JP2006013070A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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智之 三宅
Masatoshi Morikawa
正敏 森川
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裕 星野
Makoto Hatori
誠 羽鳥
Fumitaka Nakayama
文孝 中山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology which can miniaturize a semiconductor device. <P>SOLUTION: An LDMOSFE is formed in an epitaxial layer 22 on a substrate 21. The LDMOSFE has a gate electrode 32; a drain region composed of an n<SP>-</SP>-type offset drain region 35, an n-type offset drain region 39, and an n<SP>+</SP>-type drain region 42; a source region composed of an n<SP>-</SP>-type source region 36, and an n<SP>+</SP>-type source region 43. A plurality of Schottky electrodes 52 are formed on an n-type well 27, and a Schottky junction is formed between the Schottky electrode 52 and the n-type well 27 to form a Schottky diode element. The plurality of Schottky electrodes 52 are electrically connected to each other via a plug 63 and an anode electrode 74. Spaces between a plurality of Schottky junctions and n<SP>+</SP>-type semiconductor regions 44 provided on both sides are electrically connected to each other via the plug 63 and a cathode electrode 73. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、RF(Radio Frequency)パワーモジュール、RFパワーモジュールに搭載される半導体装置およびその製造技術に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to an RF (Radio Frequency) power module, a semiconductor device mounted on the RF power module, and a technique effective when applied to the manufacturing technique thereof.

近年、GSM(Global System for Mobile Communications)方式、PCS(Personal Communication Systems)方式、PDC(Personal Digital Cellular)方式、CDMA(Code Division Multiple Access)方式といった通信方式に代表される移動体通信装置(いわゆる携帯電話)が世界的に普及している。   In recent years, mobile communication devices (so-called mobile phones) represented by communication methods such as GSM (Global System for Mobile Communications), PCS (Personal Communication Systems), PDC (Personal Digital Cellular), and CDMA (Code Division Multiple Access) Phone) is widespread worldwide.

一般に、この種の移動体通信装置は、電波の放射と受信をするアンテナ、電力変調された高周波信号を増幅してアンテナへ供給する高周波電力増幅器(RFパワーモジュール)、アンテナで受信した高周波信号を信号処理する受信部、これらの制御を行う制御部、そしてこれらに電源電圧を供給する電池(バッテリー)で構成される。   In general, this type of mobile communication device includes an antenna that emits and receives radio waves, a high-frequency power amplifier (RF power module) that amplifies a power-modulated high-frequency signal and supplies the signal to the antenna, A receiving unit that performs signal processing, a control unit that performs these controls, and a battery (battery) that supplies a power supply voltage thereto are configured.

特開2003−133557号公報には、パワートランジスタおよびショットキバリアダイオード素子を有する半導体装置に関する技術が記載されている(特許文献1参照)。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-133557 describes a technique related to a semiconductor device having a power transistor and a Schottky barrier diode element (see Patent Document 1).

特開平11−154748号公報には、ショットキダイオードを有するトレンチゲート型MOSFETに関する技術が記載されている。
特開2003−133557号公報 特開平11−154748号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-154748 describes a technique related to a trench gate type MOSFET having a Schottky diode.
JP 2003-133557 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-154748

移動体通信装置のRFパワーモジュールの電力増幅回路に用いられる増幅素子として、HBT、HEMTなどの化合物半導体デバイス、シリコンバイポーラトランジスタ、LDMOSFET(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor、横方向拡散MOSFET)などが、目的や状況に応じて使用されている。   As amplifying elements used in the power amplifier circuit of RF power modules of mobile communication devices, compound semiconductor devices such as HBT and HEMT, silicon bipolar transistors, LDMOSFETs (Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors, lateral diffusion MOSFETs) Etc. are used depending on the purpose and situation.

これらの増幅素子のうち、LDMOSFETは、ドレイン側に低不純物濃度のオフセットドレイン領域を介して高不純物濃度のドレイン領域を設けることによって、高いドレイン耐圧を確保する構造を採用したものであるが、化合物半導体デバイスに比較して電力付加効率は低いものの、バイアス制御が容易で、かつ量産性も高いという利点がある。   Among these amplifying elements, the LDMOSFET employs a structure that ensures a high drain breakdown voltage by providing a drain region with a high impurity concentration via a low impurity concentration offset drain region on the drain side. Although the power added efficiency is lower than that of a semiconductor device, there are advantages in that bias control is easy and mass productivity is high.

移動体通信装置に用いられるRFパワーモジュールでは、RFパワーモジュール全体の出力電力を検出する検出回路が内蔵されている。この出力電力を検出する方式として、MOSFETを使用した検出回路を用いたMOSFET検波方式が考えられる。図33は、このMOSFET検波方式の検出回路を示す回路図である。図33のMOSFET検波方式の検出回路209AをRFパワーモジュールに内蔵させることで、RFパワーモジュールの電力増幅回路で増幅され出力される出力電力を、この検出回路209Aによって検出することができる。しかしながら、図33に示されるようなMOSFET検波方式の検出回路209Aは、回路構成が複雑で規模が大きく、RFパワーモジュールの小型化に不利である。また、MOSFET検波方式の検出回路209Aは、信号制御用に用いられているMOSFET(CMOSFET)で構成しているので、増幅回路と共にシリコン基板上にモノリシック化することも考えられるが、回路構成が複雑で規模が大きいため、半導体チップの比較的大きな面積を占有し、半導体チップ自体が大型化してしまう。   An RF power module used in a mobile communication device includes a detection circuit that detects output power of the entire RF power module. As a method for detecting the output power, a MOSFET detection method using a detection circuit using a MOSFET can be considered. FIG. 33 is a circuit diagram showing this MOSFET detection type detection circuit. By incorporating the MOSFET detection type detection circuit 209A of FIG. 33 in the RF power module, the output power amplified and output by the power amplification circuit of the RF power module can be detected by the detection circuit 209A. However, the MOSFET detection type detection circuit 209A as shown in FIG. 33 has a complicated circuit configuration and a large scale, which is disadvantageous for miniaturization of the RF power module. Further, since the MOSFET detection type detection circuit 209A is composed of a MOSFET (CMOSFET) used for signal control, it may be monolithic on the silicon substrate together with the amplifier circuit, but the circuit configuration is complicated. Since the scale is large, it occupies a relatively large area of the semiconductor chip and the semiconductor chip itself becomes large.

また、RFパワーモジュールの出力電力を検出する他の方式として、ショットキバリアダイオード(Schottky Barrier Diode:SBD、ショットキーバリアダイオード)を使用したSBD検波方式が考えられる。図2は、このSBD検波方式の検出回路を示す回路図である。図2に示されるようなSBD検波方式の検出回路109A,109BをRFパワーモジュール1に内蔵させることで、RFパワーモジュール1の電力増幅回路102A,102Bで増幅され出力される出力電力を、この検出回路109A,109Bによって高感度で検出することができる。図2に示されるようなSBD検波方式の検出回路109A,109Bは、ショットキバリアダイオード素子121、容量素子122および抵抗素子123により構成されているが、SBD検波方式の検出回路を構成するこれらの素子を、チップ部品(チップダイオード、チップコンデンサおよびチップ抵抗)により形成し、RFパワーモジュールを構成する配線基板(モジュール基板)上に搭載したとすると、RFパワーモジュールの平面寸法が大きくなり、RFパワーモジュールが大型化してしまう。   As another method for detecting the output power of the RF power module, an SBD detection method using a Schottky Barrier Diode (SBD) can be considered. FIG. 2 is a circuit diagram showing a detection circuit of this SBD detection method. By incorporating detection circuits 109A and 109B of the SBD detection method as shown in FIG. 2 in the RF power module 1, the output power amplified and output by the power amplification circuits 102A and 102B of the RF power module 1 is detected. The circuits 109A and 109B can be detected with high sensitivity. The detection circuits 109A and 109B of the SBD detection system as shown in FIG. 2 are composed of a Schottky barrier diode element 121, a capacitor element 122, and a resistance element 123. These elements constituting the detection circuit of the SBD detection system Is formed by chip components (chip diodes, chip capacitors, and chip resistors) and mounted on a wiring board (module board) constituting the RF power module, the planar size of the RF power module increases, and the RF power module Will become larger.

