpensive electronic device can be provided.

【0032】本発明によれば、製造時の回路素子の特性
のばらつきを無くし、より有効に且つ確実にサージ電圧
からトランジスタを保護することが可能な半導体集積回
路の製造方法が提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit capable of effectively and surely protecting a transistor from a surge voltage by eliminating variations in characteristics of circuit elements at the time of manufacturing.

【0033】本発明の製造方法によれば、単位面積当た
りのオン抵抗が低く、チップ面積の小型化や高集積密度
化が可能な半導体集積回路が低い製造コストで簡単に製
造できる。
According to the manufacturing method of the present invention, a semiconductor integrated circuit having a low on-resistance per unit area and capable of reducing the chip area and increasing the integration density can be easily manufactured at a low manufacturing cost.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
第1乃至第3実施形態を説明する。以下の図面の記載に
おいて、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を
付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚み
と平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のもの
とは異なることに留意すべきである。したがって、具体
的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきもの
である。また図面相互間においても互いの寸法の関係や
比率が異なる部分が含まれていることはもちろんであ
る。
Next, first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. In addition, it goes without saying that parts having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

【0035】(第1実施形態)以下本発明を図面を用い
て説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るアク
ティブクランプ回路を搭載した半導体集積回路の主要部
の断面構造図である。図2は、このアクティブクランプ
回路(半導体集積回路)の主要部分の回路図である。本
発明の第1実施形態に係るアクティブクランプ回路を搭
載した半導体集積回路においては、サージ電圧から保護
すべきトランジスタの一例として、ラテラル型nチャネ
ルパワーMOSトランジスタ(以下の第1実施形態の説
明においては、「ラテラルパワーMOS」と略記す
る。)を用いた場合について説明する。
(First Embodiment) The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional structural view of a main part of a semiconductor integrated circuit on which an active clamp circuit according to a first embodiment of the present invention is mounted. FIG. 2 is a circuit diagram of main parts of the active clamp circuit (semiconductor integrated circuit). In a semiconductor integrated circuit equipped with an active clamp circuit according to the first embodiment of the present invention, a lateral type n-channel power MOS transistor (hereinafter, referred to as a first embodiment) is an example of a transistor to be protected from a surge voltage. , Abbreviated as “lateral power MOS”).

【0036】図1に示すように本発明の第1実施形態に
係るアクティブクランプ回路を搭載した半導体集積回路
は、n型の半導体領域としてのnウェル(NWL)3
と、このnウェル(NWL)3の内部に配置された第1
のpベース領域(PBA)4及び第2のpベース領域
(PBA+PBA2)7と、第1のpベース領域(PB
A)4の表面に配置されたn型のソース領域5と、第2
のpベース領域(PBA+PBA2)7の表面に配置さ
れたp型のアノードコンタクト領域8と、第1のpベー
ス領域(PBA)4及び第2のpベース領域(PBA+
PBA2)7の下方に配置されたn型のドレイン・カソ
ード兼用領域(n埋め込み領域:NBL)2と、第1の
pベース領域(PBA)4の近傍に配置され、第1のp
ベース領域4を流れる電流を制御するゲート構造18と
を少なくとも有する。nウェル(NWL)3は、p基板
1の上部に形成されたpエピタキシャル成長層(pエピ
層)11の内部に選択的に形成されている。p型のアノ
ードコンタクト領域8は、第2のpベース領域(PBA
+PBA2)7の不純物密度が十分高ければ省略可能で
ある。ゲート構造は、第1のpベース領域(PBA)4
の表面に形成されたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜
の上部に形成された制御電極18とから少なくとも構成
されている。制御電極18は不純物を添加した多結晶シ
リコン(ドープドポリシリコン)膜からなるポリシリゲ
ートである。ドープドポリシリコンの代わりに、タング
ステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)等
の高融点金属を用いると、ゲート抵抗が低減され、高速
動作や大面積における均一な動作が可能となる。さら
に、高融点金属のシリサイド(WSi2,TiSi2,M
oSi2)やこれらのシリサイドを用いたポリサイドを
制御電極18の電極材料として使用することも可能であ
る。アノードコンタクト領域8は、第2のpベース領域
(PBA+PBA2)7よりも高不純物密度のp領域で
ある。ドレイン・カソード兼用領域は埋め込み領域(N
BL)として形成されているので、nウェル(NWL)
3の表面から、ドレイン・カソード兼用領域(NBL)
に達するn型の引き出し領域(nシンカー:NSK)9
を更に有している。nシンカー(NSK)9の表面に
は、nシンカー(NSK)9よりも高不純物密度のn領
域からなるシンカーコンタクト領域10が形成されてい
る。図示を省略しているが、ソース領域5の平面形状
は、ドーナツ形状をしている。そして、このドーナツの
中心部は、さらに第1のpベース領域(PBA)4より
も高不純物密度のp領域からなるベースコンタクト領域
6が形成されている。ソース領域5の平面形状は、円形
のドーナツ形状、矩形のドーナツ形状あるいは多角形の
ドーナツ形状等の種々の幾何学的形状が採用可能であ
る。ラテラルパワーMOSのソース領域5とベースコン
タクト領域6とは、互いにコンタクトプラグ12により
短絡され、コンタクトプラグ12はアルミ配線15に接
続されている。このアルミ配線15はソース電極を形成
として機能している。アノードコンタクト領域8は、コ
ンタクトプラグ14を介してアルミ配線16に接続され
アノード電極を構成している。さらに、ドレイン・カソ
ード兼用電極となるアルミ配線17は第2層間絶縁膜3
2中に開口されたコンタクトホールを介してコンタクト
プラグ13に接続されている。また、アルミ配線16は
第2層間絶縁膜32中に開口されたコンタクトホールを
介してコンタクトプラグ14に接続されている。コンタ
クトプラグ12、13及び14は、第1層間絶縁膜31
中に開口されたコンタクトホールに埋め込まれたドープ
ドポリシリコンやタングステン(W)、チタン(T
i)、モリブデン(Mo)等の高融点金属で構成すれば
よい。あるいは、これらの高融点金属シリのサイド(W
Si2,TiSi2,MoSi2)やこれらのシリサイド
を用いたポリサイドを埋め込んでも良い。アルミ配線1
5,16、17及び第2層間絶縁膜32の上にはパッシ
ベーション膜33が堆積されている。但し、上記の金属
配線構造は一例であり、場合により、コンタクトプラグ
12、13及び14を省略して、アルミ配線15,1
6、17を直接半導体領域にオーミック接触させること
が可能である。また、図1では、アルミ配線15,1
6、17を同一の金属配線レベルとした構造を示してい
るが、第1層にアルミ配線15を設け、その上の層間絶
縁膜を介して第2層のアルミ配線16,17を構成する
等の多層配線構造が採用可能であることは勿論である。
As shown in FIG. 1, the semiconductor integrated circuit having the active clamp circuit according to the first embodiment of the present invention has an n-well (NWL) 3 as an n-type semiconductor region.
And a first element disposed inside the n-well (NWL) 3.
P base region (PBA) 4 and second p base region (PBA + PBA 2) 7 and first p base region (PB)
A) an n-type source region 5 disposed on the surface of
, A p-type anode contact region 8 disposed on the surface of the p base region (PBA + PBA2) 7, a first p base region (PBA) 4 and a second p base region (PBA +
An N-type drain / cathode region (n-buried region: NBL) 2 disposed below the PBA 2) 7 and a first p-base region (PBA) 4 are disposed near the first p-type region.
A gate structure for controlling a current flowing through the base region. The n-well (NWL) 3 is selectively formed inside a p epitaxial growth layer (p epi layer) 11 formed on the p substrate 1. The p-type anode contact region 8 is formed in the second p-base region (PBA
+ PBA2) can be omitted if the impurity density of 7 is sufficiently high. The gate structure has a first p base region (PBA) 4
, And at least a control electrode 18 formed on the gate insulating film. The control electrode 18 is a polysilicon made of a polycrystalline silicon (doped polysilicon) film to which an impurity is added. When a high-melting point metal such as tungsten (W), titanium (Ti), or molybdenum (Mo) is used instead of doped polysilicon, gate resistance is reduced, and high-speed operation and uniform operation in a large area can be performed. . Further, silicide (WSi 2 , TiSi 2 , M
It is also possible to use oSi 2 ) or polycide using these silicides as the electrode material of the control electrode 18. The anode contact region 8 is a p region having a higher impurity density than the second p base region (PBA + PBA2) 7. The drain / cathode combined region is a buried region (N
BL), the n-well (NWL)
From the surface of No. 3, the drain / cathode combined area (NBL)
N-type lead region (n sinker: NSK) 9
Is further provided. On the surface of the n sinker (NSK) 9, a sinker contact region 10 composed of an n region having a higher impurity density than the n sinker (NSK) 9 is formed. Although not shown, the planar shape of the source region 5 is a donut shape. At the center of the donut, a base contact region 6 formed of a p region having a higher impurity density than the first p base region (PBA) 4 is further formed. Various geometric shapes such as a circular donut shape, a rectangular donut shape, or a polygonal donut shape can be adopted as the planar shape of the source region 5. The source region 5 and the base contact region 6 of the lateral power MOS are short-circuited by a contact plug 12, and the contact plug 12 is connected to an aluminum wiring 15. The aluminum wiring 15 functions as a source electrode. The anode contact region 8 is connected to the aluminum wiring 16 via the contact plug 14 to form an anode electrode. Further, the aluminum wiring 17 serving as the drain / cathode shared electrode is formed on the
2 is connected to a contact plug 13 through a contact hole opened in the inside. The aluminum wiring 16 is connected to the contact plug 14 via a contact hole opened in the second interlayer insulating film 32. The contact plugs 12, 13 and 14 are formed on the first interlayer insulating film 31.
Doped polysilicon, tungsten (W), titanium (T
i), a high melting point metal such as molybdenum (Mo) may be used. Alternatively, the side (W
Si 2 , TiSi 2 , MoSi 2 ) or polycide using these silicides may be embedded. Aluminum wiring 1
A passivation film 33 is deposited on 5, 16, 17 and the second interlayer insulating film 32. However, the above-described metal wiring structure is merely an example. In some cases, the contact plugs 12, 13, and 14 are omitted, and the aluminum wirings 15, 1 are omitted.
It is possible to make ohmic contacts 6 and 17 directly to the semiconductor region. In FIG. 1, the aluminum wirings 15, 1
Although the structure is shown in which the metal wirings 6 and 17 have the same metal wiring level, the aluminum wiring 15 is provided in the first layer, and the aluminum wirings 16 and 17 in the second layer are formed via an interlayer insulating film thereover. Needless to say, the multi-layer wiring structure described above can be adopted.

【0037】この半導体集積回路はアノードコンタクト
領域8とドレイン・カソード兼用領域2との間に構成さ
れるダイオード44(図2参照)の逆方向降伏電圧Vr
が、ドレイン・カソード兼用領域(NBL)2、ゲート
構造18及びソース領域5からなるラテラルパワーMO
S42(図2参照)のドレイン−ソース間耐圧BVdss
よりも低い、即ち、 BVdss>Vr・・・・・・・・・(9) の関係を満足するように設定されている。
This semiconductor integrated circuit has a reverse breakdown voltage Vr of a diode 44 (see FIG. 2) formed between the anode contact region 8 and the drain / cathode region 2.
Is a lateral power MO composed of a drain / cathode combined region (NBL) 2, a gate structure 18 and a source region 5.
The drain-source breakdown voltage BVdss of S42 (see FIG. 2)
BVdss> Vr... (9).

【0038】このダイオード44は、ラテラルパワーM
OS42を保護するサージ保護ダイオードとしての定電
圧ダイオードである。図1に明らかなように、この定電
圧ダイオード44のカソード領域は、ラテラルパワーM
OS42のドリフト領域となるnウェル(NWL)3を
共有化している。第2のpベース領域(PBA+PBA
2)7は、定電圧ダイオード44のアノード領域として
機能している。そして、図2を参酌すると理解できるよ
うに、ドレイン・カソード兼用領域(NBL)2は、n
シンカー(NSK)9及びドレイン・カソード兼用電極
となるアルミ配線17を介して、負荷素子43に電気的
に接続されている。ソース領域5はアルミ配線15を介
して接地され、ゲート構造を構成するポリシリコンゲー
ト電極18にはOR回路45を介して制御信号が入力さ
れる。ここで、このOR回路45は少なくとも第1及び
第2の入力端子を具備し、第1の入力端子に制御信号が
入力され、第2の入力端子にアノードコンタクト領域8
が接続される。OR回路45の第2の入力端子側には、
図2に示すように他端を接地した抵抗R1が接続されて
いる。ドレイン・カソード兼用領域(NBL)2に接続
される負荷素子としては、誘導性負荷43が代表的であ
る。但し、図2に示した負荷素子43は半導体集積回路
の外部に接続される負荷素子でかまわない。また、ポリ
シリゲート18に接続されるOR回路45、あるいはO
R回路45の第2の入力端子側に接続される抵抗R1
は必ずしもモノリシックに、上記トランジスタと同一の
半導体基板(チップ)上に搭載される必要はない。例え
ば、セラミック基板や樹脂基板の上に、OR回路45や
抵抗R1等を搭載したチップ(若しくは回路素子)をマ
ウントして、ハイブリッド集積回路の構成にしてもかま
わない。つまり、本発明の半導体集積回路をモノリシッ
ク集積回路であると狭義に定義すると仮定すれば、上記
の「アクティブクランプ回路を搭載した半導体集積回
路」とは「アクティブクランプ回路の少なくとも一部を
搭載したモノリシック半導体集積回路」と解することが
可能であることに留意すべきである。しかし、本発明は
これらのハイブリッド集積回路を含む「より広義の集積
回路」であると解する方が妥当であろう。
This diode 44 has a lateral power M
A constant voltage diode as a surge protection diode for protecting the OS 42. As is apparent from FIG. 1, the cathode region of the constant voltage diode 44 has a lateral power M
An n-well (NWL) 3 serving as a drift region of the OS 42 is shared. Second p base region (PBA + PBA
2) 7 functions as an anode region of the constant voltage diode 44. As can be understood by referring to FIG. 2, the drain / cathode combined region (NBL) 2 has n
It is electrically connected to the load element 43 via the sinker (NSK) 9 and the aluminum wiring 17 serving as the drain / cathode electrode. The source region 5 is grounded via an aluminum wiring 15, and a control signal is input to a polysilicon gate electrode 18 constituting a gate structure via an OR circuit 45. Here, the OR circuit 45 has at least first and second input terminals, a control signal is input to the first input terminal, and the anode contact region 8 is connected to the second input terminal.
Is connected. On the second input terminal side of the OR circuit 45,
Resistor R 1 which is grounded and the other end as shown in FIG. 2 are connected. A typical inductive load 43 is a load element connected to the common drain / cathode region (NBL) 2. However, the load element 43 shown in FIG. 2 may be a load element connected outside the semiconductor integrated circuit. Further, an OR circuit 45 connected to the polysilicon gate 18 or an OR circuit 45
The second input terminal side resistor R 1 or the like connected to the R circuit 45 is not necessarily monolithic, need not be mounted on the transistor and the same semiconductor substrate (chip). For example, on a ceramic substrate or a resin substrate, by mounting the chip (or a circuit element) equipped with OR circuits 45 and resistor R 1 and the like, may be in the configuration of a hybrid integrated circuit. In other words, assuming that the semiconductor integrated circuit of the present invention is narrowly defined as a monolithic integrated circuit, the above-mentioned “semiconductor integrated circuit equipped with an active clamp circuit” is referred to as a “monolithic integrated circuit equipped with at least a part of an active clamp circuit”. It should be noted that it can be understood as "a semiconductor integrated circuit". However, it may be more appropriate to interpret the invention as a "broader integrated circuit" that includes these hybrid integrated circuits.

【0039】本発明の第1実施形態においては、第2の
pベース領域7に第2のドーズ量ΦPBA2でp型不純物を
イオン注入等により追加導入することにより、第1のド
ーズ量ΦPBAでp型不純物を導入した第1のpベース領
域(PBA)領域4の不純物密度に対して、定電圧ダイ
オード44のアノード領域となる第2のpベース領域
(PBA+PBA2)7の不純物密度を高くしている。
トランジスタのドレイン−ソース間耐圧BVdssは、ド
リフト領域となるnウェル3の不純物密度及び厚みと、
第1のpベース領域(PBA)4の不純物密度及び厚み
とで決定される。定性的には、不純物密度が低いあるい
は領域が厚い場合、ドレイン−ソース間耐圧BVdssは
高くなり、逆に不純物密度が高いあるいは領域が薄い場
合耐圧BVdssは低くなる。一方、定電圧ダイオード4
4の逆方向降伏電圧Vrは、カソード領域となるnウェ
ル3の不純物密度及び厚みと、アノード領域となる第2
のpベース領域(PBA+PBA2)7の不純物密度及
び厚みとで決定される。定性的には、不純物密度が低い
あるいは領域が厚い場合逆方向降伏電圧Vrは高く、逆
に不純物密度が高いあるいは領域が薄ければ逆方向降伏
電圧Vrは低くなる。
In the first embodiment of the present invention, the p-type impurity is additionally introduced into the second p-base region 7 with the second dose Φ PBA2 by ion implantation or the like, so that the first dose Φ PBA The impurity density of the second p base region (PBA + PBA2) 7 serving as the anode region of the constant voltage diode 44 is increased with respect to the impurity density of the first p base region (PBA) region 4 into which the p-type impurity is introduced. ing.
The drain-source breakdown voltage BVdss of the transistor is determined by the impurity density and thickness of the n-well 3 serving as a drift region,
It is determined by the impurity density and the thickness of the first p base region (PBA) 4. Qualitatively, when the impurity density is low or the region is thick, the drain-source breakdown voltage BVdss increases, and when the impurity density is high or the region is thin, the breakdown voltage BVdss decreases. On the other hand, the constant voltage diode 4
4, the reverse breakdown voltage Vr depends on the impurity density and thickness of the n-well 3 serving as the cathode region, and the second
And the impurity density and thickness of the p base region (PBA + PBA2) 7. Qualitatively, the reverse breakdown voltage Vr is high when the impurity density is low or the region is thick, and the reverse breakdown voltage Vr is low when the impurity density is high or the region is thin.

【0040】第1実施形態においては、ラテラルパワー
MOSのドレイン領域と定電圧ダイオード44のカソー
ド領域のnウェル3とが共通のため、両者の不純物密度
及び厚みは共通である。そして、後述の製造方法の記載
から理解できるように、第1のpベース領域(PBA)
4と同時に第2のpベース領域形成予定領域に第1のド
ーズ量ΦPBA分だけp型不純物を導入した後に、第2の
ドーズ量ΦPBA2分に相当する所定の不純物を第2のpベ
ース領域形成予定領域側のみに選択的に追加導入すれ
ば、この第2のドーズ量ΦPBA2の分だけ第2のpベース
領域の不純物密度が高くなる。その後、両方のpベース
4,7を同時にドライブインすれば厚さ(拡散深さ)は
ほぼ同一になる。
In the first embodiment, since the drain region of the lateral power MOS and the n-well 3 of the cathode region of the constant voltage diode 44 are common, both have the same impurity density and thickness. Then, as can be understood from the description of the manufacturing method described later, the first p base region (PBA)
At the same time, a p-type impurity is introduced into the region where the second p-base region is to be formed by the first dose Φ PBA , and then a predetermined impurity corresponding to the second dose Φ PBA2 is added to the second p-base region. By selectively additionally introducing only the region where the region is to be formed, the impurity density of the second p base region is increased by the amount of the second dose Φ PBA2 . Thereafter, if both p bases 4 and 7 are driven in at the same time, the thickness (diffusion depth) becomes substantially the same.

【0041】このように不純物密度を設定することによ
り、ラテラルパワーMOSのドレイン−ソース間耐圧B
Vdssと定電圧ダイオード44の逆方向降伏電圧Vrとを
比べると、必ず、(9)式に示したようにラテラルパワ
ーMOSのドレイン−ソース間耐圧BVdssが逆方向降
伏電圧Vrより大きくなる。
By setting the impurity density as described above, the drain-source breakdown voltage B of the lateral power MOS can be set.
When Vdss is compared with the reverse breakdown voltage Vr of the constant voltage diode 44, the drain-source breakdown voltage BVdss of the lateral power MOS always becomes larger than the reverse breakdown voltage Vr as shown in Expression (9).

【0042】さらに、本発明の第1実施形態では、ラテ
ラルパワーMOSのドレイン−ソース間耐圧BVdssと
逆方向降伏電圧Vrとの電圧の差が、OR回路45の閾
値電圧Vth以上になるように第2のpベース領域(PB
A+PBA2)7の不純物密度を設定されている。これ
に応じて、ラテラルパワーMOSのドレイン−ソース間
電圧Vdsが(ドレイン−ソース間耐圧BVdss)−(O
R回路45の閾値電圧Vth)に状態遷移しようとしたと
きに定電圧ダイオード44がターンオンする。その結
果、ドレイン−ソース間電圧Vdsが耐圧BVdssまで上
昇すると、OR回路45が論理信号”1”を出力してラ
テラルパワーMOSを導通状態に遷移させる。これに応
じてドレイン−ソース間電圧Vdsはクランプされるた
め、それ以上に電圧上昇しなくなる。その結果ラテラル
パワーMOSの過電圧による破壊を防ぐことができる。
Further, in the first embodiment of the present invention, the difference between the drain-source breakdown voltage BVdss of the lateral power MOS and the reverse breakdown voltage Vr is equal to or higher than the threshold voltage Vth of the OR circuit 45. 2 p base region (PB
A + PBA2) 7 is set as the impurity density. Accordingly, the drain-source voltage Vds of the lateral power MOS becomes (drain-source breakdown voltage BVdss)-(O
When an attempt is made to make a state transition to the threshold voltage Vth) of the R circuit 45, the constant voltage diode 44 turns on. As a result, when the drain-source voltage Vds rises to the breakdown voltage BVdss, the OR circuit 45 outputs a logic signal “1” and causes the lateral power MOS to transition to the conductive state. In response, the drain-source voltage Vds is clamped, so that the voltage does not further rise. As a result, the lateral power MOS can be prevented from being destroyed due to overvoltage.

【0043】ここで、ドレイン−ソース間耐圧BVdss
と逆方向降伏電圧Vrのばらつきについて考察する。前
述のように耐圧BVdssは、ドリフト領域となるnウェ
ル3の不純物密度及び厚みと、第1のpベース領域(P
BA)4の不純物密度及び厚みとで決定される。一方、
定電圧ダイオード44の逆方向降伏電圧Vrは、カソー
ド領域となるnウェル3の不純物密度及び厚みとで決定
される。第1実施形態においては、ラテラルパワーMO
S及び定電圧ダイオード44は共に拡散工程で作られる
素子である。このため、両デバイスの製造方法はほとん
ど同一であり、加えてそれぞれのデバイスの片方の電極
は共通電極である。さらにもう一方の電極も近接して配
置され、両者の逆方向降伏電圧をOR回路45の閾値電
圧Vth(=2.5V)分だけずらすために追加イオン注
入する工程以外の工程は共通工程である。その結果、ド
レイン−ソース間耐圧BVdssと逆方向降伏電圧Vrの相
対ばらつきに相関関係が成立するようになり、相対ばら
つきを本質的に小さくすることができる。
Here, the drain-source breakdown voltage BVdss
And the variation of the reverse breakdown voltage Vr. As described above, the breakdown voltage BVdss depends on the impurity density and thickness of the n-well 3 serving as the drift region and the first p-base region (P
BA) 4 is determined by the impurity density and thickness. on the other hand,
The reverse breakdown voltage Vr of the constant voltage diode 44 is determined by the impurity density and the thickness of the n-well 3 serving as a cathode region. In the first embodiment, the lateral power MO
S and the constant voltage diode 44 are both elements formed by a diffusion process. Therefore, the manufacturing method of both devices is almost the same, and one electrode of each device is a common electrode. Further, the other electrode is also arranged in close proximity, and the steps other than the step of implanting additional ions to shift the reverse breakdown voltage of both electrodes by the threshold voltage Vth (= 2.5 V) of the OR circuit 45 are common steps. . As a result, a correlation is established between the relative variation between the drain-source breakdown voltage BVdss and the reverse breakdown voltage Vr, and the relative variation can be essentially reduced.

【0044】次に、最悪ケースを想定して、クランプ電
圧を37V以上確保する場合を考える。この場合、ドレ
イン−ソース間電圧Vds(min)は、逆方向降伏電圧の最
小値をVr(min)とすれば、 Vds(min)=37V<Vth+Vr(min)・・・・・・・・(10) となり、Vth=2.5Vとすると、逆方向降伏電圧の最
小値Vr(min)は、Vr(min)>34.5Vとなる。一方、
逆方向降伏電圧の最小値Vr(min)のときであってかつラ
テラルパワーMOSのドレイン−ソース間耐圧BVdss
(min)のときでも、Vds<BVdssが成立する必要があ
る。
Next, assuming the worst case, consider the case where the clamp voltage is maintained at 37 V or more. In this case, if the minimum value of the reverse breakdown voltage is Vr (min), the drain-source voltage Vds (min) is as follows: Vds (min) = 37V <Vth + Vr (min)... 10) When Vth = 2.5 V, the minimum value Vr (min) of the reverse breakdown voltage is Vr (min)> 34.5 V. on the other hand,
When the reverse breakdown voltage is at the minimum value Vr (min) and the drain-source breakdown voltage BVdss of the lateral power MOS
Even in the case of (min), it is necessary to satisfy Vds <BVdss.

【0045】逆方向降伏電圧Vrの絶対ばらつきが±1
0%、ドレイン−ソース間耐圧BVdssと逆方向降伏電
圧Vrの相対ばらつきが±5%とすると、ドレイン−ソ
ース間電圧Vdsは、 Vds=Vth+Vr(min)=2.5+34.5=37V・・・・・・・・(11) となる。すなわち、逆方向降伏電圧Vrが最小のときの
BVdssの相対ばらつきが最小のとき、BVdss>37V
が成立すれば良い。よって逆方向降伏電圧Vrがセンタ
ー値の時のドレイン−ソース間耐圧BVdssのセンター
値は、 BVdss(typ)=37÷0.9÷0.95=43.3V・・・・・・・・(12) となる。
The absolute variation of the reverse breakdown voltage Vr is ± 1.
Assuming that the relative variation between the drain-source breakdown voltage BVdss and the reverse breakdown voltage Vr is ± 5%, the drain-source voltage Vds is: Vds = Vth + Vr (min) = 2.5 + 34.5 = 37V ... (11) That is, when the relative variation of BVdss when the reverse breakdown voltage Vr is minimum is minimum, BVdss> 37V
Should be satisfied. Therefore, when the reverse breakdown voltage Vr is the center value, the center value of the drain-source breakdown voltage BVdss is: BVdss (typ) = 37 ÷ 0.9 ÷ 0.95 = 43.3 V (43.3 V) 12)

【0046】さらに、逆方向降伏電圧Vr(max)の時であ
ってかつドレイン−ソース間耐圧BVdss(min)のときで
も、Vds<BVdssが成立する必要がある。すなわち、
逆方向降伏電圧Vr(typ)は、 Vr(typ)=37÷0.9=41.1V・・・・・・・・(13) となる。また逆方向降伏電圧Vr(max)は、 Vr(max)=41.1・1.1=45.2V・・・・・・・・(14) となる。すなわち、 Vds=Vth+Vr(max)=2.5+45.2=47.7V・・・・・・・・(15) となる。
Further, even when the reverse breakdown voltage Vr (max) and the drain-source breakdown voltage BVdss (min), Vds <BVdss must be satisfied. That is,
The reverse breakdown voltage Vr (typ) is as follows: Vr (typ) = 37 ÷ 0.9 = 41.1V (13) Further, the reverse breakdown voltage Vr (max) is as follows: Vr (max) = 41.1 · 1.1 = 45.2V (14) That is, Vds = Vth + Vr (max) = 2.5 + 45.2 = 47.7 V (15)

【0047】これにより、逆方向降伏電圧Vrが最大の
ときのドレイン−ソース間耐圧BVdssの相対ばらつき
が最小のときドレイン−ソース間耐圧BVdss>47.
7Vが成立すれば良い。よって逆方向降伏電圧Vrがセ
ンター値の時のドレイン−ソース間耐圧BVdssのセン
ター値は、 BVdss(typ)=47.7÷1.1÷0.95=45.7V・・・・・・・・(16) となる。先の43.3Vよりも値が大きいので45.7
Vがセンター条件での必要な耐圧となる。
Thus, when the relative variation in the drain-source breakdown voltage BVdss when the reverse breakdown voltage Vr is maximum is minimum, the drain-source breakdown voltage BVdss> 47.
What is necessary is that 7 V is established. Therefore, when the reverse breakdown voltage Vr is the center value, the center value of the drain-source breakdown voltage BVdss is: BVdss (typ) = 47.7 ÷ 1.1 ÷ 0.95 = 45.7V・ (16) Since the value is larger than the previous 43.3V, 45.7
V is the required breakdown voltage under center conditions.

【0048】すなわち、従来例で示したパワーMOSの
耐圧の54.4Vに比較し20%程度耐圧の低いラテラ
ルパワーMOSでも同様の動作範囲を確保することがで
きる。一般にパワーMOSの耐圧と単位面積当たりのオ
ン抵抗は相反する関係にある。即ち、より低い耐圧のト
ランジスタが使用可能となれば、例えばドリフト領域の
厚みを小さくできるので、nウェルの厚みを薄くして単
位面積当たりのオン抵抗を下げることができる。その結
果、同じチップ面積ならば、より大電流を流せるように
なり、電流値が同じならばチップ面積を小型にできる。
つまり、本来必要とされる以上にトランジスタの面積を
大きくする必要が無くなる。チップ面積の小型化によ
り、半導体集積回路の低コスト化が実現できる。
That is, the same operation range can be ensured even with a lateral power MOS having a withstand voltage lower by about 20% than the withstand voltage of the power MOS of 54.4 V shown in the conventional example. Generally, the withstand voltage of the power MOS and the on-resistance per unit area are in an opposite relationship. That is, if a transistor with a lower breakdown voltage can be used, for example, the thickness of the drift region can be reduced, so that the thickness of the n-well can be reduced and the on-resistance per unit area can be reduced. As a result, if the chip area is the same, a larger current can flow, and if the current value is the same, the chip area can be reduced.
That is, it is not necessary to increase the area of the transistor more than is originally required. By reducing the chip area, the cost of the semiconductor integrated circuit can be reduced.

【0049】次に本発明の第1実施形態に係わる半導体
集積回路の製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention will be described.

【0050】(イ)不純物密度1×1014cm-3乃至2×
1018cm-3程度のp基板1を準備する。熱酸化により、
p基板1上に厚さ350nm乃至1μmの第1酸化膜を
形成し、この第1酸化膜中に拡散窓を開口する。この拡
散窓からn型不純物を選択的に導入する。例えば、n型
不純物としてアンチモンイオン(Sb+)を、加速エネ
ルギーが約50乃至150KeV、ドーズ量が約3×1
15乃至3×1016cm-2の条件でイオン注入を行い、基
板温度約1100℃乃至1200℃で、所定時間熱拡散
を行いn拡散層(NBL)2を形成する。その後、第1
酸化膜を除去し、p基板1上に気相エピタキシャル成長
により、厚さ10μm乃至100μmのpエピタキシャ
ル成長層11を成長させる。この時、気相エピタキシャ
ル成長は、ソースガスにモノシラン(SiH4)、ジク
ロロシラン(SiH2Cl2)、トリクロロシラン(Si
HCl3)、4塩化珪素(SiCl4)のいずれかを、キ
ャリアガスとして水素(H2)等を用いて、基板温度1
050℃乃至1250℃で成長させればよい。p型の半
導体領域を形成するため、微量のジボラン(B26)を
含むガス等のドーパントガスを所定量マスフローコント
ローラ等で制御して成長中に添加すればよい。あるいは
微量のボロン(B)をドーパントとして含んだトリクロ
ロシラン(SiHCl3)、4塩化珪素(SiCl4)等
の液体ソースを用いて成長しても良い。
(A) Impurity density 1 × 10 14 cm -3 to 2 ×
A p substrate 1 of about 10 18 cm −3 is prepared. By thermal oxidation
A first oxide film having a thickness of 350 nm to 1 μm is formed on a p-substrate 1, and a diffusion window is opened in the first oxide film. An n-type impurity is selectively introduced from the diffusion window. For example, antimony ion (Sb + ) is used as an n-type impurity at an acceleration energy of about 50 to 150 KeV and a dose of about 3 × 1.
Ion implantation is performed under conditions of 0 15 to 3 × 10 16 cm −2 , and thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 1100 ° C. to 1200 ° C. for a predetermined time to form an n-diffusion layer (NBL) 2. Then the first
The oxide film is removed, and a p epitaxial growth layer 11 having a thickness of 10 μm to 100 μm is grown on the p substrate 1 by vapor phase epitaxial growth. At this time, in the vapor phase epitaxial growth, monosilane (SiH 4 ), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), and trichlorosilane (Si
HCl 3 ) or silicon tetrachloride (SiCl 4 ) at a substrate temperature of 1 using hydrogen (H 2 ) or the like as a carrier gas.
The growth may be performed at 050 ° C. to 1250 ° C. In order to form a p-type semiconductor region, a predetermined amount of a dopant gas such as a gas containing a small amount of diborane (B 2 H 6 ) may be added during growth by controlling the gas in a predetermined amount by a mass flow controller or the like. Alternatively, it may be grown using a liquid source such as trichlorosilane (SiHCl 3 ) containing a small amount of boron (B) as a dopant, such as silicon tetrachloride (SiCl 4 ).