また、上記特開2003−133557号公報(特許文献1)では、ショットキダイオードとパワーMISFETとが並列に接続され、ショットキダイオードのカソード領域はパワーMISFETのドレイン領域に接続され、ショットキダイオードのアノード領域はパワーMISFETのソース領域に接続されている。しかしながら、上記SBD検波方式の検出回路で用いられるショットキバリアダイオード素子は、MISFET素子に直接接続されているような構造ではなく、他の受動素子(例えば容量素子や抵抗素子)を介してMISFET素子に電気的に接続される回路構成となっている。このため、上記特開2003−133557号公報(特許文献1)のショットキダイオードをSBD検波方式の検出回路109A,109Bのショットキダイオードに適用することはできない。   In the above Japanese Patent Laid-Open No. 2003-133557 (Patent Document 1), a Schottky diode and a power MISFET are connected in parallel, a cathode region of the Schottky diode is connected to a drain region of the power MISFET, and an anode region of the Schottky diode is It is connected to the source region of the power MISFET. However, the Schottky barrier diode element used in the detection circuit of the SBD detection system is not directly connected to the MISFET element, but is connected to the MISFET element via another passive element (for example, a capacitive element or a resistance element). The circuit configuration is electrically connected. For this reason, the Schottky diode disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-133557 (Patent Document 1) cannot be applied to the Schottky diodes of the detection circuits 109A and 109B of the SBD detection method.

また、SBD検波方式の検出回路の検出感度を向上させることも求められている。SBD検波方式の検出回路の検出感度を向上させるためには、ショットキバリアダイオードの順方向電流を増大させることが有効であるが、順方向電流増大のためにショットキ接合の接合面積を単純に増大させるだけでは、半導体装置の大型化を招いてしまう。   There is also a demand for improving the detection sensitivity of the detection circuit of the SBD detection method. In order to improve the detection sensitivity of the detection circuit of the SBD detection method, it is effective to increase the forward current of the Schottky barrier diode. However, the junction area of the Schottky junction is simply increased to increase the forward current. This alone leads to an increase in the size of the semiconductor device.

本発明の目的は、半導体装置の小型化を可能にする技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique that enables a semiconductor device to be miniaturized.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明は、半導体基板の表面にMISFETとショットキダイオードとを形成し、半導体基板の裏面にMISFETのソース領域に電気的に接続された裏面電極を形成したものである。   In the present invention, a MISFET and a Schottky diode are formed on the surface of a semiconductor substrate, and a back electrode electrically connected to the source region of the MISFET is formed on the back surface of the semiconductor substrate.

また、本発明は、MISFETとショットキダイオードとを形成し、その裏面にMISFETのソース領域に電気的に接続された裏面電極を形成した半導体チップを、配線基板上に搭載したものである。   In the present invention, a semiconductor chip in which a MISFET and a Schottky diode are formed and a back surface electrode electrically connected to the source region of the MISFET is formed on the back surface is mounted on a wiring board.

また、本発明は、半導体基板の第1主面に形成されたMISFETとショットキダイオードとを有し、かつソース領域に電気的に接続される裏面電極を半導体基板の第1主面とは反対の第2主面に有する半導体装置の製造方法であって、(a)半導体基板を準備する工程と、(b)半導体基板の前記第1主面にMISFETを形成し、半導体基板の第1主面に第1導電型の第1半導体領域を形成し、第1半導体領域に第1半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電型の複数の第2半導体領域を形成する工程と、(c)複数の第2半導体領域の間の第1半導体領域上に、それぞれ第1半導体領域との間にショットキ接合を形成する複数のショットキ電極を形成する工程と、(d)半導体基板の第1主面上にMISFETおよび複数のショットキ電極を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、(e)それぞれその底部で前記ショットキ電極を露出する複数の第1開口部と、それぞれその底部で前記第2半導体領域を露出する複数の第2開口部とを、層間絶縁膜に形成する工程と、(f)複数の第1開口部および複数の第2開口部を導体で埋め、層間絶縁膜上に配線を形成して、複数のショットキ電極を互いに電気的に接続し、複数の第2半導体領域を互いに電気的に接続する工程とを有するものである。   The present invention also has a back electrode having a MISFET and a Schottky diode formed on the first main surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the source region opposite to the first main surface of the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device on a second main surface, comprising: (a) a step of preparing a semiconductor substrate; (b) forming a MISFET on the first main surface of the semiconductor substrate; Forming a first semiconductor region of the first conductivity type in the first semiconductor region, and forming a plurality of second semiconductor regions of the first conductivity type having a higher impurity concentration than the first semiconductor region in the first semiconductor region; Forming a plurality of Schottky electrodes for forming a Schottky junction with each of the first semiconductor regions on the first semiconductor region between the second semiconductor regions, and (d) on the first main surface of the semiconductor substrate. MISFET and multiple shots Forming an interlayer insulating film so as to cover the electrodes; (e) a plurality of first openings that expose the Schottky electrodes at their bottoms; and a plurality of first openings that expose the second semiconductor regions at their bottoms, respectively. Forming two openings in the interlayer insulating film; and (f) filling the plurality of first openings and the plurality of second openings with a conductor to form a wiring on the interlayer insulating film, thereby forming a plurality of Schottky layers. Electrically connecting the electrodes to each other and electrically connecting the plurality of second semiconductor regions to each other.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

半導体装置を小型化することができる。   The semiconductor device can be reduced in size.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other, and one is a part of the other or All the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。   In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view so as to make the drawings easy to see. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.

(実施の形態1)
本実施の形態1は、例えばGSM方式のネットワークを利用して情報を伝送するデジタル携帯電話(移動体通信装置)に使用されるRF(Radio Frequency)パワーモジュールなどに搭載される半導体装置である。
(Embodiment 1)
The first embodiment is a semiconductor device mounted on, for example, an RF (Radio Frequency) power module used in a digital cellular phone (mobile communication device) that transmits information using a GSM network.

図1は、本実施の形態1のRFパワーモジュール(高周波電力増幅装置、高周波電力増幅器、半導体装置)1の回路ブロック図を示している。この図には、例えばGSM900とDCS1800との2つの周波数帯が使用可能(デュアルバンド方式)で、それぞれの周波数帯でGMSK(Gaussian filtered Minimum Shift Keying)変調方式とEDGE(Enhanced Data GSM Environment)変調方式との2つの通信方式を使用可能なRFパワーモジュールの回路ブロック図(増幅回路)が示されている。   FIG. 1 shows a circuit block diagram of an RF power module (high frequency power amplifier, high frequency power amplifier, semiconductor device) 1 according to the first embodiment. In this figure, for example, two frequency bands of GSM900 and DCS1800 can be used (dual band system), and GMSK (Gaussian filtered Minimum Shift Keying) modulation system and EDGE (Enhanced Data GSM Environment) modulation system in each frequency band. The circuit block diagram (amplifier circuit) of the RF power module which can use two communication systems is shown.

図1に示されるように、RFパワーモジュール1の回路構成(増幅回路)は、3つの増幅段102A1,102A2,102A3からなるGSM900用の電力増幅回路102Aと、3つの増幅段102B1,102B2,102B3からなるDCS1800用の電力増幅回路102Bと、電力増幅回路102Aの増幅段102A1〜102A3にバイアス電圧を印加するバイアス回路103Aと、電力増幅回路102Bの増幅段102B1〜102B3にバイアス電圧を印加するバイアス回路103Bと、電力増幅回路102Aの各増幅段102A1〜102A3の出力用のLDMOSFETのドレイン端子に印加される電源電圧を生成する電源回路104Aと、電力増幅回路102Bの各増幅段102B1〜102B3の出力用のLDMOSFETのドレイン端子に印加される電源電圧を生成する電源回路104Bと、GSM900用の入力端子105aおよびGSM900用の電力増幅回路102A(1段目の増幅段102A1)間の整合回路106Aと、GSM900用の出力端子107aおよびGSM900用の電力増幅回路102A(3段目の増幅段102A3)間の整合回路(出力整合回路)108Aと、DCS1800用の入力端子105bおよびDCS1800用の電力増幅回路102B(1段目の増幅段102B1)間の整合回路106Bと、DCS1800用の出力端子107bおよびDCS1800用の電力増幅回路102B(3段目の増幅段102B3)間の整合回路(出力整合回路)108Bと、GSM900用の電力増幅回路102Aからの出力(出力信号、出力電力)を検出するための検出回路(出力検出回路)109Aと、DCS1800用の電力増幅回路102Bからの出力(出力信号、出力電力)を検出するための検出回路(出力検出回路)109Bとを有している。このうち、GSM900用の電力増幅回路102A(増幅段102A1〜102A3)と、DCS1800用の電力増幅回路102B(102B1〜102B3)と、バイアス回路103A,103Bと、検出回路109A,109とは、1つの半導体チップ(半導体装置、半導体増幅素子チップ、高周波用電力増幅素子チップ)2内に形成されている。また、図示は省略するけれども、増幅段102A1〜102A3間および増幅段102B1〜102B3間に整合回路(段間整合回路)を設けることもできる。   As shown in FIG. 1, the circuit configuration (amplifier circuit) of the RF power module 1 includes a power amplifier circuit 102A for GSM900 including three amplifier stages 102A1, 102A2, and 102A3, and three amplifier stages 102B1, 102B2, and 102B3. A power amplifier circuit 102B for DCS1800, a bias circuit 103A for applying a bias voltage to the amplifier stages 102A1 to 102A3 of the power amplifier circuit 102A, and a bias circuit for applying a bias voltage to the amplifier stages 102B1 to 102B3 of the power amplifier circuit 102B 103B, a power supply circuit 104A for generating a power supply voltage to be applied to the drain terminals of the output LDMOSFETs of the amplification stages 102A1 to 102A3 of the power amplification circuit 102A, and outputs for the amplification stages 102B1 to 102B3 of the power amplification circuit 102B LDM A power supply circuit 104B that generates a power supply voltage applied to the drain terminal of the SFET, a matching circuit 106A between the input terminal 105a for GSM900 and the power amplifier circuit 102A for GSM900 (first amplifier stage 102A1), and for GSM900 Matching circuit (output matching circuit) 108A between output terminal 107a of GSM900 and power amplifier circuit 102A for GSM900 (third amplifier stage 102A3), input terminal 105b for DCS1800 and power amplifier circuit 102B for DCS1800 (one stage) Matching circuit 106B between the second amplification stage 102B1), matching circuit (output matching circuit) 108B between the output terminal 107b for DCS1800 and the power amplification circuit 102B for DCS1800 (third amplification stage 102B3), and for GSM900 Output from the power amplification circuit 102A ( Detection circuit (output detection circuit) 109A for detecting a power signal and output power) and a detection circuit (output detection circuit) for detecting an output (output signal and output power) from the power amplification circuit 102B for DCS1800 109B. Among these, the power amplification circuit 102A (amplification stages 102A1 to 102A3) for GSM900, the power amplification circuit 102B (102B1 to 102B3) for DCS1800, the bias circuits 103A and 103B, and the detection circuits 109A and 109 are one. A semiconductor chip (semiconductor device, semiconductor amplification element chip, high frequency power amplification element chip) 2 is formed. Although not shown, a matching circuit (interstage matching circuit) may be provided between the amplification stages 102A1 to 102A3 and between the amplification stages 102B1 to 102B3.

RFパワーモジュール1のGSM900用の入力端子105aに入力されたRF入力信号は、整合回路106Aを経て半導体チップ2に入力され、半導体チップ2内の電力増幅回路102A、すなわち3つの増幅段102A1〜102A3で増幅されて半導体チップ2から出力され、整合回路108Aを経てGSM900用の出力端子107aからRF出力信号として出力される。また、RFパワーモジュール1のDCS1800用の入力端子105bに入力されたRF入力信号は、整合回路106Bを経て半導体チップ2に入力され、半導体チップ2内の電力増幅回路102B、すなわち3つの増幅段102B1〜102B3で増幅されて半導体チップ2から出力され、整合回路108Bを経てDCS1800用の出力端子107bからRF出力信号として出力される。また、RFパワーモジュール1のGSM900用のバイアス制御信号入力端子110aに入力されたバイアス制御信号は、バイアス回路103Aに入力され、このバイアス制御信号に基づいて電力増幅回路102Aの増幅段102A1〜102A3に印加するバイアス電圧が制御される。また、RFパワーモジュール1のDCS1800用のバイアス制御信号入力端子110bに入力されたバイアス制御信号は、バイアス回路103Bに入力され、このバイアス制御信号に基づいて電力増幅回路102Bの増幅段102B1〜102B3に印加するバイアス電圧が制御される。GSM900用の電力増幅回路102Aからの出力(出力信号、出力電力)は、検出回路109Aで検出され、検出回路109Aで検出された検出信号(出力電力検出信号)は、RFパワーモジュール1のGSM900用の出力検出信号の出力端子111aから出力される。DCS1800用の電力増幅回路102Bからの出力(出力信号、出力電力)は、検出回路109Bで検出され、検出回路109Bで検出された検出信号(出力電力検出信号)は、RFパワーモジュール1のDCS1800用の出力検出信号の出力端子111bから出力される。   The RF input signal input to the GSM900 input terminal 105a of the RF power module 1 is input to the semiconductor chip 2 through the matching circuit 106A, and is a power amplifier circuit 102A in the semiconductor chip 2, that is, three amplifier stages 102A1 to 102A3. And is output from the semiconductor chip 2 and output as an RF output signal from the output terminal 107a for GSM900 through the matching circuit 108A. Further, the RF input signal input to the DCS 1800 input terminal 105b of the RF power module 1 is input to the semiconductor chip 2 through the matching circuit 106B, and the power amplifier circuit 102B in the semiconductor chip 2, that is, the three amplification stages 102B1. Is amplified by −102B3 and output from the semiconductor chip 2, and is output as an RF output signal from the output terminal 107b for the DCS 1800 via the matching circuit 108B. Also, the bias control signal input to the bias control signal input terminal 110a for GSM900 of the RF power module 1 is input to the bias circuit 103A, and is input to the amplification stages 102A1 to 102A3 of the power amplifier circuit 102A based on the bias control signal. The bias voltage to be applied is controlled. Also, the bias control signal input to the bias control signal input terminal 110b for DCS 1800 of the RF power module 1 is input to the bias circuit 103B, and based on the bias control signal, the bias control signal is input to the amplification stages 102B1 to 102B3 of the power amplifier circuit 102B. The bias voltage to be applied is controlled. The output (output signal, output power) from the power amplification circuit 102A for GSM900 is detected by the detection circuit 109A, and the detection signal (output power detection signal) detected by the detection circuit 109A is for GSM900 of the RF power module 1. The output detection signal is output from the output terminal 111a. The output (output signal, output power) from the power amplifier circuit 102B for DCS 1800 is detected by the detection circuit 109B, and the detection signal (output power detection signal) detected by the detection circuit 109B is for the DCS 1800 of the RF power module 1. The output detection signal is output from the output terminal 111b.

上記電力増幅回路102A,102Bのそれぞれは、上記3段の増幅段102A1〜102A3,102B1〜102B3として、3個のnチャネル型LDMOSFETを順次従属接続した回路構成を有している。すなわち、各増幅段102A1,102A2,102A3,102B1,102B2,102B3がnチャネル型LDMOSFETにより形成され、3個のnチャネル型LDMOSFETが順次接続されて電力増幅回路102Aが形成され、3個のnチャネル型LDMOSFETが順次接続されて電力増幅回路102Bが形成される。   Each of the power amplifier circuits 102A and 102B has a circuit configuration in which three n-channel LDMOSFETs are sequentially connected in cascade as the three amplification stages 102A1 to 102A3 and 102B1 to 102B3. That is, each amplification stage 102A1, 102A2, 102A3, 102B1, 102B2, and 102B3 is formed by an n-channel type LDMOSFET, and three n-channel type LDMOSFETs are sequentially connected to form a power amplification circuit 102A. The type LDMOSFETs are sequentially connected to form a power amplifier circuit 102B.