【0051】(ロ)次にpエピタキシャル成長層11上
に、厚さ350nm乃至1μmの第2酸化膜を形成す
る。そして、第2酸化膜中に拡散窓を開口し、この拡散
窓からn型の半導体領域(NWL)3を形成するための
n型不純物を導入する。例えば、この拡散マスクを形成
後、選択的にリンイオン(P+)を加速エネルギーが約
100KeV乃至2MeV、ドーズ量が約5×1012
至5×1013cm-2の条件でイオン注入を行い、基板温度
約1100℃乃至1200℃で、所定拡散時間熱処理
(ドライブイン)を行う。この拡散時間は、pエピタキ
シャル成長層11の厚さを考慮して決定すればよい。こ
の結果、nウェル領域(NWL)3の底部がn埋め込み
層(NBL)2に到達する。なお、nシンカー(NS
K)9をn拡散領域で形成する場合は、nウェル領域
(NWL)3の拡散(ドライブイン)の前に、nシンカ
ー(NSK)9用に、同様に拡散マスクを形成し、リン
イオン(P+)等のn型不純物イオンを、ドレインセル
形成予定領域に選択的にイオン注入を行っておく必要が
ある。このイオン注入の条件は、例えば、加速エネルギ
ー:約100KeV乃至2MeV、ドーズ量:約5×1
15乃至5×1016cm-2である。こうしておけば、所定
の拡散時間による熱処理(ドライブイン)により、nウ
ェル領域(NWL)3の底部と同時に、nシンカー(N
SK)9の底部がn埋め込み層(NBL)2に到達す
る。こうして、n埋め込み層2は、nウェル(NWL)
領域3と、p基板1に挟まれた位置に形成される。
(B) Next, a second oxide film having a thickness of 350 nm to 1 μm is formed on the p epitaxial growth layer 11. Then, a diffusion window is opened in the second oxide film, and an n-type impurity for forming an n-type semiconductor region (NWL) 3 is introduced from the diffusion window. For example, after forming this diffusion mask, ions of phosphorus ions (P + ) are selectively implanted under the conditions of an acceleration energy of about 100 KeV to 2 MeV and a dose of about 5 × 10 12 to 5 × 10 13 cm −2 . Heat treatment (drive-in) is performed at a substrate temperature of about 1100 ° C. to 1200 ° C. for a predetermined diffusion time. This diffusion time may be determined in consideration of the thickness of the p epitaxial growth layer 11. As a result, the bottom of n well region (NWL) 3 reaches n buried layer (NBL) 2. In addition, n sinker (NS
In the case where K) 9 is formed of n diffusion regions, a diffusion mask is similarly formed for n sinker (NSK) 9 before diffusion (drive-in) of n well region (NWL) 3 and phosphorus ions (P It is necessary to selectively implant an n-type impurity ion such as + ) into a region where a drain cell is to be formed. The conditions of this ion implantation are, for example, acceleration energy: about 100 KeV to 2 MeV, and dose: about 5 × 1.
0 15 to 5 × 10 16 cm −2 . By doing so, the heat treatment (drive-in) for a predetermined diffusion time allows the n sinker (N) to be formed simultaneously with the bottom of the n well region (NWL) 3.
SK) 9 reaches n buried layer (NBL) 2. Thus, the n buried layer 2 is an n well (NWL)
It is formed at a position sandwiched between the region 3 and the p substrate 1.

【0052】(ハ)次にnウェル(NWL)領域3が形
成されたpエピタキシャル成長層11の上の全面に、厚
さ350nm乃至1μmの第3酸化膜を形成する。そし
て、フォトリソグラフィー技術を用いて、第3酸化膜中
に拡散窓を開口し、この拡散窓から第1のpベース領域
(PBA)4及び第2のpベース領域の中間段階領域を
形成するためのp型不純物を第1のドーズ量ΦPBAで導
入する。例えば、p型不純物としてボロンイオン
(B+)を加速エネルギー:約30乃至100KeV、
第1のドーズ量ΦPBA:約1×1013乃至5×1014cm
-2の条件でイオン注入を行う。次ぎに、第1のpベース
領域(PBA)4の上部をフォトレジストで覆い、第2
のpベース領域の中間段階領域に第2のドーズ量ΦPBA2
分のp型不純物を追加導入する。例えば、p型不純物と
してボロンイオン(B+)を加速エネルギー:約30乃
至100KeV、第2のドーズ量ΦPBA2:約5×1012
乃至2×1014cm-2の条件でイオン注入を行う。その
後、基板温度約1050℃乃至1200℃で、所定時間
熱拡散を行い、所定の深さ、例えば、深さ1μm乃至2
0μm程度の第1のpベース領域(PBA)4及び第2
のpベース領域(PBA+PBA2)7を形成する。な
お、ここでの第1及び第2のドーズ量はあくまで例示で
あり、具体的には個々の設計仕様で決まるものである。
即ち、ラテラルパワーMOSのドレイン−ソース間耐圧
BVdssをいくらにするか、また定電圧ダイオード44
の逆方向降伏電圧Vrとをいくらにするかと言うことで
決定すればよい。
(C) Next, a third oxide film having a thickness of 350 nm to 1 μm is formed on the entire surface of the p epitaxial growth layer 11 on which the n-well (NWL) region 3 is formed. Then, a diffusion window is opened in the third oxide film by using a photolithography technique, and an intermediate stage region between the first p base region (PBA) 4 and the second p base region is formed from the diffusion window. Is introduced at a first dose Φ PBA . For example, boron ions (B + ) as p-type impurities are accelerated at an energy of about 30 to 100 KeV,
First dose amount Φ PBA : about 1 × 10 13 to 5 × 10 14 cm
Ion implantation is performed under the condition of -2 . Next, the top of the first p base region (PBA) 4 is covered with a photoresist,
Dose Φ PBA2 in the intermediate stage region of the p base region
Of p-type impurities are additionally introduced. For example, boron ions (B + ) as p-type impurities are accelerated at an energy of about 30 to 100 KeV, and a second dose Φ PBA2 is about 5 × 10 12
The ion implantation is performed under the condition of about 2 × 10 14 cm −2 . Thereafter, thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 1050 ° C. to 1200 ° C. for a predetermined time, and a predetermined depth, for example, a depth of 1 μm to 2 μm.
A first p base region (PBA) 4 of about 0 μm and a second
To form a p base region (PBA + PBA2) 7. Note that the first and second dose amounts here are merely examples, and are specifically determined by individual design specifications.
That is, what is the drain-source breakdown voltage BVdss of the lateral power MOS, and how much the constant voltage diode 44
The reverse breakdown voltage Vr may be determined.

【0053】(ニ)第2のドーズ量ΦPBA2分の追加イオ
ン注入に用いたフォトレジストを除去し、第3酸化膜中
に形成された拡散窓のうち、第1のpベース形成用に用
いられた拡散窓の一部(周辺部)を更に新たなフォトレ
ジストでカバーし、アノードコンタクト領域8とベース
コンタクト領域6とを形成するためのp型不純物を導入
する。例えば、p型不純物としてボロンイオン(B+
を加速エネルギーが約20乃至50KeV、ドーズ量が
約1×1015乃至5×1016cm-2の条件でイオン注入を
行う。その後、基板温度約800℃乃至900℃で、所
定時間熱処理を行う。
(D) The photoresist used for the additional ion implantation for the second dose amount ΦPBA2 is removed, and the diffusion window formed in the third oxide film is used for forming the first p base. A part (peripheral portion) of the diffused window is further covered with a new photoresist, and p-type impurities for forming the anode contact region 8 and the base contact region 6 are introduced. For example, boron ions (B + ) as p-type impurities
The ion implantation is performed under the conditions of an acceleration energy of about 20 to 50 KeV and a dose of about 1 × 10 15 to 5 × 10 16 cm −2 . Thereafter, heat treatment is performed at a substrate temperature of about 800 ° C. to 900 ° C. for a predetermined time.

【0054】(ホ)第3酸化膜を除去し、更に、重金属
等を除去するための所定の清浄化の後、ゲート酸化を行
い、厚さ30nm乃至150nmのゲート絶縁膜(第4
酸化膜)を形成する。ゲート酸化はドライ酸化でも、水
素(H2)燃焼によるウェット酸化でも良く、ドライ酸
化時に塩酸(HCl)を混合して行っても良い。その
後、このゲート絶縁膜の上の全面に多結晶シリコンを減
圧CVDや常圧CVDにより堆積する。この減圧CVD
や常圧CVD時にフォスフィン(PH3)等を含むn型
ドーパントガスを用いて、nドープドポリシリコンを直
接堆積しても良い。そして、フォトリソグラフィー技術
及び反応性イオンエッチング(RIE)を用いて、ポリ
シリゲート18の形状にパターニングする。
(E) After the third oxide film is removed, and after predetermined cleaning for removing heavy metals and the like, gate oxidation is performed to form a gate insulating film (a fourth insulating film) having a thickness of 30 nm to 150 nm.
An oxide film). The gate oxidation may be dry oxidation, wet oxidation by burning hydrogen (H 2 ), or may be performed by mixing hydrochloric acid (HCl) during dry oxidation. Thereafter, polycrystalline silicon is deposited on the entire surface of the gate insulating film by low pressure CVD or normal pressure CVD. This low pressure CVD
Alternatively, n-doped polysilicon may be directly deposited by using an n-type dopant gas containing phosphine (PH 3 ) or the like during normal pressure CVD. Then, using a photolithography technique and reactive ion etching (RIE), patterning is performed in the shape of the polysilicide 18.

【0055】(ヘ)ポリシリゲート18の上に第5酸化
膜を減圧CVDや常圧CVDにより堆積する。そして、
フォトリソグラフィー技術及びRIEを用いて、シンカ
ー(NSK)9の上部及び第1のpベース領域(PB
A)4の上部に拡散窓を開口する。この際、第1のpベ
ース領域(PBA)4の中央部には第5酸化膜が残存す
るようにする。ソース領域5の平面形状をドーナツ形状
にするためである。そして、ポリシリゲート18も露出
するように、第1のpベース領域(PBA)4よりも大
きな面積の拡散窓を開口する。この拡散窓からnソース
領域5及びシンカーコンタクト領域10を形成するため
のn型不純物を導入する。n型不純物イオンとしては砒
素イオン(As+)を、加速エネルギー:約30乃至8
0KeV、ドーズ量:約1×1015乃至4×1016cm-2
の条件でイオン注入を行い、基板温度約800℃乃至1
000℃で、所定時間熱拡散を行う。nソース領域5を
浅く形成するためには、赤外線(IR)ランプを用いて
高速アニール(RTA)を行っても良い。
(F) A fifth oxide film is deposited on the polysilicon 18 by low pressure CVD or normal pressure CVD. And
Using photolithography technology and RIE, the upper portion of the sinker (NSK) 9 and the first p base region (PB
A) Open a diffusion window at the top of 4. At this time, the fifth oxide film is left in the center of the first p base region (PBA) 4. This is for making the planar shape of the source region 5 a donut shape. Then, a diffusion window having an area larger than that of the first p base region (PBA) 4 is opened so that the polysilicon 18 is also exposed. An n-type impurity for forming the n source region 5 and the sinker contact region 10 is introduced from the diffusion window. Arsenic ions (As + ) are used as n-type impurity ions at an acceleration energy of about 30 to 8
0 KeV, dose amount: about 1 × 10 15 to 4 × 10 16 cm −2
Ion implantation is performed under the conditions of
Thermal diffusion is performed at 000 ° C for a predetermined time. In order to form the n source region 5 shallowly, rapid annealing (RTA) may be performed using an infrared (IR) lamp.

【0056】(ト)この後、全面に第1層層間絶縁膜3
1をCVD法等により形成する。そして、フォトリソグ
ラフィー技術を用いて、第1層層間絶縁膜31中にアノ
ードコンタクトホール、シンカーコンタクトホール及び
ソースコンタクトホールを開口する。コンタクトホール
開口後、ドープドポリシリコン、タングステン(W)、
チタン(Ti)、モリブデン(Mo)等の高融点金属、
これらの高融点金属シリのサイド(WSi2,TiS
2,MoSi2)、あるいはこれらのシリサイドを用い
たポリサイドをCVD法、スパッタリング法もしくは電
子ビーム(EB)蒸着等の真空蒸着法等により堆積させ
る。そして、フォトリソグラフィー技術とRIEとによ
り、図1に示すようなコンタクトプラグ12,13,1
4の形状にパターニングする。さらに、コンタクトプラ
グ12,13,14の上に、酸化膜(NSG膜)、PS
G膜、BPSG膜等、若しくはこれらの複合膜からなる
第2層間絶縁膜32をCVD法により堆積する。その
後、850℃乃至950℃の温度で加熱することで熱流
動(リフロー)を生じさせ、第2層間絶縁膜32の凹凸
の激しい部分を平坦化する。場合によっては、化学的機
械研磨(CMP)で表面を平坦にしても良い。その後、
フォトリソグラフィー技術とRIEとにより、第2層間
絶縁膜32中にコンタクトホールを開口する。さらに、
スパッタリング法もしくはEB蒸着等の真空蒸着等によ
り、Al-Si、Al-Cu、Al-Si-CuなどのAl
合金を堆積する。そして、フォトリソグラフィー技術と
RIEとにより、Al配線15,16,17をパターニ
ングする(図1参照)。この上に、NSG膜、PSG
膜、BPSG膜、シリコン窒化膜(Si34膜)やポリ
イミド膜等の最終パッシベーション膜33を堆積すれ
ば、本発明の第1実施形態に係わる半導体集積回路が完
成する。
(G) Thereafter, the first interlayer insulating film 3 is formed on the entire surface.
1 is formed by a CVD method or the like. Then, an anode contact hole, a sinker contact hole, and a source contact hole are opened in the first interlayer insulating film 31 by using a photolithography technique. After opening contact holes, doped polysilicon, tungsten (W),
Refractory metals such as titanium (Ti) and molybdenum (Mo);
These refractory metal silicide sides (WSi 2 , TiS
i 2 , MoSi 2 ), or a polycide using these silicides is deposited by a CVD method, a sputtering method, or a vacuum evaporation method such as electron beam (EB) evaporation. Then, the contact plugs 12, 13, 1 as shown in FIG.
4 is patterned. Further, an oxide film (NSG film) and a PS film are formed on the contact plugs 12, 13, and 14.
A second interlayer insulating film 32 made of a G film, a BPSG film, or a composite film thereof is deposited by a CVD method. Thereafter, by heating at a temperature of 850 ° C. to 950 ° C., a heat flow (reflow) is generated, and a highly uneven portion of the second interlayer insulating film 32 is flattened. In some cases, the surface may be flattened by chemical mechanical polishing (CMP). afterwards,
A contact hole is opened in the second interlayer insulating film 32 by photolithography and RIE. further,
Al such as Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu by sputtering or vacuum evaporation such as EB evaporation
Deposit the alloy. Then, the Al wirings 15, 16, and 17 are patterned by photolithography and RIE (see FIG. 1). On this, NSG film, PSG
If a final passivation film 33 such as a film, a BPSG film, a silicon nitride film (Si 3 N 4 film), or a polyimide film is deposited, the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention is completed.