上記のように、携帯電話などに用いられるRFパワーモジュールでは、RFパワーモジュール全体の出力電力を検出する検出回路が内蔵されている。この出力電力を検出する方式として、MOSFETを使用した検出回路を用いたMOSFET検波方式が考えられる。図33は、このMOSFET検波方式の検出回路を示す回路図である。図33のMOSFET検波方式の検出回路209AをRFパワーモジュールに内蔵させることで、RFパワーモジュールの電力増幅回路で増幅され出力される出力電力を、この検出回路によって検出することができる。しかしながら、図33に示されるようなMOSFET検波方式の検出回路209Aは、回路構成が複雑で規模が大きく、RFパワーモジュールの小型化に不利である。また、MOSFET検波方式の検出回路209Aは、信号制御用に用いられているMOSFET(CMOSFET)で構成しているので、増幅回路と共にシリコン基板上にモノリシック化することも考えられるが、回路構成が複雑で規模が大きいため、半導体チップの比較的大きな面積を占有し、半導体チップ自体が大型化してしまう。   As described above, an RF power module used in a mobile phone or the like incorporates a detection circuit that detects output power of the entire RF power module. As a method for detecting the output power, a MOSFET detection method using a detection circuit using a MOSFET can be considered. FIG. 33 is a circuit diagram showing this MOSFET detection type detection circuit. 33 is incorporated in the RF power module, the output power amplified and output by the power amplifier circuit of the RF power module can be detected by this detection circuit. However, the MOSFET detection type detection circuit 209A as shown in FIG. 33 has a complicated circuit configuration and a large scale, which is disadvantageous for miniaturization of the RF power module. Further, since the MOSFET detection type detection circuit 209A is composed of a MOSFET (CMOSFET) used for signal control, it may be monolithic on the silicon substrate together with the amplifier circuit, but the circuit configuration is complicated. Since the scale is large, it occupies a relatively large area of the semiconductor chip and the semiconductor chip itself becomes large.

RFパワーモジュールの出力電力を検出する他の方式として、ショットキバリアダイオード(Schottky Barrier Diode:SBD、ショットキーバリアダイオード)を使用したSBD検波方式が考えられる。図2は、このSBD検波方式の検出回路を示す回路図である。本実施の形態では、RFパワーモジュール1の検出回路109A,109Bは、図2に示されるようなSBD検波方式の検出回路を用いている。   As another method for detecting the output power of the RF power module, an SBD detection method using a Schottky Barrier Diode (SBD) can be considered. FIG. 2 is a circuit diagram showing a detection circuit of this SBD detection method. In the present embodiment, the detection circuits 109A and 109B of the RF power module 1 use detection circuits of the SBD detection system as shown in FIG.

図2に示されるようなSBD検波方式の検出回路109A,109BをRFパワーモジュール1に内蔵させることで、RFパワーモジュール1の電力増幅回路102A,102Bで増幅され出力される出力電力を、この検出回路109A,109Bによって高感度で検出することができる。また、マイクロ波帯などで動作させることから、PN接合ダイオードよりもターンオフ特性の良いショットキバリアダイオードを用いることが好ましい。   By incorporating detection circuits 109A and 109B of the SBD detection method as shown in FIG. 2 in the RF power module 1, the output power amplified and output by the power amplification circuits 102A and 102B of the RF power module 1 is detected. The circuits 109A and 109B can be detected with high sensitivity. In addition, a Schottky barrier diode having better turn-off characteristics than a PN junction diode is preferably used because it operates in a microwave band or the like.

図2に示されるようなSBD検波方式の検出回路109A,109Bは、ショットキバリアダイオード素子121、容量素子122および抵抗素子123により構成されている。もし、SBD検波方式の検出回路を構成するこれらの素子を、チップ部品(チップダイオード、チップコンデンサおよびチップ抵抗)などにより形成し、RFパワーモジュールを構成する配線基板(モジュール基板)上に搭載したとすると、RFパワーモジュールの平面寸法が大きくなり、RFパワーモジュールが大型化してしまう。   The detection circuits 109A and 109B of the SBD detection system as shown in FIG. 2 are composed of a Schottky barrier diode element 121, a capacitor element 122, and a resistance element 123. If these elements constituting the detection circuit of the SBD detection method are formed by chip components (chip diodes, chip capacitors, and chip resistors) and mounted on the wiring board (module board) constituting the RF power module. Then, the planar size of the RF power module is increased, and the RF power module is increased in size.

図3は、本発明者が検討した比較例のRFパワーモジュール201の構造を示す上面図(平面図)である。図3に示される比較例のRFパワーモジュール201は、配線基板203と、配線基板3上に搭載された半導体チップ202と、配線基板203上に搭載された受動部品(チップ部品)204とを有しており、半導体チップ202および受動部品204を含む配線基板203の上面は封止樹脂(図示せず)で封止されている。半導体チップ2の電極は、ボンディングワイヤ208を介して配線基板203の基板側端子212に電気的に接続されている。   FIG. 3 is a top view (plan view) showing a structure of a comparative RF power module 201 examined by the present inventors. The RF power module 201 of the comparative example shown in FIG. 3 has a wiring board 203, a semiconductor chip 202 mounted on the wiring board 3, and a passive component (chip part) 204 mounted on the wiring board 203. The upper surface of the wiring board 203 including the semiconductor chip 202 and the passive component 204 is sealed with a sealing resin (not shown). The electrodes of the semiconductor chip 2 are electrically connected to the board-side terminals 212 of the wiring board 203 via bonding wires 208.

図3の比較例のRFパワーモジュール201は、図1とほぼ同様の回路構成を有しているが、図3に示されるようなSBD検波方式の検出回路209Bが、検出回路209B用のチップSBD(チップショットキバリアダイオード)204aを含む配線基板203上に実装された受動部品204(図3において検出回路209Bを示す点線で囲まれた領域に搭載された受動部品204)により形成されている。半導体チップ202には、電力増幅回路102A,102Bは形成されているが、検出回路は形成されていない。このため、SBD検波方式の検出回路209B用の受動部品204を搭載するための領域が配線基板203に必要となり、その分、RFパワーモジュール201の平面寸法が大きくなり、RFパワーモジュール201が大型化してしまう。また、図3の比較例のRFパワーモジュール201では、SBD検波方式の検出回路209B用の受動部品204(チップSBD204a)は、電力増幅回路102A,102Bが形成された半導体チップ202から離れており、ボンディングワイヤ216および配線基板203の配線によって電気的に接続されているので、ボンディングワイヤ216および配線基板203の配線の寄生抵抗や寄生インダクタンスの影響を受けることになり、SBD検波方式の検出回路209Bの検出感度が低下する可能性がある。   The RF power module 201 of the comparative example of FIG. 3 has substantially the same circuit configuration as that of FIG. 1, but the detection circuit 209B of the SBD detection system as shown in FIG. 3 is a chip SBD for the detection circuit 209B. It is formed by a passive component 204 (passive component 204 mounted in a region surrounded by a dotted line indicating the detection circuit 209B in FIG. 3) mounted on the wiring board 203 including the (chip Schottky barrier diode) 204a. The semiconductor chip 202 is formed with power amplification circuits 102A and 102B, but no detection circuit is formed. For this reason, an area for mounting the passive component 204 for the detection circuit 209B of the SBD detection method is required on the wiring board 203, and accordingly, the planar size of the RF power module 201 is increased, and the RF power module 201 is increased in size. End up. Moreover, in the RF power module 201 of the comparative example of FIG. 3, the passive component 204 (chip SBD 204a) for the detection circuit 209B of the SBD detection method is separated from the semiconductor chip 202 on which the power amplification circuits 102A and 102B are formed. Since the bonding wire 216 and the wiring board 203 are electrically connected to each other, they are affected by the parasitic resistance and parasitic inductance of the bonding wire 216 and the wiring board 203, and the detection circuit 209B of the SBD detection method is used. The detection sensitivity may be reduced.

それに対して、本実施の形態は、電力増幅回路(102A,102B)とともに図2に示されるようなSBD検波方式の検出回路(検出回路109A,109B)も同じ半導体チップ2内に形成(集積化)し、この半導体チップ2を配線基板(モジュール基板)3に搭載して、RFパワーモジュール1を得るものである。   On the other hand, in this embodiment, the detection circuit (detection circuits 109A and 109B) of the SBD detection system as shown in FIG. 2 is formed (integrated) in the same semiconductor chip 2 together with the power amplification circuits (102A and 102B). The semiconductor chip 2 is mounted on a wiring board (module board) 3 to obtain the RF power module 1.

図4は、本実施の形態のRFパワーモジュール1の構造を示す上面図(平面図)であり、図5は本実施の形態のRFパワーモジュール1の概念的な断面図である。図4のA−A線の断面が、図5にほぼ対応し、図4は封止樹脂5を透視した状態が示されている。また、図4は上記図3に対応する平面図である。   FIG. 4 is a top view (plan view) showing the structure of the RF power module 1 of the present embodiment, and FIG. 5 is a conceptual cross-sectional view of the RF power module 1 of the present embodiment. 4 substantially corresponds to FIG. 5, and FIG. 4 shows a state in which the sealing resin 5 is seen through. FIG. 4 is a plan view corresponding to FIG.