【0057】なお、上記製造方法は一例である。従っ
て、第2のpベース領域の中間段階領域に、ドーズ量Φ
PBA2分の追加のp型不純物を導入して、不純物密度の異
なる第1のpベース領域(PBA)4及び第2のpベー
ス領域(PBA+PBA2)7を形成する工程に留意す
れば、以上説明した方法以外の従来公知な種々の方法が
採用可能であることは勿論である。また、第1のpベー
ス領域(PBA)4の拡散深さを、第2のpベース領域
(PBA+PBA2)7より深く形成するには、まず、
最初に、第3酸化膜中に第1のpベース領域(PBA)
4を形成するための拡散窓のみを開口し、この拡散窓か
ら第1のpベース領域(PBA)4を形成するためのp
型不純物を導入(イオン注入)し、基板温度約900℃
乃至1150℃で、所定時間熱拡散を行う。その後、今
度は、第3酸化膜中に第2のpベース領域(PBA+P
BA2)7を形成するための拡散窓を開口し、この拡散
窓から第2のpベース領域(PBA+PBA2)7を形
成するためのp型不純物を導入(イオン注入)する。そ
してこの後で、基板温度約1050℃乃至1200℃
で、所定時間熱拡散を行えば、深さの異なる第1のpベ
ース領域(PBA)4及び第2のpベース領域(PBA
+PBA2)7が形成できる。
The above manufacturing method is an example. Accordingly, the dose Φ
This has been described above by paying attention to the step of introducing the additional p-type impurity for PBA2 to form the first p-base region (PBA) 4 and the second p-base region (PBA + PBA2) 7 having different impurity densities. It goes without saying that various conventionally known methods other than the method can be adopted. In order to form the first p base region (PBA) 4 to have a greater diffusion depth than the second p base region (PBA + PBA 2) 7, first,
First, a first p base region (PBA) is formed in a third oxide film.
4 is opened only to form a diffusion window for forming the first p base region (PBA) 4 from the diffusion window.
Type impurities are introduced (ion implantation) and the substrate temperature is about 900 ° C
Thermal diffusion is performed at a temperature of 1150 ° C. for a predetermined time. Then, this time, the second p base region (PBA + P
A diffusion window for forming BA2) 7 is opened, and a p-type impurity for forming second p base region (PBA + PBA2) 7 is introduced (ion implantation) from the diffusion window. After this, the substrate temperature is about 1050 ° C. to 1200 ° C.
By performing the thermal diffusion for a predetermined time, the first p base region (PBA) 4 and the second p base region (PBA) 4 having different depths are obtained.
+ PBA2) 7 can be formed.

【0058】以上説明したように、本発明の第1実施形
態によれば、ラテラルパワーMOS及び定電圧ダイオー
ドを共に同一のnウェル(NWL)領域3に対する拡散
工程で作る事が出来る。また、一定の場合は、熱処理工
程も同一に出来る。すなわち、第1のpベース領域(P
BA)4及び第2のpベース領域(PBA+PBA2)
7を用いた2つのデバイス(ラテラルパワーMOSと定
電圧ダイオード)の製造工程をほぼ共通とすることがで
きる。これにより、ラテラルパワーMOSのドレイン−
ソース間耐圧BVdssと定電圧ダイオードの逆方向降伏
電圧Vrとの相対ばらつきに相関関係が成立するように
なり、相対ばらつきを本質的に小さくすることができ
る。その結果、ラテラルパワーMOSの面積を大きくす
る必要が無くなり、半導体集積回路のチップ面積の小型
化や高集積密度化が図れるようになる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, both the lateral power MOS and the constant voltage diode can be formed by the diffusion process for the same n-well (NWL) region 3. In a certain case, the heat treatment step can be the same. That is, the first p base region (P
BA) 4 and second p base region (PBA + PBA2)
The manufacturing process of the two devices (lateral power MOS and constant voltage diode) using the same can be made substantially common. As a result, the drain of the lateral power MOS
Correlation is established between the relative variation between the source breakdown voltage BVdss and the reverse breakdown voltage Vr of the constant voltage diode, and the relative variation can be essentially reduced. As a result, it is not necessary to increase the area of the lateral power MOS, and the chip area of the semiconductor integrated circuit can be reduced and the integration density can be increased.

【0059】(第2実施形態)図3は、本発明の第2実
施形態に係るアクティブクランプ回路を搭載した半導体
集積回路のの断面構造図である。この第2実施形態に係
るアクティブクランプ回路の主要部分の回路図は、第1
実施形態で説明した図2に示す回路図と同じであるが、
サージ電圧から保護すべき対象であるトランジスタの構
造が異なる。即ち、本発明の第2実施形態に係る半導体
集積回路においては、トランジスタの一例としてnチャ
ネル・トレンチゲート・パワーMOSトランジスタ(以
下の第2実施形態の説明においては、単に「トレンチ・
パワーMOS」と略記する。)を用いた場合について説
明を行う。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a sectional structural view of a semiconductor integrated circuit mounted with an active clamp circuit according to a second embodiment of the present invention. A circuit diagram of a main part of the active clamp circuit according to the second embodiment is shown in FIG.
It is the same as the circuit diagram shown in FIG. 2 described in the embodiment,
The structure of the transistor to be protected from surge voltage is different. That is, in the semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention, as an example of the transistor, an n-channel trench gate power MOS transistor (hereinafter, simply referred to as a “trench
Power MOS ". ) Will be described.

【0060】図3に示すように本発明の第2実施形態に
係るアクティブクランプ回路を搭載した半導体集積回路
は、n型の半導体領域としてのnウェル(NWL)3
と、このnウェル(NWL)3の内部に配置された第1
のpベース領域(PBA)4及び第2のpベース領域
(PBA+PBA2)7と、第1のpベース領域(PB
A)4の表面に配置されたn型のソース領域5と、第2
のpベース領域(PBA+PBA2)7の表面に配置さ
れたp型のアノードコンタクト領域8と、第1のpベー
ス領域(PBA)4及び第2のpベース領域(PBA+
PBA2)7の下方に配置されたn型のドレイン・カソ
ード兼用領域(n埋め込み領域:NBL)2と、第1の
pベース領域(PBA)4の近傍に配置され、第1のp
ベース領域(PBA)4を流れる電流を制御するゲート
構造18とを少なくとも有する。nウェル(NWL)3
は、p基板1の上部に埋め込み領域(NBL)2を介し
て形成されたpエピタキシャル成長層(pエピ層)11
の内部に選択的に形成されている。p型のアノードコン
タクト領域8は、第2のpベース領域(PBA+PBA
2)7の不純物密度が十分高ければ省略可能である。ゲ
ート構造は、第1のpベース領域(PBA)4の表面か
らその底部に向かって形成された溝部と、溝部の側壁に
形成されたゲート絶縁膜と、溝部の内部に埋め込まれた
制御電極18とから少なくとも構成されている。溝部の
形状は図3に示すようなU溝に限定されるものではな
く、V字形状の溝や逆メサ形状の溝部でもかまわない。
制御電極18はドープドポリシリコン膜からなるポリシ
リゲートである。アノードコンタクト領域8は、第2の
pベース領域(PBA+PBA2)7よりも高不純物密
度の領域である。ドレイン・カソード兼用領域2は埋め
込み領域(NBL)として形成されているので、nウェ
ル(NWL)3の表面から、ドレイン・カソード兼用領
域(NBL)2に達するn型の引き出し領域(シンカ
ー)9を更に有している。第1のpベース領域(PB
A)4の内部には、さらに第1のpベース領域(PB
A)4よりも高不純物密度のベースコンタクト領域6が
形成されている。トレンチ・パワーMOSのソース領域
5とベースコンタクト領域6とは、互いにコンタクトプ
ラグ12を介してアルミ配線15を用いて接続されてソ
ース電極を形成している。アノードコンタクト領域8
は、コンタクトプラグ14を介してアルミ配線16に接
続されアノード電極を構成している。さらに、ドレイン
・カソード兼用電極となるアルミ配線17は第2層間絶
縁膜32中に開口されたコンタクトホールを介してコン
タクトプラグ13に接続されている。コンタクトプラグ
12,13及び14は、第1層間絶縁膜31中に開口さ
れたコンタクトホールに埋め込まれたドープドポリシリ
コンやタングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデ
ン(Mo)等の高融点金属で構成すればよい。あるい
は、これらの高融点金属シリのサイド(WSi2,Ti
Si2,MoSi2)やこれらのシリサイドを用いたポリ
サイドを埋め込んでも良い。アルミ配線16は第2層間
絶縁膜32中に開口されたコンタクトホールを介してコ
ンタクトプラグ14に接続されている。アルミ配線1
5,16,17及び第2層間絶縁膜32の上にはパッシ
ベーション膜33が堆積されている。但し、図3の断面
図に示した金属配線構造は一例であり、コンタクトプラ
グ12、13及び14を省略して、アルミ配線15,1
6、17を直接半導体領域にオーミック接触させること
が可能である。また、図3では、アルミ配線15,1
6、17を同一の金属配線レベルとした構造を示してい
るが、第1層にアルミ配線15を設け、その上の層間絶
縁膜を介して第2層のアルミ配線16,17を構成する
等の多層配線構造が採用可能であることは勿論である。
As shown in FIG. 3, the semiconductor integrated circuit having the active clamp circuit according to the second embodiment of the present invention has an n-well (NWL) 3 as an n-type semiconductor region.
And a first element disposed inside the n-well (NWL) 3.
P base region (PBA) 4 and second p base region (PBA + PBA 2) 7 and first p base region (PB)
A) an n-type source region 5 disposed on the surface of
, A p-type anode contact region 8 disposed on the surface of the p base region (PBA + PBA2) 7, a first p base region (PBA) 4 and a second p base region (PBA +
An N-type drain / cathode region (n-buried region: NBL) 2 disposed below the PBA 2) 7 and a first p-base region (PBA) 4 are disposed near the first p-type region.
A gate structure 18 for controlling a current flowing through the base region (PBA) 4. n-well (NWL) 3
Is a p-epitaxial growth layer (p-epi layer) 11 formed over the p-substrate 1 via the buried region (NBL) 2
Are formed selectively inside the. The p-type anode contact region 8 is formed in the second p base region (PBA + PBA
2) If the impurity density of 7 is sufficiently high, it can be omitted. The gate structure includes a groove formed from the surface of the first p base region (PBA) 4 toward the bottom thereof, a gate insulating film formed on a side wall of the groove, and a control electrode 18 embedded in the groove. At least. The shape of the groove is not limited to the U-shaped groove shown in FIG. 3, but may be a V-shaped groove or an inverted mesa-shaped groove.
The control electrode 18 is a polysilicon made of a doped polysilicon film. The anode contact region 8 is a region having a higher impurity density than the second p base region (PBA + PBA2) 7. Since the drain / cathode region 2 is formed as a buried region (NBL), an n-type lead region (sinker) 9 reaching the drain / cathode region (NBL) 2 from the surface of the n-well (NWL) 3 is formed. I have more. First p base region (PB
A) Inside of 4, a first p base region (PB
A) A base contact region 6 having a higher impurity density than 4 is formed. The source region 5 and the base contact region 6 of the trench power MOS are connected to each other by using an aluminum wiring 15 via a contact plug 12 to form a source electrode. Anode contact area 8
Are connected to the aluminum wiring 16 via the contact plug 14 to form an anode electrode. Further, the aluminum wiring 17 serving as the drain / cathode electrode is connected to the contact plug 13 via a contact hole opened in the second interlayer insulating film 32. The contact plugs 12, 13 and 14 are made of a high melting point metal such as doped polysilicon or tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo) or the like embedded in a contact hole opened in the first interlayer insulating film 31. What is necessary is just to comprise. Alternatively, these refractory metal silicides (WSi 2 , Ti
Si 2 , MoSi 2 ) or polycide using these silicides may be embedded. The aluminum wiring 16 is connected to the contact plug 14 via a contact hole opened in the second interlayer insulating film 32. Aluminum wiring 1
A passivation film 33 is deposited on 5, 16, 17 and the second interlayer insulating film 32. However, the metal wiring structure shown in the cross-sectional view of FIG. 3 is an example, and the contact plugs 12, 13, and 14 are omitted, and the aluminum wiring 15, 1
It is possible to make ohmic contacts 6 and 17 directly to the semiconductor region. In FIG. 3, the aluminum wirings 15, 1
Although the structure is shown in which the metal wirings 6 and 17 have the same metal wiring level, the aluminum wiring 15 is provided in the first layer, and the aluminum wirings 16 and 17 in the second layer are formed via an interlayer insulating film thereover. Needless to say, the multi-layer wiring structure described above can be adopted.

【0061】この半導体集積回路はアノードコンタクト
領域8とドレイン・カソード兼用領域2との間に構成さ
れるダイオード44(図2参照)の逆方向降伏電圧Vr
が、ドレイン・カソード兼用領域(NBL)2、ゲート
構造18及びソース領域5からなるパワーMOS42
(図2参照)のドレイン−ソース間耐圧BVdssよりも
低く、前述の(9)式を満足する関係を有している。
In this semiconductor integrated circuit, the reverse breakdown voltage Vr of the diode 44 (see FIG. 2) formed between the anode contact region 8 and the drain / cathode region 2 is used.
Is a power MOS 42 comprising a drain / cathode combined region (NBL) 2, a gate structure 18 and a source region 5.
It is lower than the drain-source breakdown voltage BVdss of FIG.

【0062】そして、図2を参酌すると理解できるよう
に、ドレイン・カソード兼用領域(NBL)2は、nシ
ンカー(NSK)9及びドレイン・カソード兼用電極と
なるアルミ配線17を介して、負荷素子43に電気的に
接続されている。ソース領域5はアルミ配線15を介し
て接地されている。トレンチゲート構造を構成する埋め
込みドープドポリシリコンゲート電極18にはOR回路
45を介して制御信号が入力される。ここで、このOR
回路45は少なくとも第1及び第2の入力端子を具備
し、第1の入力端子に制御信号が入力され、第2の入力
端子にアノードコンタクト領域8が接続される。OR回
路45の第2の入力端子側には、図2に示すように他端
を接地した抵抗R1が接続されている。ドレイン・カソ
ード兼用領域(NBL)2に接続される負荷素子として
は、誘導性負荷43が代表的である。但し、図2に示し
た負荷素子43は半導体集積回路の外部に接続される負
荷素子でかまわない。また、ポリシリゲート18に接続
されるOR回路45、あるいはOR回路45の第2の入
力端子側に接続される抵抗R1等は必ずしもモノリシッ
クに同一半導体基板(チップ)に搭載される必要はな
い。例えば、セラミック基板や樹脂基板の上に、OR回
路45や抵抗R1等を搭載したチップ(若しくは回路素
子)をマウントして、ハイブリッド集積回路の構成にし
てもかまわない。
As can be understood by referring to FIG. 2, the drain / cathode region (NBL) 2 is connected to the load element 43 through the n sinker (NSK) 9 and the aluminum wiring 17 serving as the drain / cathode electrode. Is electrically connected to Source region 5 is grounded via aluminum wiring 15. A control signal is input to the buried doped polysilicon gate electrode 18 constituting the trench gate structure via an OR circuit 45. Where this OR
The circuit 45 has at least first and second input terminals, a control signal is input to the first input terminal, and the anode contact region 8 is connected to the second input terminal. A second input terminal of the OR circuit 45, the resistor R 1 which is grounded and the other end as shown in FIG. 2 are connected. A typical inductive load 43 is a load element connected to the common drain / cathode region (NBL) 2. However, the load element 43 shown in FIG. 2 may be a load element connected outside the semiconductor integrated circuit. Further, the OR circuit 45 is connected to Porishirigeto 18 or resistor R 1 or the like connected to the second input terminal of the OR circuit 45 does not necessarily need to be mounted on the same semiconductor substrate (chip) monolithically. For example, on a ceramic substrate or a resin substrate, by mounting the chip (or a circuit element) equipped with OR circuits 45 and resistor R 1 and the like, may be in the configuration of a hybrid integrated circuit.