図4および図5に示される本実施の形態のRFパワーモジュール1は、配線基板(多層基板、多層配線基板、モジュール基板)3と、配線基板3上に搭載(実装)された半導体チップ(半導体素子、能動素子)2と、配線基板3上に搭載(実装)された受動部品(受動素子、チップ部品)4と、半導体チップ2および受動部品4を含む配線基板3の上面を覆う封止樹脂(封止樹脂部)5とを有している。半導体チップ2および受動部品4は、配線基板3の導体層(伝送線路)に電気的に接続されている。また、RFパワーモジュール1は、例えば図示しない外部回路基板またはマザーボードなどに実装することもできる。   The RF power module 1 of the present embodiment shown in FIGS. 4 and 5 includes a wiring board (multilayer board, multilayer wiring board, module board) 3 and a semiconductor chip (semiconductor) mounted (mounted) on the wiring board 3. Element, active element) 2, a passive component (passive element, chip component) 4 mounted (mounted) on the wiring substrate 3, and a sealing resin covering the upper surface of the wiring substrate 3 including the semiconductor chip 2 and the passive component 4 (Sealing resin part) 5. The semiconductor chip 2 and the passive component 4 are electrically connected to the conductor layer (transmission line) of the wiring board 3. The RF power module 1 can also be mounted on, for example, an external circuit board (not shown) or a mother board.

配線基板3は、例えば、複数の絶縁層(誘電体層)11と、複数の導体層または配線層(図示せず)とを積層して一体化した多層基板(多層配線基板)である。図5では、4つの絶縁層11が積層されて配線基板3が形成されているが、積層される絶縁層11の数はこれに限定されるものではなく種々変更可能である。配線基板3の絶縁層11を形成する材料としては、例えばアルミナ(酸化アルミニウム、Al23)などのようなセラミック材料を用いることができる。この場合、配線基板3はセラミック多層基板である。配線基板3の絶縁層11の材料は、セラミック材料に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばガラスエポキシ樹脂などを用いても良い。 The wiring substrate 3 is, for example, a multilayer substrate (multilayer wiring substrate) in which a plurality of insulating layers (dielectric layers) 11 and a plurality of conductor layers or wiring layers (not shown) are stacked and integrated. In FIG. 5, the wiring substrate 3 is formed by stacking four insulating layers 11. However, the number of the insulating layers 11 to be stacked is not limited to this and can be variously changed. As a material for forming the insulating layer 11 of the wiring board 3, for example, a ceramic material such as alumina (aluminum oxide, Al 2 O 3 ) can be used. In this case, the wiring board 3 is a ceramic multilayer board. The material of the insulating layer 11 of the wiring board 3 is not limited to a ceramic material and can be variously changed. For example, a glass epoxy resin may be used.

配線基板3の上面(表面、主面、第1の主面)3a上と下面(裏面、主面)3b上と絶縁体層11間とには、配線形成用の導体層(配線層、配線パターン、導体パターン)が形成されている。配線基板3の最上層の導体層によって、配線基板3の上面3aに導電体からなる基板側端子(端子、電極、伝送線路、配線パターン)12aが形成され、配線基板3の最下層の導体層によって、配線基板3の下面3bに導電体からなる外部接続端子(端子、電極、モジュール電極)12bが形成されている。外部接続端子12bは、例えば、図1における入力端子105a,105b、出力端子107a,107b、バイアス制御信号入力端子110a,110bおよび出力検出信号の出力端子111a,111bなどに対応するものである。配線基板3の内部、すなわち絶縁体層11の間にも導体層(配線層、配線パターン、導体パターン)が形成されているが、図5では簡略化のために図示を省略している。また、配線基板3の導体層により形成される配線パターンのうち、基準電位供給用の配線パターン(例えば配線基板3の下面3bの基準電位供給用端子12cなど)は、絶縁体層11の配線形成面の大半の領域を覆うようなベタパターンで形成し、伝送線路用の配線パターンは帯状のパターンで形成することができる。   Between the upper surface (front surface, main surface, first main surface) 3a and lower surface (back surface, main surface) 3b of the wiring substrate 3 and between the insulator layers 11, a conductor layer (wiring layer, wiring for wiring formation) is formed. Pattern, conductor pattern). By the uppermost conductor layer of the wiring board 3, a board-side terminal (terminal, electrode, transmission line, wiring pattern) 12 a made of a conductor is formed on the upper surface 3 a of the wiring board 3, and the lowermost conductor layer of the wiring board 3. Thus, an external connection terminal (terminal, electrode, module electrode) 12b made of a conductor is formed on the lower surface 3b of the wiring board 3. The external connection terminal 12b corresponds to, for example, the input terminals 105a and 105b, the output terminals 107a and 107b, the bias control signal input terminals 110a and 110b, and the output detection signal output terminals 111a and 111b in FIG. A conductor layer (wiring layer, wiring pattern, conductor pattern) is also formed inside the wiring board 3, that is, between the insulator layers 11, but is not shown in FIG. 5 for simplification. Among the wiring patterns formed by the conductor layer of the wiring board 3, the wiring pattern for supplying the reference potential (for example, the reference potential supplying terminal 12 c on the lower surface 3 b of the wiring board 3) is used for forming the wiring of the insulator layer 11. A solid pattern that covers most of the surface area can be formed, and a wiring pattern for a transmission line can be formed as a strip pattern.

配線基板3を構成する各導体層(配線層)は、必要に応じて絶縁体層11に形成されたビアホール(スルーホール)13内の導体または導体膜を通じて電気的に接続されている。従って、配線基板3の上面3aの基板側端子12aは、必要に応じて配線基板3の上面3aおよび/または内部の配線層(絶縁体層11間の配線層)やビアホール13内の導体膜などを介して、配線基板3の下面3bの外部接続端子12bに電気的に接続されている。なお、ビアホール13のうち、半導体チップ2の下方に設けられたビアホール13aは、半導体チップ2で生じた熱を配線基板3の下面3b側に伝導させるためのサーマルビアとして機能することもできる。   Each conductor layer (wiring layer) constituting the wiring board 3 is electrically connected through a conductor or a conductor film in a via hole (through hole) 13 formed in the insulator layer 11 as necessary. Accordingly, the board-side terminal 12a on the upper surface 3a of the wiring board 3 is connected to the upper surface 3a of the wiring board 3 and / or an internal wiring layer (wiring layer between the insulator layers 11), a conductor film in the via hole 13 or the like as necessary. Is electrically connected to the external connection terminal 12b on the lower surface 3b of the wiring board 3. Of the via holes 13, the via holes 13 a provided below the semiconductor chip 2 can also function as thermal vias for conducting heat generated in the semiconductor chip 2 to the lower surface 3 b side of the wiring substrate 3.

半導体チップ2は、図1の回路ブロック図において半導体チップ2を示す点線で囲まれた回路構成に対応する半導体集積回路が形成された半導体チップ2である。本実施の形態では、半導体チップ2内(または半導体チップ2の表層部分)に、図2に示されるようなSBD検波方式の検出回路109A,109Bが、半導体集積回路の一部として形成されている。従って、半導体チップ2内(または表層部分)には、電力増幅回路102A,102B(の増幅段102A1〜102A3,102B1〜102B3)を構成するLDMOSFET素子と、電力増幅回路102A,102Bの出力電力を検出するための検出回路109A,109Bを構成するショットキバリアダイオード素子、容量(キャパシタ)素子および抵抗素子とを含む半導体集積回路が形成されている。すなわち、電力増幅回路102A,102B用のLDMOSFET素子と、検出回路109A,109B用のショットキバリアダイオード素子、容量素子および抵抗素子とが、同じ半導体チップ2内に形成されている。半導体チップ2は、例えば、単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)に半導体集積回路を形成した後、必要に応じて半導体基板の裏面研削を行ってから、ダイシングなどにより半導体基板を各半導体チップ2に分離したものである。   The semiconductor chip 2 is a semiconductor chip 2 on which a semiconductor integrated circuit corresponding to a circuit configuration surrounded by a dotted line indicating the semiconductor chip 2 in the circuit block diagram of FIG. 1 is formed. In the present embodiment, detection circuits 109A and 109B of the SBD detection system as shown in FIG. 2 are formed as part of the semiconductor integrated circuit in the semiconductor chip 2 (or the surface layer portion of the semiconductor chip 2). . Therefore, in the semiconductor chip 2 (or the surface layer portion), the LDMOSFET elements constituting the power amplification circuits 102A and 102B (the amplification stages 102A1 to 102A3 and 102B1 to 102B3) and the output power of the power amplification circuits 102A and 102B are detected. Thus, a semiconductor integrated circuit including Schottky barrier diode elements, capacitance (capacitor) elements, and resistance elements that form detection circuits 109A and 109B is formed. That is, the LDMOSFET elements for the power amplifier circuits 102A and 102B and the Schottky barrier diode elements, the capacitor elements, and the resistor elements for the detection circuits 109A and 109B are formed in the same semiconductor chip 2. For example, the semiconductor chip 2 is formed by forming a semiconductor integrated circuit on a semiconductor substrate (semiconductor wafer) made of, for example, single crystal silicon, and then grinding the back surface of the semiconductor substrate as necessary, and then dicing or the like. The chip 2 is separated.