【0063】第2のpベース領域の中間段階領域に第2
のドーズ量ΦPBA2でp型不純物をイオン注入等により追
加導入することにより、第1のpベース領域領域(PB
A)4の不純物密度に対して、定電圧ダイオード44の
アノード領域となる第2のpベース領域(PBA+PB
A2)7の不純物密度を高くできる。本発明の第2実施
形態においては、トレンチ・パワーMOSのドレイン領
域と定電圧ダイオード44のカソード領域のnウェル3
とは共通領域であり、両者の不純物密度及び厚みは等し
い。一方、トレンチ・パワーMOSの第1のpベース領
域(PBA)4に対して、定電圧ダイオード44のアノ
ード領域(PBA+PBA2)7の不純物密度を高くす
る。すなわち、第1実施形態で説明したように、第1の
pベース領域(PBA)4と同時に第2のpベース領域
の中間段階領域に対して、まず第1のドーズ量ΦPBA
だけ、不純物を導入した後に、第1のpベース領域(P
BA)4の拡散窓のみを閉じ、引き続き、第2のドーズ
量ΦPBA2分に相当する所定の不純物を第2のpベース領
域の中間段階領域側のみに選択的に追加導入すれば、こ
の第2のドーズ量ΦPBA2の分だけ第2のpベース領域
(PBA+PBA2)7の不純物密度が高くなる。その
後、両方のpベースを同時にドライブインすれば厚さ
(拡散深さ)は、ほぼ同一になる。こうして、トレンチ
・パワーMOSのドレイン−ソース間耐圧BVdssと定
電圧ダイオード44の逆方向降伏電圧Vrとを比べる
と、必ず、(9)式に示したようにトレンチ・パワーM
OSのドレイン−ソース間耐圧BVdssが逆方向降伏電
圧Vrより大きくなるようにできる。
The second p-base region is located at an intermediate stage region.
The p-type impurity is additionally introduced by ion implantation or the like at a dose Φ PBA2 of
A) For the impurity density of 4, the second p base region (PBA + PB) serving as the anode region of the constant voltage diode 44
A2) The impurity density of 7 can be increased. In the second embodiment of the present invention, the n-well 3 in the drain region of the trench power MOS and the cathode region of the constant voltage diode 44 is used.
Is a common region, and both have the same impurity density and thickness. On the other hand, the impurity density of the anode region (PBA + PBA2) 7 of the constant voltage diode 44 is made higher than that of the first p base region (PBA) 4 of the trench power MOS. That is, as described in the first embodiment, simultaneously with the first p base region (PBA) 4, the impurity is first added to the intermediate stage region of the second p base region by the first dose Φ PBA. After the introduction of the first p base region (P
If only the diffusion window of BA) 4 is closed and a predetermined impurity corresponding to the second dose Φ PBA2 is selectively additionally introduced only into the intermediate stage region side of the second p base region, this second The impurity density of the second p base region (PBA + PBA2) 7 is increased by the dose amount Φ PBA2 of 2. Thereafter, if both p bases are driven in at the same time, the thickness (diffusion depth) becomes substantially the same. Thus, when the drain-source breakdown voltage BVdss of the trench power MOS is compared with the reverse breakdown voltage Vr of the constant voltage diode 44, the trench power M is always calculated as shown in equation (9).
The drain-source breakdown voltage BVdss of the OS can be made higher than the reverse breakdown voltage Vr.

【0064】そして、第1実施形態と同様に、本発明の
第2実施形態では、トレンチ・パワーMOSのドレイン
−ソース間耐圧BVdssと逆方向降伏電圧Vrとの電圧の
差が、OR回路45の閾値電圧Vth以上になるように第
2のpベース領域(PBA+PBA2)7の不純物密度
を設定している。これに応じて、トレンチ・パワーMO
Sのドレイン−ソース間電圧Vdsが(ドレイン−ソース
間耐圧BVdss)−(OR回路45の閾値電圧Vth)に
状態遷移しようとしたときに定電圧ダイオード44がタ
ーンオンする。その結果、第1実施形態と同様に、ドレ
イン−ソース間電圧Vdsが耐圧BVdssまで上昇する
と、OR回路45が論理信号”1”を出力してトレンチ
・パワーMOSを導通状態に遷移させる。これに応じて
ドレイン−ソース間電圧Vdsはクランプされるため、そ
れ以上に電圧上昇しなくなる。その結果トレンチ・パワ
ーMOSの過電圧による破壊を防ぐことができる。
As in the first embodiment, in the second embodiment of the present invention, the difference between the drain-source breakdown voltage BVdss of the trench power MOS and the reverse breakdown voltage Vr is determined by the OR circuit 45. The impurity density of the second p base region (PBA + PBA2) 7 is set to be equal to or higher than the threshold voltage Vth. In response, trench power MO
When the voltage Vds between the drain and source of S attempts to make a state transition to (drain-source breakdown voltage BVdss)-(threshold voltage Vth of the OR circuit 45), the constant voltage diode 44 turns on. As a result, as in the first embodiment, when the drain-source voltage Vds rises to the breakdown voltage BVdss, the OR circuit 45 outputs a logic signal “1” and makes the trench power MOS transition to the conductive state. In response, the drain-source voltage Vds is clamped, so that the voltage does not further rise. As a result, destruction of the trench power MOS due to overvoltage can be prevented.

【0065】以下、ばらつきに対する考察は、第1実施
形態と同様であり、ばらつきが少なくなった分だけトレ
ンチ・パワーMOSの耐圧を下げても支障がないように
なる。つまり、より耐圧の低いトレンチ・パワーMOS
でも同様の動作範囲を確保することができる。この結
果、ドリフト領域の厚みを小さくできる。つまり、nウ
ェルの厚みを薄くできるので単位面積当たりのオン抵抗
を下げることができる。その結果、同じチップ面積なら
ばより大電流を流せるようになり、電流値が同じならば
よりチップ面積を小型にできる。従って、本発明の第2
実施形態によれば、本来必要とされる以上にトランジス
タの面積を大きくする必要が無くなる。トランジスタの
占有面積の小型化により、チップが小型化され、半導体
集積回路の低コストが実現できる。
Hereinafter, the consideration of the variation is the same as that of the first embodiment, and there is no problem even if the breakdown voltage of the trench power MOS is reduced by the reduced variation. In other words, a trench power MOS with a lower breakdown voltage
However, a similar operation range can be secured. As a result, the thickness of the drift region can be reduced. That is, since the thickness of the n-well can be reduced, the on-resistance per unit area can be reduced. As a result, a larger current can flow if the chip area is the same, and the chip area can be further reduced if the current value is the same. Therefore, the second aspect of the present invention
According to the embodiment, it is not necessary to increase the area of the transistor more than originally required. By reducing the area occupied by the transistors, the chip can be downsized, and the cost of the semiconductor integrated circuit can be reduced.

【0066】次に本発明の第2実施形態に係わる半導体
集積回路の製造方法は、第1実施形態に係わる半導体集
積回路の製造方法と共通する工程を含む。即ち、p基板
1上n拡散層(NBL)2を形成して、このp基板1上
にpエピタキシャル成長層11を形成し、pエピタキシ
ャル成長層11中にnウェル領域(NWL)3、nシン
カー(NSK)9を形成し、更に第1のpベース領域
(PBA)4及び第2のpベース領域(PBA+PBA
2)7を形成するところまでは、第1実施形態に係わる
半導体集積回路の製造方法と同じでよい。この後、 (a)全面にフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグ
ラフィー技術を用いて、シンカー(NSK)9の上部及
び第1のpベース領域(PBA)4の上部に拡散窓を開
口する。シンカー(NSK)9の上部の第3酸化膜はエ
ッチング除去する。一方、第1のpベース領域(PB
A)4の内部には複数の島状にフォトレジスト膜が残存
するようにする。ソース領域5の平面形状をドーナツ形
状にするためである。この拡散窓からnソース領域5及
びシンカーコンタクト領域10を形成するためのn型不
純物を導入する。nソース領域5は、ごく浅い領域にお
いて形成されるため、n型不純物として拡散係数の小さ
い砒素イオン(As+)を、加速エネルギーが約30乃
至80KeV、ドーズ量が約1×1015乃至4×1016
cm-2の条件でイオン注入を行い、基板温度約800℃乃
至1000℃で、所定時間熱拡散を行う。
Next, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention includes steps common to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the first embodiment. That is, an n diffusion layer (NBL) 2 is formed on a p substrate 1, a p epitaxial growth layer 11 is formed on the p substrate 1, and an n well region (NWL) 3 and an n sinker (NSK) are formed in the p epitaxial growth layer 11. 9), and further, a first p base region (PBA) 4 and a second p base region (PBA + PBA).
2) Up to the point where 7 is formed, it may be the same as the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment. Thereafter, (a) a photoresist film is applied to the entire surface, and a diffusion window is opened above the sinker (NSK) 9 and above the first p base region (PBA) 4 by using a photolithography technique. The third oxide film on the sinker (NSK) 9 is removed by etching. On the other hand, the first p base region (PB
A) The photoresist film is left in a plurality of islands inside 4. This is for making the planar shape of the source region 5 a donut shape. An n-type impurity for forming the n source region 5 and the sinker contact region 10 is introduced from the diffusion window. Since the n source region 5 is formed in a very shallow region, arsenic ions (As + ) having a small diffusion coefficient are used as n-type impurities at an acceleration energy of about 30 to 80 KeV and a dose of about 1 × 10 15 to 4 ×. 10 16
Ion implantation is performed under the condition of cm −2 , and thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 800 ° C. to 1000 ° C. for a predetermined time.

【0067】(b)図3に示すようなアスペクト比の大
きな溝部(トレンチ)を形成するためのエッチングマス
クとしては酸化膜を用いることが好ましい。このため、
第3酸化膜を除去し、pエピタキシャル成長層11の上
の全面に、第4酸化膜(カバー膜)を形成する。この第
4酸化膜(カバー膜)の厚さは、トレンチの深さ及びシ
リコンと酸化膜のエッチング選択比を考慮して決定すれ
ばよい。そして、フォトリソグラフィー技術を用いて、
カバー膜をU型ゲート部のパターンに対応した形状にパ
ターニングする。このカバー膜のパターニングはフォト
レジストをマスクにRIEで行えばよい。そして、カバ
ー膜のパターニングに用いたフォトレジストを除去し、
露出したカバー膜をマスクとして、シリコンの異方性エ
ッチングを行う。トレンチは高アスペクト比を有するた
め、シリコンの異方性エッチングは、SiCl4と塩素
(Cl2)との混合ガス、3塩化ホウ素(BCl3)とC
2との混合ガス、あるいはフッ化硫黄(SF6)等を用
いたRIEやECRイオンエッチング(あるいはマイク
ロ波プラズマエッチング)等を用いればよい。これらの
RIEやECRイオンエッチング等の異方性エッチング
に際しては、側壁保護膜の利用や、基板の温度を−30
℃乃至−140℃に下げた低温制御プロセスを用いるこ
とにより、トレンチの側壁を垂直に加工出来る。この結
果、図3に示すように、第1のpベース領域(PBA)
4が断面上4分割され、分割された2つの第1のpベー
ス領域(PBA)4の間に、トレンチが形成される。な
お、トレンチのエッチングにより、それぞれのトレンチ
の側壁の上部には、nソース領域5が分離されて露出す
る。
(B) It is preferable to use an oxide film as an etching mask for forming a trench (trench) having a large aspect ratio as shown in FIG. For this reason,
The third oxide film is removed, and a fourth oxide film (cover film) is formed on the entire surface above the p epitaxial growth layer 11. The thickness of the fourth oxide film (cover film) may be determined in consideration of the depth of the trench and the etching selectivity between silicon and the oxide film. And, using photolithography technology,
The cover film is patterned into a shape corresponding to the pattern of the U-shaped gate portion. This patterning of the cover film may be performed by RIE using a photoresist as a mask. Then, the photoresist used for patterning the cover film is removed,
Silicon is anisotropically etched using the exposed cover film as a mask. Since the trench has a high aspect ratio, the anisotropic etching of silicon is performed by a mixed gas of SiCl 4 and chlorine (Cl 2 ), boron trichloride (BCl 3 ) and C
RIE or ECR ion etching (or microwave plasma etching) using a mixed gas with l 2 or sulfur fluoride (SF 6 ) may be used. When performing anisotropic etching such as RIE or ECR ion etching, use of a side wall protective film or reducing the temperature of the substrate by -30.
By using a low-temperature control process at a temperature of from −140 ° C. to −140 ° C., the sidewalls of the trench can be machined vertically. As a result, as shown in FIG. 3, the first p base region (PBA)
4 is divided into four in the cross section, and a trench is formed between the two divided first p base regions (PBA) 4. The n source region 5 is separated and exposed above the sidewall of each trench by etching the trench.

【0068】(c)トレンチの側壁部に薄い酸化膜(犠
牲酸化膜)を形成し、さらに、この犠牲酸化膜を除去す
る。この犠牲酸化膜の形成及び除去の工程は、トレンチ
のエッチング時の、過剰な放電エネルギーによるダメー
ジが心配な場合や、トレンチ側壁部への重金属やエッチ
ングガス成分等の汚染が心配な場合に行うのであり、場
合により省略可能である。いずれにしても、トレンチの
側壁部を清浄化の後、ゲート酸化を行い、図3に示すよ
うな、厚さ30nm乃至150nmのU型ゲート絶縁膜
を形成する。ゲート酸化はドライ酸化でも、水素
(H2)燃焼によるウェット酸化でも良く、ドライ酸化
時に塩酸(HCl)を混合して行っても良い。 (d)図3に示すように、トレンチ内に、n型の多結晶
シリコン(n+ドープドポリシリコン)を埋め込むこと
で、制御電極(U型ゲート電極)18が形成される。n
+ドープドポリシリコンは、減圧CVDや常圧CVDに
より不純物を添加しないポリシリコンを堆積した後、オ
キシ3塩化リン(POCl3)を用いた気相拡散(プレ
デポジション)等のn型不純物の導入を行うことで形成
することができる。気相拡散(プレデポジション)の代
わりに、PやAs等のn型不純物イオンのイオン注入を
用いても良い。あるいは、CVD時にフォスフィン(P
3)等を含むn型ドーパントガスを用いて、n+ドープ
ドポリシリコンを直接堆積することも可能である。図3
に示すように、U溝内にn+ドープドポリシリコンを埋
め込むには、n+ドープドポリシリコンのCVD後に、
表面をエッチバックすればよい。あるいは、CMPを用
いて表面を平坦化し、トレンチの内部にn+ドープドポ
リシリコンを埋め込んでもよい。
(C) A thin oxide film (sacrificial oxide film) is formed on the side wall of the trench, and the sacrificial oxide film is removed. This process of forming and removing the sacrificial oxide film is performed when there is a concern about damage due to excessive discharge energy at the time of etching the trench, or when there is a concern about contamination of the sidewall of the trench with a heavy metal or an etching gas component. Yes, and can be omitted in some cases. In any case, after cleaning the side wall of the trench, gate oxidation is performed to form a U-type gate insulating film having a thickness of 30 nm to 150 nm as shown in FIG. The gate oxidation may be dry oxidation, wet oxidation by burning hydrogen (H 2 ), or may be performed by mixing hydrochloric acid (HCl) during dry oxidation. (D) As shown in FIG. 3, a control electrode (U-type gate electrode) 18 is formed by burying n-type polycrystalline silicon (n + doped polysilicon) in the trench. n
+ Doped polysilicon is formed by depositing polysilicon to which impurities are not added by low-pressure CVD or normal pressure CVD, and then introducing n-type impurities such as vapor phase diffusion (predeposition) using phosphorus oxychloride (POCl 3 ). Can be formed. Instead of gas phase diffusion (predeposition), ion implantation of n-type impurity ions such as P and As may be used. Alternatively, a phosphine (P
It is also possible to directly deposit n + -doped polysilicon using an n-type dopant gas containing H 3 ) or the like. FIG.
As shown in the figure, in order to embed n + doped polysilicon in the U groove, after CVD of n + doped polysilicon,
What is necessary is just to etch back the surface. Alternatively, the surface may be planarized using CMP, and n + -doped polysilicon may be embedded in the trench.

【0069】(e)この後、全面に第1層層間絶縁膜3
1をCVD法等により形成するのであるが、これ以降の
工程は、第1実施形態の(ト)以降の工程と重複するの
で説明を省略する。
(E) Thereafter, the first interlayer insulating film 3 is formed on the entire surface.
1 is formed by a CVD method or the like, but the subsequent steps are the same as the steps (g) and thereafter of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted.

【0070】以上説明したように、本発明の第2実施形
態に係る製造方法によれば、トレンチ・パワーMOS及
び定電圧ダイオードを共に同一のnウェル(NWL)領
域3に対する拡散工程で作る事が出来る。また、一定の
場合は、熱処理工程も同一に出来る。すなわち、第1の
pベース領域(PBA)4及び第2のpベース領域(P
BA+PBA2)7を用いた2つのデバイス(トレンチ
・パワーMOSと定電圧ダイオード)の製造工程をほぼ
共通とすることができる。これにより、トレンチ・パワ
ーMOSのドレイン−ソース間耐圧BVdssと定電圧ダ
イオードの逆方向降伏電圧Vrとの相対ばらつきに相関
関係が成立するようになり、相対ばらつきを本質的に小
さくすることができる。その結果、トレンチ・パワーM
OSの面積を大きくする必要が無くなり、半導体集積回
路のチップ面積の小型化や高集積密度化が図れるように
なる。
As described above, according to the manufacturing method of the second embodiment of the present invention, both the trench power MOS and the constant voltage diode can be formed in the same n-well (NWL) region 3 by the diffusion process. I can do it. In a certain case, the heat treatment step can be the same. That is, the first p base region (PBA) 4 and the second p base region (PBA)
BA + PBA2) 7 can be used in substantially the same manufacturing process for two devices (trench power MOS and constant voltage diode). As a result, a correlation is established between the relative variation between the drain-source breakdown voltage BVdss of the trench power MOS and the reverse breakdown voltage Vr of the constant voltage diode, and the relative variation can be essentially reduced. As a result, the trench power M
It is not necessary to increase the area of the OS, so that the chip area of the semiconductor integrated circuit can be reduced and the integration density can be increased.