配線基板3の半導体チップ2搭載領域には、キャビティと称する平面矩形状の窪み(凹部)14が設けられており、半導体チップ2は配線基板3の窪み14の底面の導体層14aに、例えば半田15などの接合材(接着剤)によりフェイスアップでダイボンディングされている。半導体チップ2のダイボンディングには、半田15の代わりに銀ペーストなどを用いることもできる。半導体チップ2の表面(上面)に形成された電極(ボンディングパッド)2aは、ボンディングワイヤ8を介して配線基板3の上面3aの基板側端子12aに電気的に接続されている。また、半導体チップ2の裏面には裏面電極2b(後述する裏面電極89に対応)が形成されており、この半導体チップ2の裏面電極2bは、配線基板3の窪み14の底面の導体層14aに半田15などの接合材により接続(接合)され、更にビアホール13内の導体膜などを介して、配線基板3の下面3bの基準電位供給用端子12cに電気的に接続されている。   In the semiconductor chip 2 mounting region of the wiring board 3, a planar rectangular recess (recess) 14 called a cavity is provided, and the semiconductor chip 2 is placed on, for example, a solder layer 14 a on the bottom surface of the recess 14 of the wiring board 3. Die bonding is performed face up with a bonding material (adhesive) such as 15. For die bonding of the semiconductor chip 2, silver paste or the like can be used instead of the solder 15. An electrode (bonding pad) 2 a formed on the surface (upper surface) of the semiconductor chip 2 is electrically connected to a substrate-side terminal 12 a on the upper surface 3 a of the wiring substrate 3 via a bonding wire 8. Further, a back surface electrode 2 b (corresponding to a back surface electrode 89 described later) is formed on the back surface of the semiconductor chip 2, and the back surface electrode 2 b of the semiconductor chip 2 is formed on the conductor layer 14 a on the bottom surface of the recess 14 of the wiring substrate 3. They are connected (bonded) by a bonding material such as solder 15, and are further electrically connected to a reference potential supply terminal 12 c on the lower surface 3 b of the wiring substrate 3 through a conductor film or the like in the via hole 13.

受動部品4は、抵抗素子(例えばチップ抵抗)、容量素子(例えばチップコンデンサ)またはインダクタ素子(例えばチップインダクタ)などの受動素子からなり、例えばチップ部品からなる。受動部品4は、配線基板3の上面3aの基板側端子12aに半田17などの導電性の良い接合材(接着剤)により実装されている。半導体チップ2または受動部品4が電気的に接続された配線基板3の上面3aの基板側端子12aは、配線基板2の内部の配線層やビアホール13内の導体膜などを介して、配線基板3の下面3bの外部接続端子12bに電気的に接続されている。また、本実施の形態では、検出回路109A,109B用のショットキバリアダイオード素子は半導体チップ2内に形成しているので、半導体チップ2内に形成されたショットキバリアダイオード以外のショットキバリアダイオード素子は、配線基板3の上面3a上には搭載されていない。   The passive component 4 includes a passive element such as a resistance element (for example, a chip resistor), a capacitance element (for example, a chip capacitor), or an inductor element (for example, a chip inductor), and includes, for example, a chip component. The passive component 4 is mounted on a board-side terminal 12 a on the upper surface 3 a of the wiring board 3 by a bonding material (adhesive) having good conductivity such as solder 17. The board-side terminal 12a on the upper surface 3a of the wiring board 3 to which the semiconductor chip 2 or the passive component 4 is electrically connected is connected to the wiring board 3 via a wiring layer inside the wiring board 2, a conductor film in the via hole 13, or the like. Is electrically connected to the external connection terminal 12b on the lower surface 3b of the. In the present embodiment, since the Schottky barrier diode elements for the detection circuits 109A and 109B are formed in the semiconductor chip 2, Schottky barrier diode elements other than the Schottky barrier diode formed in the semiconductor chip 2 are It is not mounted on the upper surface 3 a of the wiring board 3.

封止樹脂5は、半導体チップ2、受動部品4およびボンディングワイヤ8を覆うように配線基板3上に形成されている。封止樹脂5は、例えばエポキシ樹脂などの樹脂材料からなり、フィラーなどを含有することもできる。   The sealing resin 5 is formed on the wiring substrate 3 so as to cover the semiconductor chip 2, the passive component 4 and the bonding wire 8. The sealing resin 5 is made of, for example, a resin material such as an epoxy resin, and can contain a filler.

本実施の形態では、上記のように、電力増幅回路102A,102Bとともに、ショットキバリアダイオードを使用したSBD検波方式の検出回路109A,109Bも半導体チップ2内(または表層部分)に形成している。すなわち、電力増幅回路102A,102Bを構成するLDMOSFET素子と、検出回路109A,109B用を構成するショットキバリアダイオード素子、キャパシタ素子および抵抗素子とを、半導体チップ2に形成される半導体集積回路の一部として形成している。このため、SBD検波方式の検出回路109A,109B用の部品を半導体チップ2外部の配線基板3上に搭載する必要がない。従って、RFパワーモジュール1の平面寸法を小さくすることができ、RFパワーモジュール1の小型化が可能になる。例えば、図3の比較例のRFパワーモジュール201に比較して、図4および図5の本実施の形態のRFパワーモジュール1の平面寸法を(検出回路209B用の配線基板領域に対応する分だけ)小さくすることができる。また、半導体チップ2に電力増幅回路102A,102BとSBD検波方式の検出回路109A,109Bとを集積化しているので、増幅素子であるLDMOSFETのすぐ近くにSBD検波方式の検出回路109A,109Bを配置することが可能となり、検出回路109A,109Bがボンディングワイヤ8や配線基板3の配線の寄生抵抗や寄生インダクタンスの影響を受けにくく、ロスが少なく、外乱の影響を受けにくい構造とすることができる。   In the present embodiment, as described above, the detection circuits 109A and 109B of the SBD detection method using the Schottky barrier diode are also formed in the semiconductor chip 2 (or the surface layer portion) together with the power amplifier circuits 102A and 102B. That is, a part of a semiconductor integrated circuit in which the LDMOSFET elements constituting the power amplifier circuits 102A and 102B and the Schottky barrier diode elements, capacitor elements and resistor elements constituting the detection circuits 109A and 109B are formed on the semiconductor chip 2 It is formed as. For this reason, it is not necessary to mount the components for the detection circuits 109A and 109B of the SBD detection method on the wiring substrate 3 outside the semiconductor chip 2. Therefore, the planar size of the RF power module 1 can be reduced, and the RF power module 1 can be downsized. For example, as compared with the RF power module 201 of the comparative example of FIG. 3, the planar dimensions of the RF power module 1 of the present embodiment of FIGS. 4 and 5 are equivalent to the wiring board region for the detection circuit 209B. ) Can be small. Since the power amplifier circuits 102A and 102B and the SBD detection system detection circuits 109A and 109B are integrated on the semiconductor chip 2, the SBD detection system detection circuits 109A and 109B are arranged in the immediate vicinity of the LDMOSFET which is an amplification element. Thus, the detection circuits 109A and 109B are less susceptible to the parasitic resistance and parasitic inductance of the bonding wire 8 and the wiring of the wiring board 3, and the loss is small and the structure is less susceptible to the disturbance.

次に、本実施の形態の半導体装置(上記半導体チップ2に対応)の構造を図面を参照して説明する。図6は、本実施の形態の半導体装置(上記半導体チップ2に対応)の要部断面図である。   Next, the structure of the semiconductor device of the present embodiment (corresponding to the semiconductor chip 2) will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the semiconductor device (corresponding to the semiconductor chip 2) of the present embodiment.

図6に示される本実施の形態の半導体装置は、上記電力増幅回路102A,102Bや検出回路109A,109Bが形成された半導体チップ2に対応しており、本実施の形態の半導体装置が形成される半導体基板21は、例えば、LDMOSFET(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor、横方向拡散MOSFET)が形成されるLDMOSFET形成領域21A、ショットキバリアダイオード素子が形成されるSBD形成領域21B、容量(キャパシタ)素子が形成されるキャパシタ形成領域21Cおよび抵抗素子が形成される抵抗素子形成領域21Dを有している。LDMOSFET形成領域21Aに形成されるLDMOSFETは、上記電力増幅回路102A,102B(の各増幅段102A1〜102A3,102B1〜102B3)を構成するLDMOSFETに対応し、SBD形成領域21Bに形成されるショットキバリアダイオード素子は、上記検出回路109A,109Bを構成するショットキバリアダイオード素子に対応し、キャパシタ形成領域21Cに形成される容量素子は、上記検出回路109A,109Bを構成する容量素子に対応し、抵抗素子形成領域21Dに形成される抵抗素子は、上記検出回路109A,109Bを構成する抵抗素子に対応する。   The semiconductor device of the present embodiment shown in FIG. 6 corresponds to the semiconductor chip 2 on which the power amplifier circuits 102A and 102B and the detection circuits 109A and 109B are formed, and the semiconductor device of the present embodiment is formed. The semiconductor substrate 21 includes, for example, an LDMOSFET formation region 21A where an LDMOSFET (Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) is formed, an SBD formation region 21B where a Schottky barrier diode element is formed, and a capacitance ( The capacitor has a capacitor formation region 21C in which elements are formed and a resistance element formation region 21D in which resistance elements are formed. The LDMOSFET formed in the LDMOSFET formation region 21A corresponds to the LDMOSFET constituting the power amplification circuits 102A and 102B (the respective amplification stages 102A1 to 102A3 and 102B1 to 102B3), and is a Schottky barrier diode formed in the SBD formation region 21B. The element corresponds to the Schottky barrier diode element that constitutes the detection circuits 109A and 109B, and the capacitive element formed in the capacitor forming region 21C corresponds to the capacitive element that constitutes the detection circuits 109A and 109B. The resistance elements formed in the region 21D correspond to the resistance elements constituting the detection circuits 109A and 109B.

図6に示されるように、例えばp+型のシリコン(Si)単結晶からなり、その抵抗率(比抵抗)が例えば1〜10mΩ・cm程度の低抵抗基板とされている半導体基板(以下、単に基板という)21の主面上には、例えば抵抗率(比抵抗)が20Ωcm程度で膜厚が2μm程度のp型単結晶シリコンからなるエピタキシャル層22が形成されている。エピタキシャル層22の不純物濃度は基板21の不純物濃度よりも低く、エピタキシャル層22の抵抗率は基板21の抵抗率よりも高い。エピタキシャル層22の主面には、絶縁体からなる素子分離領域25が形成され、各素子間を電気的に分離している。 As shown in FIG. 6, a semiconductor substrate (hereinafter referred to as a low resistance substrate) made of, for example, a p + type silicon (Si) single crystal and having a resistivity (specific resistance) of about 1 to 10 mΩ · cm, for example. An epitaxial layer 22 made of p-type single crystal silicon having a resistivity (specific resistance) of about 20 Ωcm and a film thickness of about 2 μm is formed on the main surface of the substrate 21. The impurity concentration of the epitaxial layer 22 is lower than the impurity concentration of the substrate 21, and the resistivity of the epitaxial layer 22 is higher than the resistivity of the substrate 21. An element isolation region 25 made of an insulator is formed on the main surface of the epitaxial layer 22 to electrically isolate each element.

LDMOSFET形成領域21Aのエピタキシャル層22の主面の一部には、p型ウエル26が形成されている。このp型ウエル26は、LDMOSFETのドレインからソースへの空乏層の延びを抑えるパンチスルーストッパとしての機能を有している。p型ウエル26の表面には、酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜28を介してLDMOSFETのゲート電極32が形成されている。ゲート電極32は、例えばn型多結晶シリコン膜29とタングステンシリサイド(WSiX)膜のような金属シリサイド膜30との積層膜からなる。ゲート電極32の下部のp型ウエル26は、LDMOSFETのチャネルが形成される領域となる。ゲート電極32の側壁には、酸化シリコンなどからなるサイドウォールスペーサ38が形成されている。 A p-type well 26 is formed on a part of the main surface of the epitaxial layer 22 in the LDMOSFET formation region 21A. The p-type well 26 has a function as a punch-through stopper that suppresses the extension of the depletion layer from the drain to the source of the LDMOSFET. On the surface of the p-type well 26, a gate electrode 32 of the LDMOSFET is formed via a gate insulating film 28 made of silicon oxide or the like. The gate electrode 32 is formed of a laminated film of, for example, an n-type polycrystalline silicon film 29 and a metal silicide film 30 such as a tungsten silicide (WSi x ) film. The p-type well 26 below the gate electrode 32 is a region where the channel of the LDMOSFET is formed. Sidewall spacers 38 made of silicon oxide or the like are formed on the side walls of the gate electrode 32.

LDMOSFET形成領域21Aにおいて、エピタキシャル層22の内部のチャネル形成領域を挟んで互いに離間する領域には、LDMOSFETのソース、ドレインが形成されている。ドレインは、チャネル形成領域に接するn-型オフセットドレイン領域(第1低濃度領域)35と、このn-型オフセットドレイン領域35に接し、チャネル形成領域から離間して形成されたn型オフセットドレイン領域(第2低濃度領域)39と、n型オフセットドレイン領域39に接し、チャネル形成領域からさらに離間して形成されたn+型ドレイン領域(高濃度オフセット領域)42とからなる。これらn-型オフセットドレイン領域35、n型オフセットドレイン領域39およびn+型ドレイン領域領域42のうち、ゲート電極32に最も近いn-型オフセットドレイン領域35は不純物濃度が最も低く、ゲート電極32から最も離間したn+型ドレイン領域42は不純物濃度が最も高い。n-型オフセットドレイン領域35は、ゲート電極32に対して自己整合で形成され、n型オフセットドレイン領域39は、ゲート電極32の側壁のサイドウォールスペーサ38に対して自己整合で形成されている。 In the LDMOSFET formation region 21A, the source and drain of the LDMOSFET are formed in regions separated from each other across the channel formation region inside the epitaxial layer 22. Drain, n contact with the channel forming region - -type offset drain region (first low-concentration region) 35, the n - -type offset drain region 35 in contact with, n-type offset drain region formed apart from the channel forming region (Second low concentration region) 39 and an n + type drain region (high concentration offset region) 42 formed in contact with the n type offset drain region 39 and further away from the channel formation region. Of these n -type offset drain region 35, n-type offset drain region 39, and n + -type drain region region 42, the n -type offset drain region 35 closest to the gate electrode 32 has the lowest impurity concentration. The n + -type drain region 42 that is farthest away has the highest impurity concentration. The n type offset drain region 35 is formed in self alignment with the gate electrode 32, and the n type offset drain region 39 is formed in self alignment with the sidewall spacer 38 on the side wall of the gate electrode 32.