【0071】(第3実施形態)図4は、本発明の第3実
施形態のアクティブクランプ回路を搭載した半導体集積
回路を構成する主要部の断面構造図である。このアクテ
ィブクランプ回路の主要部分の回路図は、図2に示した
回路図と同じである。
(Third Embodiment) FIG. 4 is a sectional structural view of a main part constituting a semiconductor integrated circuit having an active clamp circuit according to a third embodiment of the present invention. The circuit diagram of the main part of this active clamp circuit is the same as the circuit diagram shown in FIG.

【0072】図2の回路に示したパワーMOSトランジ
スタS42の例として、裏面にドレイン領域を形成した
縦型nチャネルパワーMOSトランジスタ(以下の第3
実施形態の説明においては、単に「縦型パワーMOS」
と略記する。)を用いて説明を行う。
As an example of the power MOS transistor S42 shown in the circuit of FIG.
In the description of the embodiment, “vertical power MOS”
Abbreviated. ) Will be described.

【0073】図4に示すように本発明の第3実施形態に
係るアクティブクランプ回路を搭載した半導体集積回路
は、n型の半導体領域としてのnエピタキシャル成長層
3と、このnエピタキシャル成長層3の内部に配置され
た第1のpベース領域(PBA)4及び第2のpベース
領域(PBA+PBA2)7と、第1のpベース領域
(PBA)4の表面に配置されたn型のソース領域5
と、第2のpベース領域(PBA+PBA2)7の表面
に配置されたp型のアノードコンタクト領域8と、第1
のpベース領域(PBA)4及び第2のpベース領域
(PBA+PBA2)7の下方に配置されたn型のドレ
イン・カソード兼用領域(n基板)21と、第1のpベ
ース領域(PBA)4の近傍に配置され、第1のpベー
ス(PBA)領域4を流れる電流を制御するゲート構造
18とを少なくとも有する。p型のアノードコンタクト
領域8は、第2のpベース領域(PBA+PBA2)7
の不純物密度が十分高ければ省略可能である。ゲート構
造は、第1のpベース領域(PBA)4の表面に形成さ
れたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜の上部に形成さ
れた制御電極18とから少なくとも構成されている。制
御電極18はドープドポリシリコン膜からなるポリシリ
ゲートである。アノードコンタクト領域8は、第2のp
ベース領域(PBA+PBA2)7よりも高不純物密度
のp領域である。ドレイン・カソード兼用領域は半導体
基板21の裏面側に形成されているので、ドレイン・カ
ソード兼用領域21に金属電極(ドレイン・カソード電
極)39がオーミック接触するように接続されている。
第1のpベース領域(PBA)4の内部には、さらに第
1のpベース領域(PBA)4よりも高不純物密度のベ
ースコンタクト領域6が形成されている。縦型パワーM
OSのソース領域5とベースコンタクト領域6とは、互
いにコンタクトプラグ12を介してアルミ配線15を用
いて接続されてソース電極を形成する。アノードコンタ
クト領域8は、コンタクトプラグ14を介してアルミ配
線16に接続されアノード電極を構成している。コンタ
クトプラグ12及び14は、第1層間絶縁膜31中に開
口されたコンタクトホールに埋め込まれたドープドポリ
シリコンやタングステン(W)、チタン(Ti)、モリ
ブデン(Mo)等の高融点金属で構成すればよい。ある
いは、これらの高融点金属シリのサイド(WSi2,T
iSi2,MoSi2)やこれらのシリサイドを用いたポ
リサイドを埋め込んでも良い。アルミ配線16は第2層
間絶縁膜32中に開口されたコンタクトホールを介して
コンタクトプラグ14に接続されている。アルミ配線1
5,16及び第2層間絶縁膜32の上にはパッシベーシ
ョン膜33が堆積されている。但し、図4の断面図に示
した金属配線構造は一例であり、コンタクトプラグ12
及び14を省略して、アルミ配線15及び16を直接半
導体領域にオーミック接触させることが可能である。ま
た、図4では、アルミ配線15と16を同一の金属配線
層レベルとした構造を示しているが、第1層にアルミ配
線15を設け、その上の層間絶縁膜を介して第2層のア
ルミ配線16を構成する等の多層配線構造が採用可能で
あることは勿論である。
As shown in FIG. 4, a semiconductor integrated circuit having an active clamp circuit according to the third embodiment of the present invention has an n-type epitaxial growth layer 3 as an n-type semiconductor region, and an inside of the n-type epitaxial growth layer 3. The first p base region (PBA) 4 and the second p base region (PBA + PBA 2) 7 arranged, and the n-type source region 5 arranged on the surface of the first p base region (PBA) 4
A p-type anode contact region 8 disposed on the surface of the second p base region (PBA + PBA2) 7;
N-type drain / cathode region (n-substrate) 21 disposed below the p base region (PBA) 4 and the second p base region (PBA + PBA 2) 7, and the first p base region (PBA) 4 And a gate structure 18 for controlling a current flowing through the first p-base (PBA) region 4. The p-type anode contact region 8 includes a second p-base region (PBA + PBA2) 7
Can be omitted if the impurity density is sufficiently high. The gate structure includes at least a gate insulating film formed on the surface of the first p base region (PBA) 4 and a control electrode 18 formed on the gate insulating film. The control electrode 18 is a polysilicon made of a doped polysilicon film. The anode contact region 8 has the second p
The p region has a higher impurity density than the base region (PBA + PBA2) 7. Since the drain / cathode region is formed on the back surface side of the semiconductor substrate 21, the metal electrode (drain / cathode electrode) 39 is connected to the drain / cathode region 21 so as to make ohmic contact.
Inside the first p base region (PBA) 4, a base contact region 6 having a higher impurity density than that of the first p base region (PBA) 4 is further formed. Vertical power M
The source region 5 of the OS and the base contact region 6 are connected to each other using the aluminum wiring 15 via the contact plug 12 to form a source electrode. The anode contact region 8 is connected to the aluminum wiring 16 via the contact plug 14 to form an anode electrode. The contact plugs 12 and 14 are made of doped polysilicon or a high melting point metal such as tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo) or the like embedded in a contact hole opened in the first interlayer insulating film 31. do it. Alternatively, these refractory metal silicide side (WSi 2 , T
iSi 2 , MoSi 2 ) or polycide using these silicides may be embedded. The aluminum wiring 16 is connected to the contact plug 14 via a contact hole opened in the second interlayer insulating film 32. Aluminum wiring 1
A passivation film 33 is deposited on the layers 5, 16 and the second interlayer insulating film 32. However, the metal wiring structure shown in the cross-sectional view of FIG.
And 14 can be omitted, and the aluminum wirings 15 and 16 can be directly brought into ohmic contact with the semiconductor region. Further, FIG. 4 shows a structure in which the aluminum wirings 15 and 16 are at the same metal wiring layer level. Obviously, a multilayer wiring structure such as forming the aluminum wiring 16 can be adopted.

【0074】この半導体集積回路はアノードコンタクト
領域8とドレイン・カソード兼用領域21との間に構成
されるダイオード44(図2参照)の逆方向降伏電圧V
rが、ドレイン・カソード兼用領域(n基板)21、ゲ
ート構造18及びソース領域5からなる縦型パワーMO
S42(図2参照)のドレイン−ソース間耐圧BVdss
よりも低く、前述の(9)式を満足する関係を有してい
る。
In this semiconductor integrated circuit, the reverse breakdown voltage V of the diode 44 (see FIG. 2) formed between the anode contact region 8 and the drain / cathode region 21 is set.
r is a vertical power MO including a drain / cathode region (n-substrate) 21, a gate structure 18, and a source region 5.
The drain-source breakdown voltage BVdss of S42 (see FIG. 2)
And has a relationship satisfying the expression (9).

【0075】そして、図2を参酌すると理解できるよう
に、ドレイン・カソード兼用領域21(n基板)はドレ
イン・カソード電極39を介して負荷素子43に電気的
に接続されている。ソース領域5はアルミ配線15を介
して接地され、ゲート構造を構成するポリシリゲート1
8にはOR回路45を介して制御信号が入力される。こ
こで、このOR回路45は少なくとも第1及び第2の入
力端子を具備し、第1の入力端子に制御信号が入力さ
れ、第2の入力端子にアノードコンタクト領域8が接続
される。OR回路45の第2の入力端子側には、図2に
示すように他端を接地した抵抗R1が接続されている。
ドレイン・カソード兼用領域(n基板)21に接続され
る負荷素子としては、誘導性負荷43が代表的である。
但し、図2に示した負荷素子43は半導体集積回路の外
部に接続される負荷素子でかまわない。また、ポリシリ
ゲート18に接続されるOR回路45、あるいはOR回
路45の第2の入力端子側に接続される抵抗R1等は必
ずしもモノリシックに同一半導体基板(チップ)に搭載
される必要はない。例えば、セラミック基板や樹脂基板
の上に、いわゆるハイブリッド集積回路の形で、OR回
路45や抵抗R1等をマウントしても良い。例えば、本
発明の第3実施形態においては、ドレイン・カソード兼
用領域(n基板)21はドレイン・カソード電極39を
介して、セラミック基板上に形成された金属配線や、パ
ッケージの外部に導かれるリードに接続され、この金属
配線やリードを経由して負荷素子43に接続できる。
As can be understood with reference to FIG. 2, the drain / cathode region 21 (n-substrate) is electrically connected to the load element 43 via the drain / cathode electrode 39. The source region 5 is grounded via an aluminum wiring 15, and the polysilicon 1 forming the gate structure is formed.
A control signal is input to 8 via an OR circuit 45. Here, the OR circuit 45 has at least first and second input terminals, a control signal is input to the first input terminal, and the anode contact region 8 is connected to the second input terminal. A second input terminal of the OR circuit 45, the resistor R 1 which is grounded and the other end as shown in FIG. 2 are connected.
A typical inductive load 43 is a load element connected to the drain / cathode shared region (n-substrate) 21.
However, the load element 43 shown in FIG. 2 may be a load element connected outside the semiconductor integrated circuit. Further, the OR circuit 45 is connected to Porishirigeto 18 or resistor R 1 or the like connected to the second input terminal of the OR circuit 45 does not necessarily need to be mounted on the same semiconductor substrate (chip) monolithically. For example, on a ceramic substrate or a resin substrate, in the form of a so-called hybrid integrated circuit may be mounted to the OR circuit 45 and the resistor R 1 and the like. For example, in the third embodiment of the present invention, the drain / cathode region (n-substrate) 21 is a metal wiring formed on a ceramic substrate or a lead led to the outside of the package via the drain / cathode electrode 39. And can be connected to the load element 43 via the metal wiring and the lead.

【0076】第2のpベース領域7に第2のドーズ量Φ
PBA2で追加イオン注入することにより、第1のpベース
領域(PBA)領域4の不純物密度に対して、定電圧ダ
イオード44のアノード領域となる第2のpベース領域
(PBA+PBA2)7の不純物密度を高くできる。本
発明の第3実施形態においては、縦型パワーMOSのド
リフト領域と定電圧ダイオード44のカソード領域とを
構成するnエピタキシャル成長層3が共通領域であるた
め、両者の不純物密度及び厚みは等しい。一方、縦型パ
ワーMOSの第1のpベース領域(PBA)4に対し
て、定電圧ダイオード44のアノード領域となる第2の
pベース領域(PBA+PBA2)7の不純物密度を高
くする。すなわち、第1のpベース領域(PBA)4と
同時に第2のpベース領域形成予定領域に、第1のドー
ズ量ΦPBA分だけまずp型不純物を導入した後に、第2
のドーズ量ΦPBA2分に相当するp型不純物を第2のpベ
ース領域側のみに選択的に追加導入すれば、この第2の
ドーズ量ΦPBA2の分だけ第2のpベース領域の不純物密
度が高くなる。そして、両方のpベースを同時にドライ
ブインすれば厚さ(拡散深さ)はほぼ同一になる。こう
して、縦型パワーMOSのドレイン−ソース間耐圧BV
dssと定電圧ダイオード44の逆方向降伏電圧Vrとを比
べると、必ず、(9)式に示したように縦型パワーMO
Sのドレイン−ソース間耐圧BVdssが逆方向降伏電圧
Vrより大きくなるようにできる。
A second dose Φ is applied to the second p base region 7.
By performing additional ion implantation with PBA2 , the impurity density of the second p-base region (PBA + PBA2) 7 serving as the anode region of the constant voltage diode 44 is reduced with respect to the impurity density of the first p-base region (PBA) region 4. Can be higher. In the third embodiment of the present invention, since the n-epitaxial growth layer 3 constituting the drift region of the vertical power MOS and the cathode region of the constant voltage diode 44 is a common region, both have the same impurity density and thickness. On the other hand, the impurity density of the second p base region (PBA + PBA2) 7 which is the anode region of the constant voltage diode 44 is made higher than that of the first p base region (PBA) 4 of the vertical power MOS. That is, a p-type impurity is first introduced by the first dose Φ PBA into the second p-base region formation planned region simultaneously with the first p-base region (PBA) 4, and then the second p-base region is formed.
Is selectively introduced additionally only into the second p base region side, the impurity density of the second p base region is increased by the amount of the second dose Φ PBA2. Will be higher. If both p bases are driven in at the same time, the thickness (diffusion depth) becomes substantially the same. Thus, the drain-source breakdown voltage BV of the vertical power MOS
Comparing dss with the reverse breakdown voltage Vr of the constant voltage diode 44, the vertical power MO
The drain-source breakdown voltage BVdss of S can be made higher than the reverse breakdown voltage Vr.

【0077】さらに、本発明の第3実施形態では、縦型
パワーMOSのドレイン−ソース間耐圧BVdssと逆方
向降伏電圧Vrとの電圧の差が、OR回路45の閾値電
圧Vth以上になるように第2のpベース領域(PBA+
PBA2)7の不純物密度を設定する。これに応じて、
縦型パワーMOSのドレイン−ソース間電圧Vdsが(ド
レイン−ソース間耐圧BVdss)−(OR回路45の閾
値電圧Vth)に状態遷移しようとしたときに定電圧ダイ
オード44がターンオンする。その結果、ドレイン−ソ
ース間電圧Vdsが耐圧BVdssまで上昇すると、OR回
路45が論理信号”1”を出力して縦型パワーMOSを
導通状態に遷移させる。これに応じてドレイン−ソース
間電圧Vdsはクランプされるため、それ以上に電圧上昇
しなくなる。その結果縦型パワーMOSの過電圧による
破壊を防ぐことができる。
Further, in the third embodiment of the present invention, the difference between the drain-source breakdown voltage BVdss of the vertical power MOS and the reverse breakdown voltage Vr is equal to or higher than the threshold voltage Vth of the OR circuit 45. The second p base region (PBA +
The impurity density of PBA2) 7 is set. In response,
The constant voltage diode 44 turns on when the drain-source voltage Vds of the vertical power MOS tries to make a state transition to (drain-source breakdown voltage BVdss)-(threshold voltage Vth of the OR circuit 45). As a result, when the drain-source voltage Vds rises to the breakdown voltage BVdss, the OR circuit 45 outputs a logic signal “1” and makes the vertical power MOS transition to the conductive state. In response, the drain-source voltage Vds is clamped, so that the voltage does not further rise. As a result, destruction of the vertical power MOS due to overvoltage can be prevented.

【0078】以下、ばらつきに対する考察は、第1実施
形態と同様である。この結果、従来例で示したパワーM
OSの耐圧に比較し耐圧の低い縦型パワーMOSでも同
様の動作範囲を確保することができる。より低い耐圧の
トランジスタが使用可能となれば、nエピタキシャル成
長層3の厚みを小さくできるので、単位面積当たりのオ
ン抵抗を下げることができる。その結果、同じチップ面
積ならばより大電流を流せるようになり、電流値が同じ
ならばよりチップ面積を小型にできる。つまり、本来必
要とされる以上にトランジスタの面積を大きくする必要
が無くなる。トランジスタの占有面積の小型化により、
半導体集積回路のチップが小型化され、半導体集積回路
の低コスト化が実現できる。
Hereinafter, consideration of the variation is the same as in the first embodiment. As a result, the power M shown in the conventional example
A similar operation range can be ensured even in a vertical power MOS having a lower withstand voltage than the withstand voltage of the OS. If a transistor having a lower breakdown voltage can be used, the thickness of the n-epitaxial growth layer 3 can be reduced, so that the on-resistance per unit area can be reduced. As a result, a larger current can flow if the chip area is the same, and the chip area can be further reduced if the current value is the same. That is, it is not necessary to increase the area of the transistor more than is originally required. By reducing the area occupied by transistors,
The size of the semiconductor integrated circuit chip is reduced, and the cost of the semiconductor integrated circuit can be reduced.

【0079】次に本発明の第3実施形態に係わる半導体
集積回路の製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention will be described.

【0080】(i)まず、不純物密度1×1018cm-3
至1×1021cm-3程度のn基板21を準備する。このn
基板21上に図4に示すように気相エピタキシャル成長
により、不純物密度1×1012cm-3乃至8×1015cm-3
程度で、厚さ10μm乃至100μmのnエピタキシャ
ル成長層3を成長させる。あるいは、高耐圧の縦型パワ
ーMOSを実現するためには、不純物密度6×1011cm
-3乃至8×1019cm-3程度で厚さ300μmないし1m
mのn基板を用意し、n基板3の裏面の全面に、n型不
純物を拡散して、不純物密度1×1018cm-3乃至8×1
20cm-3程度、深さ5μm乃至30μmのドレイン・カ
ソード兼用領域21を構成しても良い。
(I) First, an n substrate 21 having an impurity density of about 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 is prepared. This n
As shown in FIG. 4, an impurity density of 1 × 10 12 cm −3 to 8 × 10 15 cm −3 is formed on the substrate 21 by vapor phase epitaxial growth.
In this case, an n-type epitaxial growth layer 3 having a thickness of 10 μm to 100 μm is grown. Alternatively, in order to realize a vertical power MOS having a high withstand voltage, an impurity density of 6 × 10 11 cm
-3 to 8 × 10 19 cm -3 and thickness of 300 μm to 1 m
An n-type substrate is prepared, and an n-type impurity is diffused over the entire back surface of the n-type substrate 3 to obtain an impurity density of 1 × 10 18 cm −3 to 8 × 1.
The drain / cathode region 21 having a depth of about 0 20 cm −3 and a depth of 5 μm to 30 μm may be formed.

【0081】(ii)そして、nエピタキシャル成長層3
上に第1酸化膜を形成し、フォトリソグラフィー技術を
用いて、第1酸化膜中に拡散窓を開口し、第1酸化膜中
に拡散窓を開口し、この拡散窓から第1のpベース領域
(PBA)4及び第2のpベース領域の中間段階領域を
形成するためのp型不純物を第1のドーズ量ΦPBAで導
入する。次ぎに、第1のpベース領域(PBA)4の上
部をフォトレジストで覆い、第2のpベース領域の中間
段階領域に第2のドーズ量ΦPBA2分の追加のp型不純物
を導入する。その後、基板温度約1050℃乃至120
0℃で、所定時間熱拡散を行い、所定の深さ、例えば、
深さ1μm乃至20μm程度の第1のpベース領域(P
BA)4及び第2のpベース領域(PBA+PBA2)
7を形成するという第1実施形態の(ハ)の工程と同一
となる。なお、第1のpベース領域(PBA)4の拡散
深さを、第2のpベース領域(PBA+PBA2)7よ
り深く形成するには、まず、最初に、第1酸化膜中に第
1のpベース領域(PBA)4を形成するための拡散窓
のみを開口し、この拡散窓から第1のpベース領域(P
BA)4を形成するためのp型不純物を導入(イオン注
入)し、基板温度約900℃乃至1150℃で、所定時
間熱拡散を行う。その後、今度は、第1酸化膜中に第2
のpベース領域(PBA+PBA2)7を形成するため
の拡散窓を開口し、この拡散窓から第2のpベース領域
(PBA+PBA2)7を形成するためのp型不純物を
導入(イオン注入)する。そしてこの後で、基板温度約
1050℃乃至1200℃で、所定時間熱拡散を行え
ば、深さの異なる第1のpベース領域(PBA)4及び
第2のpベース領域(PBA+PBA2)7が形成でき
る。第3実施形態は縦型構造であるから、第1及び第2
実施形態と異なり、nシンカー(NSK)9用にn型不
純物を導入する工程は不要である。
(Ii) The n epitaxial growth layer 3
A first oxide film is formed thereon, and a diffusion window is opened in the first oxide film using photolithography technology, a diffusion window is opened in the first oxide film, and a first p-base is formed from the diffusion window. A p-type impurity for forming an intermediate stage region between the region (PBA) 4 and the second p base region is introduced at a first dose Φ PBA . Next, the upper part of the first p base region (PBA) 4 is covered with a photoresist, and an additional p-type impurity for the second dose Φ PBA2 is introduced into the intermediate stage region of the second p base region. Thereafter, the substrate temperature is about 1050 ° C.
At 0 ° C., heat diffusion is performed for a predetermined time, and a predetermined depth, for example,
A first p base region (P) having a depth of about 1 μm to about 20 μm
BA) 4 and second p base region (PBA + PBA2)
7 is the same as the step (c) of the first embodiment in which the gate 7 is formed. In order to form the first p base region (PBA) 4 to have a deeper diffusion depth than the second p base region (PBA + PBA 2) 7, first, the first p base region (PBA + PBA 2) 7 must have the first p base region in the first oxide film. Only the diffusion window for forming the base region (PBA) 4 is opened, and the first p base region (P
A p-type impurity for forming BA) 4 is introduced (ion implantation), and thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 900 ° C. to 1150 ° C. for a predetermined time. Then, the second oxide film is
A diffusion window for forming the p base region (PBA + PBA2) 7 is opened, and a p-type impurity for forming the second p base region (PBA + PBA2) 7 is introduced (ion implantation) from the diffusion window. Thereafter, if thermal diffusion is performed at a substrate temperature of about 1050 ° C. to 1200 ° C. for a predetermined time, a first p base region (PBA) 4 and a second p base region (PBA + PBA 2) 7 having different depths are formed. it can. Since the third embodiment has a vertical structure, the first and second structures are used.
Unlike the embodiment, the step of introducing an n-type impurity for the n-sinker (NSK) 9 is unnecessary.

【0082】(iii)その後の工程は、第1実施形態の
(ニ)以降の工程とほぼ同一となるので、重複する記載
は省略する。ただし、第1実施形態の(ト)の工程にお
けるコンタクトプラグ13及びAl配線17の形成工程
は不要である。そのかわり、最後に、クロム(Cr)ニ
ッケル(Ni)銀(Ag)等の多層金属膜をn基板21
の裏面にスパッタリング法、もしくは真空蒸着法により
堆積し、熱処理(シンタリング)を行い、ドレイン・カ
ソード電極39を形成する工程が必要である。以上で、
本発明の第3実施形態に係わる半導体集積回路が完成す
るが、ドレイン・カソード電極39はMo板やW板を合
金反応によりn基板21の裏面に形成しても良い。
(Iii) Subsequent steps are substantially the same as the steps after (d) of the first embodiment, and thus duplicated description will be omitted. However, the step of forming the contact plug 13 and the Al wiring 17 in the step (g) of the first embodiment is unnecessary. Instead, finally, a multilayer metal film such as chromium (Cr) nickel (Ni) silver (Ag) is formed on the n-substrate 21.
It is necessary to form a drain / cathode electrode 39 by depositing the film on the back surface by sputtering or vacuum evaporation and performing heat treatment (sintering). Above,
Although the semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention is completed, the drain / cathode electrode 39 may be formed on the back surface of the n-substrate 21 by alloying a Mo plate or a W plate.

【0083】第1及び第2実施形態と同様に、上記製造
方法に係る本発明の第3実施形態によれば、縦型パワー
MOS及び定電圧ダイオードを共に同一の熱処理工程で
作ることができ、縦型パワーMOS及び定電圧ダイオー
ドを共に同一のnエピタキシャル成長層3に対する拡散
工程で作る事が出来る。また、一定の場合は、熱処理工
程も同一に出来る。すなわち、第1のpベース領域(P
BA)4及び第2のpベース領域(PBA+PBA2)
7を用いた2つのデバイス(縦型パワーMOSと定電圧
ダイオード)の製造工程をほぼ共通とすることができ
る。これにより、縦型パワーMOSのドレイン−ソース
間耐圧BVdssと定電圧ダイオードの逆方向降伏電圧Vr
との相対ばらつきに相関関係が成立するようになり、相
対ばらつきを本質的に小さくすることができる。その結
果、本来必要とされる以上に縦型パワーMOSの面積を
大きくする必要が無くなり、半導体集積回路のチップ面
積の小型化や高集積密度化が図れるようになる。
As in the first and second embodiments, according to the third embodiment of the present invention relating to the above manufacturing method, both the vertical power MOS and the constant voltage diode can be manufactured in the same heat treatment step. Both the vertical power MOS and the constant voltage diode can be formed by a diffusion process for the same n epitaxial growth layer 3. In a certain case, the heat treatment step can be the same. That is, the first p base region (P
BA) 4 and second p base region (PBA + PBA2)
The manufacturing process of two devices (vertical power MOS and constant voltage diode) using the same can be made substantially common. As a result, the drain-source breakdown voltage BVdss of the vertical power MOS and the reverse breakdown voltage Vr of the constant voltage diode are obtained.
Therefore, a correlation is established with the relative variation with respect to, and the relative variation can be essentially reduced. As a result, it is not necessary to increase the area of the vertical power MOS more than is originally required, so that the chip area of the semiconductor integrated circuit can be reduced and the integration density can be increased.

【0084】(その他の実施形態)上記のように、本発
明は第1乃至第3実施形態によって記載したが、この開
示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するもの
であると理解すべきではない。この開示から当業者には
様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとな
ろう。
(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described with reference to the first to third embodiments. However, it should be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. should not do. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0085】たとえば、本発明のアクティブクランプ回
路は図2に示したような、OR回路45の第2の入力端
子側に他端を接地した抵抗R1(第1の抵抗)が接続さ
れた回路図に限定されるものではない。図5に示すよう
に、OR回路45の第2の入力端子と定電圧ダイオード
44のアノード領域との間に、第2の抵抗R2を更に挿
入しても良い。この場合は、第2のpベース領域(PB
A+PBA2)に注入される不純物のドーズ量ΦPBA2
多すぎた場合であっても、クランプ電圧となるドレイン
−ソース間電圧Vdsを、第2の抵抗R2及び第1の抵抗
1の値を調整することにより変化できる。すなわち、
ダイオード44の逆方向降伏電圧Vrが小さくなりす
ぎ、逆方向降伏電圧Vrとn型MOSトランジスタ42
の閾値電圧をVthとの和が、ドレイン−ソース間耐圧B
Vdssに対して、 Vr+Vth≪BVdss・・・・・・・・・(17) となってしまう場合においても、クランプ電圧Vdsを、 Vds=Vr+Vth・((R1+R2)/R1)<BVdss・・・・・・・・・(18) とすることが出来る。このように、第2の抵抗R2を更
に挿入することにより、第2のpベース領域(PBA+
PBA2)に注入する不純物のドーズ量ΦPBA2の選択の
自由度が増大する。即ち、図5の回路に示すように構成
すれば、ダイオード44の逆方向降伏電圧Vrをドレイ
ン−ソース間耐圧BVdssより落とすために最適値に設
計したドーズ量ΦPBA2で必ずしも不純物導入する必要は
なくなり、他のドーズ量が採用可能となる。例えば、C
MOSを構成しているpウェルのp型不純物導入工程や
バイポーラトランジスタのベース領域形成時のp型不純
物導入工程を流用することが可能となる。このように、
集積回路を製造する際に必須となる他のp型不純物導入
工程を流用することが出来る結果、製造コストを更に低
減出来る。
For example, the active clamp circuit of the present invention has a circuit in which a resistor R 1 (first resistor) having the other end grounded is connected to the second input terminal side of the OR circuit 45 as shown in FIG. It is not limited to the figures. As shown in FIG. 5, a second resistor R 2 may be further inserted between the second input terminal of the OR circuit 45 and the anode region of the constant voltage diode 44. In this case, the second p base region (PB
Even when the dose [Phi PBA 2 of impurity implanted into A + PBA 2) is too large, the drain becomes clamped voltage - source voltage Vds, the second resistor R 2 and the first value of the resistor R 1 It can be changed by adjusting. That is,
The reverse breakdown voltage Vr of the diode 44 becomes too small, and the reverse breakdown voltage Vr and the n-type MOS transistor 42
Is the sum of the threshold voltage of Vth and Vth, the drain-source breakdown voltage B
Even if Vr + Vth≪BVdss with respect to Vdss, (17), the clamp voltage Vds is calculated as follows: Vds = Vr + Vth · ((R 1 + R 2 ) / R 1 ) <BVdss (18) Thus, by further inserting the second resistor R2, the second p base region (PBA +
The degree of freedom in selecting the dose ΦPBA2 of the impurity to be implanted into PBA2) is increased. That is, if configured as shown in the circuit of FIG. 5, the reverse breakdown voltage Vr of the diode 44 the drain - no longer necessarily be introduced impurity at a dose [Phi PBA 2 designed to an optimum value to drop from source breakdown voltage BVdss , Other doses can be employed. For example, C
It is possible to divert a p-type impurity introduction step for a p-well forming a MOS and a p-type impurity introduction step for forming a base region of a bipolar transistor. in this way,
As another p-type impurity introduction step which is indispensable when manufacturing an integrated circuit can be used, the manufacturing cost can be further reduced.

【0086】また、本発明の保護対象となるトランジス
タは、第1乃至第3実施形態に示したプレーナ型パワー
MOS、トレンチゲート型パワーMOSに限られるもの
ではない。つまり、本質的にドリフト領域(ドレイン領
域)となるn型半導体領域と定電圧ダイオードのカソー
ドのn型半導体領域とが共用できる構造であれば、他の
種類のトランジスタに適用することができる。
The transistors to be protected by the present invention are not limited to the planar power MOS and the trench gate power MOS shown in the first to third embodiments. That is, the present invention can be applied to other types of transistors as long as the structure can share the n-type semiconductor region essentially serving as the drift region (drain region) and the n-type semiconductor region serving as the cathode of the constant voltage diode.

【0087】さらに、上記のn型の半導体領域、第1及
び第2のpベース領域、n型のソース領域、あるいはn
型のドレイン・カソード兼用領域等の構成部材の数、位
置、形状等は上記第1乃至第3実施形態の記載に限定さ
れず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に
することができる。
Further, the n-type semiconductor region, the first and second p-base regions, the n-type source region, or n
The number, position, shape, etc. of the constituent members such as the drain / cathode shared region of the mold are not limited to those described in the above-described first to third embodiments, but may be any numbers, positions, shapes, etc. suitable for carrying out the present invention. can do.

【0088】さらに、本発明の第1乃至第3実施形態に
おける保護対象となるトランジスタは、MOSFETで
もMOSSITでもかまわない。MOSFETのチャネ
ル長(ゲート長)を短くして、ドレイン側の電界がソー
スの全面に設けられた電位障壁の高さを制御出来るよう
にすれば、MOSSITとなる。MOSSITの電位障
壁はゲート電位及びドレイン電位で規定される2次元空
間における鞍部点(サドルポイント)であり、その高さ
はゲート電位及びドレイン電位により制御可能である。
従って、MOSSITのドレイン電流−ドレイン電圧特
性は、3極型真空管と同様に、指数関数的に増大する。
さらに、上記の第1乃至第3実施形態においては、パワ
ーMOSトランジスタについて説明したが、より一般的
な絶縁ゲート型トランジスタ、あるいはMISトランジ
スタに適用可能である。即ち、ゲート絶縁膜はシリコン
酸化膜(SiO2)に限られず、シリコン窒化膜(Si3
4膜)や、Si34膜とSiO2膜の複合膜、あるいは
BSTO膜等の強誘電体膜等の種々の絶縁膜が使用可能
であることは勿論である。
Further, the transistors to be protected in the first to third embodiments of the present invention may be MOSFETs or MOSSITs. By reducing the channel length (gate length) of the MOSFET so that the electric field on the drain side can control the height of the potential barrier provided on the entire surface of the source, MOSSIT is obtained. The potential barrier of the MOSSIT is a saddle point (saddle point) in a two-dimensional space defined by the gate potential and the drain potential, and its height can be controlled by the gate potential and the drain potential.
Therefore, the drain current-drain voltage characteristic of the MOSSIT increases exponentially as in the case of the three-pole type vacuum tube.
In the first to third embodiments, the power MOS transistor has been described. However, the present invention can be applied to a more general insulated gate transistor or a MIS transistor. That is, the gate insulating film is not limited to the silicon oxide film (SiO 2 ), but the silicon nitride film (Si 3
Of course, various insulating films such as an N 4 film), a composite film of a Si 3 N 4 film and a SiO 2 film, or a ferroelectric film such as a BSTO film can be used.

【0089】さらに、本発明の第1及び第2実施形態に
おいては、nシンカー9は、不純物拡散領域から形成さ
れた構造について例示したが、nシンカー9形成予定部
にトレンチを形成し、このトレンチ内に高導電性材料を
埋め込んでも良い。高導電性材料としては、低抵抗ポリ
シリコン(ドープドポリシリコン)やW、Ti、Mo等
の高融点金属、これらのシリサイド(WSi2,TiS
2,MoSi2)等、あるいはこれらのシリサイドを用
いたポリサイド等が使用可能である。これらの高導電性
材料により、nドレイン・カソード兼用領域(n埋め込
み領域)2とドレイン・カソード電極とを導通させるこ
とができる。これにより、nシンカー9の抵抗を低減で
きるので、素子の低オン抵抗化を図ることができる。ま
た、不純物拡散領域は、必ず横方向拡散を伴うので、幅
広な拡散領域を占有することになり面積効率が悪いのに
対して、トレンチによるnシンカー9は、占有面積を縮
小することが可能であり、素子の高集積密度化やチップ
サイズの縮小化を可能とする。またnドレイン・カソー
ド兼用領域2はW、Ti、Mo等の高融点金属、これら
のシリサイド(WSi2,TiSi2,MoSi2)等を
用いてもよい。これにより、さらに低オン抵抗化が図れ
る。
Further, in the first and second embodiments of the present invention, the structure in which the n-sinker 9 is formed from the impurity diffusion region is exemplified. However, a trench is formed in a portion where the n-sinker 9 is to be formed. A highly conductive material may be embedded therein. Examples of the highly conductive material include low-resistance polysilicon (doped polysilicon), high melting point metals such as W, Ti, and Mo, and silicides thereof (WSi 2 , TiS).
i 2 , MoSi 2 ), etc., or polycide using these silicides can be used. With these highly conductive materials, the n-drain / cathode region (n-buried region) 2 and the drain / cathode electrode can be conducted. As a result, the resistance of the n sinker 9 can be reduced, so that the on-resistance of the element can be reduced. Also, since the impurity diffusion region always involves lateral diffusion, it occupies a wide diffusion region and has a low area efficiency. On the other hand, the n-sinker 9 using the trench can reduce the occupied area. Yes, it enables high integration density of elements and reduction in chip size. The n-drain / cathode region 2 may be made of a refractory metal such as W, Ti, or Mo, or a silicide thereof (WSi 2 , TiSi 2 , MoSi 2 ). As a result, the on-resistance can be further reduced.

【0090】本発明の第1乃至第3実施形態においては
素子分離構造について言及しなかったが、n型半導体領
域3がp型半導体領域に囲まれて他の素子や回路から分
離された、いわゆる「pn接合分離」の構造でも良く、
「誘電体分離」の構造でもよい。後者の場合は、例え
ば、p型の半導基板上に、n型の埋め込み領域2を局所
的に形成し、その上にn型の半導体領域をエピタキシャ
ル成長し、エピタキシャル成長後に半導体基板まで到達
するトレンチを埋め込み領域を囲むように、n型の半導
体領域3中に形成して、このトレンチに誘電体を埋め込
めばよい。トレンチに埋め込む誘電体としては、酸化膜
等の絶縁膜の他に、酸素を添加した半絶縁性ポリシリコ
ン(SIPOS)等を用いることが可能である。さら
に、半導体基板ではなくサファイア基板の上に第2主電
極領域を構成するSOS構造や、埋め込み絶縁膜を介し
て半導体基板上に第2主電極領域を構成するSIS構造
を採用しても良い。
In the first to third embodiments of the present invention, the element isolation structure has not been described. However, the n-type semiconductor region 3 is surrounded by the p-type semiconductor region and is isolated from other elements and circuits. The structure of "pn junction isolation" may be used,
A structure of “dielectric isolation” may be used. In the latter case, for example, an n-type buried region 2 is locally formed on a p-type semiconductor substrate, an n-type semiconductor region is epitaxially grown thereon, and a trench reaching the semiconductor substrate after the epitaxial growth is formed. What is necessary is just to form in the n-type semiconductor region 3 so as to surround the buried region, and bury the dielectric in this trench. As the dielectric to be embedded in the trench, it is possible to use, for example, semi-insulating polysilicon (SIPOS) to which oxygen is added, in addition to an insulating film such as an oxide film. Further, an SOS structure in which the second main electrode region is formed on the sapphire substrate instead of the semiconductor substrate, or an SIS structure in which the second main electrode region is formed on the semiconductor substrate via the buried insulating film may be employed.

【0091】また、第1乃至第3実施形態においては半
導体材料としてシリコンについて説明したが、炭化珪素
(SiC)や砒化ガリウム(GaAs)等の他の半導体
材料が使用可能である。AlGaAs/GaAs等のヘ
テロ接合を用いたHEMTに類似な構造においては、広
禁制帯幅の薄膜半導体(AlGaAs)層はMOSトラ
ンジスタのゲート酸化膜(絶縁膜)と同様な機能を果た
しており、かかるヘテロ構造を有するトランジスタも広
義には絶縁ゲート型トランジスタと解することも可能で
あるからである。従って、本発明はかかるHEMTやH
EMT類似のヘテロ接合ゲート構造を有する半導体集積
回路を含むものであるということに留意すべきである。
この場合、GaAsの積層構造にトレンチを形成し、こ
のトレンチの中にGaAsチャネル層及びAlGaAs
層からなる薄膜半導体層を形成し、その上にゲート電極
を構成した構造等が適用可能である。
In the first to third embodiments, silicon has been described as a semiconductor material. However, other semiconductor materials such as silicon carbide (SiC) and gallium arsenide (GaAs) can be used. In a structure similar to a HEMT using a heterojunction such as AlGaAs / GaAs, a thin semiconductor layer (AlGaAs) having a wide bandgap has the same function as a gate oxide film (insulating film) of a MOS transistor. This is because a transistor having a structure can be broadly interpreted as an insulated gate transistor. Therefore, the present invention relates to such HEMTs and H
It should be noted that the present invention includes a semiconductor integrated circuit having an EMT-like heterojunction gate structure.
In this case, a trench is formed in the GaAs laminated structure, and a GaAs channel layer and AlGaAs are formed in the trench.
A structure in which a thin-film semiconductor layer is formed and a gate electrode is formed thereon is applicable.

【0092】さらに、本発明は600V以上、さらには
1KV以上等の高電圧の電力用半導体装置を保護するア
クティブクランプ回路に好適であるが、必ずしも電力用
半導体装置に限定されるものではない。たとえば、論理
集積回路等の小信号用素子にも本発明のアクティブクラ
ンプ回路の構造は適用可能である。
Further, the present invention is suitable for an active clamp circuit for protecting a power semiconductor device having a high voltage of 600 V or more, further, 1 KV or more, but is not necessarily limited to a power semiconductor device. For example, the structure of the active clamp circuit of the present invention can be applied to a small signal element such as a logic integrated circuit.

【0093】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したが
って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許
請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる
ものである。
As described above, the present invention naturally includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the matters specifying the invention according to the claims that are appropriate from the above description.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係るアクティブクラン
プ回路を搭載した半導体集積回路の主要部の断面構造図
である。
FIG. 1 is a sectional structural view of a main part of a semiconductor integrated circuit on which an active clamp circuit according to a first embodiment of the present invention is mounted.

【図2】本発明の第1乃至第3実施形態に係るアクティ
ブクランプ回路の主要部分の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a main part of an active clamp circuit according to first to third embodiments of the present invention.

【図3】本発明の第2実施形態に係るアクティブクラン
プ回路を搭載した半導体集積回路の主要部の断面構造図
である。
FIG. 3 is a sectional structural view of a main part of a semiconductor integrated circuit on which an active clamp circuit according to a second embodiment of the present invention is mounted.

【図4】本発明の第3実施形態に係るアクティブクラン
プ回路を搭載した半導体集積回路の主要部の断面構造図
である。
FIG. 4 is a sectional structural view of a main part of a semiconductor integrated circuit on which an active clamp circuit according to a third embodiment of the present invention is mounted.

【図5】本発明の他の実施形態に係るアクティブクラン
プ回路の主要部分の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a main part of an active clamp circuit according to another embodiment of the present invention.

【図6】従来のアクティブクランプ回路を搭載した半導
体集積回路の断面構造図である。
FIG. 6 is a sectional structural view of a semiconductor integrated circuit on which a conventional active clamp circuit is mounted.

【図7】従来のアクティブクランプ回路の主要部分の回
路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a main part of a conventional active clamp circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板(p基板) 2…ドレイン・カソード兼用領域(n埋め込み領域:N
BL) 3…n型の半導体領域:nウェル領域(NWL)または
nエピタキシャル成長層) 4…第1のpベース領域(PBA) 5…ソース領域 6…ベースコンタクト領域 8…アノードコンタクト領域 7…第2のpベース領域(PBA+PBA2) 9…nシンカー(NSK) 10…シンカーコンタクト領域 11…pエピタキシャル成長層(pエピ層) 12,13,14…コンタクトプラグ 15,16,17…アルミ配線 18…ポリシリゲート 21…n基板 31…第1層間絶縁膜 32…第2層間絶縁膜 33…パッシベーション膜 39…ドレイン・カソード電極 41…制御入力端子 42…パワーMOSトランジスタ 43…負荷素子 44,51〜57…定電圧ダイオード 45…OR回路 50…バッファ 58…ダイオード R0,R1,R2…抵抗
1: substrate (p substrate) 2: drain / cathode combined region (n buried region: N
BL) 3 ... n-type semiconductor region: n-well region (NWL) or n-epitaxial growth layer 4 ... first p base region (PBA) 5 ... source region 6 ... base contact region 8 ... anode contact region 7 ... second P base region (PBA + PBA2) 9 ... n sinker (NSK) 10 ... sinker contact region 11 ... p epitaxial growth layer (p epi layer) 12,13,14 ... contact plug 15,16,17 ... aluminum wiring 18 ... polysilicon 21 ... n substrate 31 first interlayer insulating film 32 second interlayer insulating film 33 passivation film 39 drain / cathode electrode 41 control input terminal 42 power MOS transistor 43 load element 44, 51 to 57 constant voltage diode 45 ... OR circuit 50 ... buffer 58 ... diodes R 0 , R 1 , R 2 … resistance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F040 DA01 DA22 DA23 DB06 DB10 DC01 DC02 DC03 EB01 EB13 EC07 EC08 EC13 EC20 ED01 ED03 ED04 ED05 EE02 EE04 EF01 EF04 EF18 EH02 EH05 EJ03 EK00 EL02 EL03 EL06 EM00 FC05 5F102 FA02 FA06 GA14 GA17 GB04 GB06 GC07 GC08 GD10 GJ02 GJ03 GJ05 GL02 GL03 GL05 GQ01 GR12 GR13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) GB04 GB06 GC07 GC08 GD10 GJ02 GJ03 GJ05 GL02 GL03 GL05 GQ01 GR12 GR13

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n型の半導体領域と、 前記半導体領域の内部に配置された第1及び第2のpベ
ース領域と、 前記第1のpベース領域の表面に配置されたn型のソー
ス領域と、 前記第1及び第2のpベース領域の下方に配置されたn
型のドレイン・カソード兼用領域と、 前記第1のpベース領域の近傍に配置され、前記第1の
pベース領域を流れる電流を制御するゲート構造とを少
なくとも具備し、前記第2のpベース領域と前記ドレイ
ン・カソード兼用領域との間に構成されるダイオードの
逆方向降伏電圧が、前記ドレイン・カソード兼用領域、
ゲート構造及びソース領域からなるトランジスタのドレ
イン−ソース間耐圧よりも低いことを特徴とする半導体
集積回路。
An n-type semiconductor region; first and second p-base regions disposed inside the semiconductor region; and an n-type source region disposed on a surface of the first p-base region. And n disposed below the first and second p base regions.
A drain / cathode dual-type region, and a gate structure disposed near the first p-base region and controlling a current flowing through the first p-base region, the second p-base region And a reverse breakdown voltage of a diode formed between the drain / cathode region and the drain / cathode region,
A semiconductor integrated circuit, which has a lower breakdown voltage than a drain-source voltage of a transistor having a gate structure and a source region.
【請求項2】 前記ドレイン・カソード兼用領域は負荷
素子に電気的に接続され、前記ソース領域は接地され、
前記ゲート構造には、第1及び第2の入力端子を具備し
たOR回路を介して制御信号が入力されることを特徴と
する請求項1記載の半導体集積回路。
2. The drain / cathode combined region is electrically connected to a load element, the source region is grounded,
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a control signal is input to the gate structure via an OR circuit having first and second input terminals.
【請求項3】 前記第1の入力端子に前記制御信号が入
力され、前記第2の入力端子と前記第2のpベース領域
とが電気的に結合されていることを特徴とする請求項2
記載の半導体集積回路。
3. The control signal is input to the first input terminal, and the second input terminal and the second p base region are electrically coupled.
A semiconductor integrated circuit as described in the above.
【請求項4】 前記第2の入力端子に他端を接地した第
1の抵抗が接続され、前記第2のpベース領域と前記第
2の入力端子間に第2の抵抗が接続されていることを特
徴とする請求項2又は3記載の半導体集積回路。
4. A first resistor having the other end grounded is connected to the second input terminal, and a second resistor is connected between the second p base region and the second input terminal. 4. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein:
【請求項5】 前記第1のpベース領域の不純物密度
が、前記第2のpベース領域の不純物密度よりも低いこ
とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
半導体集積回路。
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein an impurity density of the first p base region is lower than an impurity density of the second p base region. circuit.
【請求項6】 前記第1のpベース領域の拡散深さが、
前記第2のpベース領域の拡散深さよりも深いことを特
徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体
集積回路。
6. The diffusion depth of the first p base region is:
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the diffusion depth is greater than a diffusion depth of the second p base region. 6.
【請求項7】 前記第1のpベース領域の幾何学的形状
が、前記第2のpベース領域の幾何学的形状と相似形で
あることを特徴とする請求項5又は6記載の半導体集積
回路。
7. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein a geometric shape of the first p base region is similar to a geometric shape of the second p base region. circuit.
【請求項8】 前記ドレイン・カソード兼用領域は埋め
込み領域として形成され、前記半導体領域の表面から、
前記ドレイン・カソード兼用領域に達する、n型の引き
出し領域を更に有することを特徴とする請求項1乃至7
のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
8. The drain / cathode combined region is formed as a buried region, and from a surface of the semiconductor region,
8. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an n-type lead region reaching the drain / cathode combined region.
The semiconductor integrated circuit according to any one of the above items.
【請求項9】 前記ドレイン・カソード兼用領域は半導
体基板の裏面に形成され、前記ドレイン・カソード兼用
領域に金属電極がオーミック接触していることを特徴と
する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体集積
回路。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the drain / cathode region is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and a metal electrode is in ohmic contact with the drain / cathode region. 3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1.
【請求項10】 前記ゲート構造は、前記第1のpベー
ス領域の表面からその底部に向かって形成された溝部
と、前記溝部の側壁に形成されたゲート絶縁膜と、前記
溝部の内部に埋め込まれた制御電極とから少なくとも構
成されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1
項に記載の半導体集積回路。
10. The gate structure includes a groove formed from the surface of the first p base region to the bottom thereof, a gate insulating film formed on a side wall of the groove, and embedded in the groove. And at least one control electrode.
A semiconductor integrated circuit according to the item.
【請求項11】 n型のドレイン・カソード兼用領域の
上部にn型の半導体領域を堆積する工程と、 前記半導体領域の表面の第1及び第2のpベース領域形
成予定部に第1のドーズ量でp型の不純物を導入する工
程と、 前記第2のpベース領域形成予定部に第2のドーズ量で
p型の不純物を選択的に追加導入する工程と、 前記第1のpベース領域の表面にn型の不純物を導入し
てソース領域を形成する工程とを少なくとも有する半導
体集積回路の製造方法。
11. A step of depositing an n-type semiconductor region above an n-type drain / cathode combined region, and a first dose in a portion of the surface of the semiconductor region where first and second p-base regions are to be formed. Introducing a p-type impurity by an amount, selectively introducing a p-type impurity by a second dose into a portion where the second p-base region is to be formed, and: Forming a source region by introducing an n-type impurity into the surface of the semiconductor integrated circuit.
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