このように、LDMOSFET形成領域21Aに形成されるLDMOSFETは、ゲート電極32とn+型ドレイン領域42との間に介在するオフセットドレイン領域を二重オフセット構造とし、ゲート電極32に最も近いn-型オフセットドレイン領域35の不純物濃度を相対的に低く、ゲート電極32から離間したn型オフセットドレイン領域39の不純物濃度を相対的に高くしている。この構造により、ゲート電極32とドレインとの間に空乏層が広がるようになる結果、ゲート電極32とその近傍のn-型オフセットドレイン領域35との間に形成される帰還容量(Cgd)は小さくなる。また、n型オフセットドレイン領域39の不純物濃度が高いことから、LDMOSのオン抵抗(Ron)も小さくなる。n型オフセットドレイン領域39は、ゲート電極32から離間した位置に形成されているために、帰還容量(Cgd)に及ぼす影響は僅かである。このため、オン抵抗(Ron)と帰還容量(Cgd)を共に小さくすることができるので、電力増幅回路の電力付加効率を向上させることができる。 As described above, the LDMOSFET formed in the LDMOSFET formation region 21A has an offset drain region interposed between the gate electrode 32 and the n + -type drain region 42 having a double offset structure, and the n -type closest to the gate electrode 32. The impurity concentration of the offset drain region 35 is relatively low, and the impurity concentration of the n-type offset drain region 39 spaced from the gate electrode 32 is relatively high. As a result of this structure, a depletion layer spreads between the gate electrode 32 and the drain, so that the feedback capacitance (Cgd) formed between the gate electrode 32 and the n -type offset drain region 35 in the vicinity thereof is small. Become. Further, since the impurity concentration of the n-type offset drain region 39 is high, the on-resistance (Ron) of the LDMOS is also reduced. Since the n-type offset drain region 39 is formed at a position separated from the gate electrode 32, the influence on the feedback capacitance (Cgd) is small. For this reason, both the on-resistance (Ron) and the feedback capacitance (Cgd) can be reduced, so that the power added efficiency of the power amplifier circuit can be improved.

一方、LDMOSFET形成領域21Aに形成されるLDMOSFETのソースは、チャネル形成領域に接するn-型ソース領域(低濃度領域)36と、このn-型ソース領域36に接し、チャネル形成領域から離間して形成されたn+型ソース領域(高濃度領域)43とからなる。チャネル形成領域に接するn-型ソース領域36は、チャネル形成領域から離間したn+型ソース領域43に較べて不純物濃度が低く、かつ浅く形成されている。また、n-型ソース領域36の下部には、ソースからチャネル形成領域への不純物の広がりを抑制し、さらに短チャネル効果を抑制するためのp型ハロー領域37が形成されている。n-型ソース領域36は、ゲート電極32に対して自己整合で形成され、n+型ソース領域43は、ゲート電極32の側壁のサイドウォールスペーサ38に対して自己整合で形成されている。 On the other hand, the source of the LDMOSFET formed in the LDMOSFET formation region 21A is in contact with the n -type source region (low concentration region) 36 in contact with the channel formation region and the n -type source region 36 and is separated from the channel formation region. The n + type source region (high concentration region) 43 is formed. The n type source region 36 that is in contact with the channel formation region has a lower impurity concentration and is shallower than the n + type source region 43 that is separated from the channel formation region. A p-type halo region 37 is formed below the n -type source region 36 to suppress the spread of impurities from the source to the channel formation region and further suppress the short channel effect. The n type source region 36 is formed in self alignment with the gate electrode 32, and the n + type source region 43 is formed in self alignment with the sidewall spacer 38 on the side wall of the gate electrode 32.

LDMOSFET形成領域21Aにおいて、n+型ソース領域43の端部(n-型ソース領域36と接する側と反対側の端部)には、n+型ソース領域43と隣り合うようにp型打抜き層24が形成されている。このp型打抜き層24の表面近傍には、p型打抜き層24の表面を低抵抗化するためのp+型半導体領域46が形成されている。p型打抜き層24は、LDMOSFETのソースと基板21とを接続するための導電層であり、エピタキシャル層22に形成した溝23の内部に埋め込んだp型多結晶シリコン膜により形成されている。溝23はエピタキシャル層22を貫通しており、p型打抜き層24の底部は基板21に到達している。またp型打抜き層24は、溝23の内部に埋め込んだp型多結晶シリコン膜のかわりに高濃度かつ高エネルギーのp形不純物のイオン注入により形成してもよい。 In LDMOSFET formation region 21A, the end portion of the n + -type source region 43 - in the (n type end portions of the source region 36 and the contact side opposite), p-type punched layer so as to be adjacent to the n + -type source region 43 24 is formed. A p + type semiconductor region 46 for reducing the resistance of the surface of the p-type punching layer 24 is formed near the surface of the p-type punching layer 24. The p-type punching layer 24 is a conductive layer for connecting the source of the LDMOSFET and the substrate 21, and is formed of a p-type polycrystalline silicon film embedded in the groove 23 formed in the epitaxial layer 22. The groove 23 penetrates the epitaxial layer 22, and the bottom of the p-type punching layer 24 reaches the substrate 21. Further, the p-type punch layer 24 may be formed by ion implantation of a high-concentration and high-energy p-type impurity instead of the p-type polycrystalline silicon film embedded in the trench 23.

SBD形成領域21Bのエピタキシャル層22には、n型ウエル27が形成されている。n型ウエル27には、n型ウエル27よりも不純物濃度が高いn+型半導体領域(n+型不純物拡散層、n+型カソード領域)44が複数形成されている。複数のn+型半導体領域44の間のn型ウエル27上に、例えばタングステン(W)などの金属材料からなる複数のショットキ電極(金属電極、アノード領域、アノード電極)52が形成されている。すなわち、隣り合うn+型半導体領域のn型ウエル27上に、ショットキ電極52が形成されている。各ショットキ電極52とn型ウエル27との間には、ショットキ接合が形成されている。すなわち、ショットキ電極52がアノード領域となり、n型ウエル27がカソード領域となる。n型ウエル27の不純物濃度は、ショットキ電極52との間にショットキ接合を形成できるような不純物濃度に調整されている。また、ショットキ電極52とn型ウエル27とが接触した領域(ショットキ接合部またはショットキ接合面)は、リーク防止用のp+型ガードリング層(p+型半導体領域)47によって囲まれており、p+型ガードリング層47の内側のn型ウエル27とショットキ電極52の下面とが接触してその間にショットキ接合が形成される。ショットキ電極52の下面の端部領域はp+型ガードリング層47とオーバーラップして接触している。 An n-type well 27 is formed in the epitaxial layer 22 of the SBD formation region 21B. In the n-type well 27, a plurality of n + -type semiconductor regions (n + -type impurity diffusion layers, n + -type cathode regions) 44 having an impurity concentration higher than that of the n-type well 27 are formed. A plurality of Schottky electrodes (metal electrode, anode region, anode electrode) 52 made of a metal material such as tungsten (W) is formed on the n-type well 27 between the plurality of n + -type semiconductor regions 44. That is, the Schottky electrode 52 is formed on the n-type well 27 in the adjacent n + -type semiconductor region. A Schottky junction is formed between each Schottky electrode 52 and the n-type well 27. That is, the Schottky electrode 52 becomes an anode region, and the n-type well 27 becomes a cathode region. The impurity concentration of the n-type well 27 is adjusted to such an impurity concentration that a Schottky junction can be formed with the Schottky electrode 52. A region where the Schottky electrode 52 and the n-type well 27 are in contact (Schottky junction or Schottky junction surface) is surrounded by a p + -type guard ring layer (p + -type semiconductor region) 47 for preventing leakage, The n-type well 27 inside the p + -type guard ring layer 47 and the lower surface of the Schottky electrode 52 come into contact with each other, and a Schottky junction is formed therebetween. The end region on the lower surface of the Schottky electrode 52 is in contact with the p + -type guard ring layer 47 so as to overlap.

抵抗素子形成領域21Dの素子分離領域25の上部には、不純物を導入したシリコン膜、例えばn型多結晶シリコン膜(リン(P)などのn型の不純物をドープ(導入)した多結晶シリコン膜)からなる抵抗素子33が形成されている。   Over the element isolation region 25 of the resistance element formation region 21D, a silicon film into which an impurity has been introduced, for example, an n-type polycrystalline silicon film (a polycrystalline silicon film doped with (introduced with) an n-type impurity such as phosphorus (P)) ) Is formed.

エピタキシャル層22上には、ゲート電極32、ショットキ電極52および抵抗素子33を覆うように、相対的に薄い窒化シリコン膜とその上の相対的に厚い酸化シリコン膜とからなる絶縁膜(層間絶縁膜)61が形成されている。絶縁膜61にはコンタクトホール(開口部)62が形成されており、コンタクトホール62内にはタングステン(W)膜を主体とする導電膜からなるプラグ(導体部)63が形成されている。プラグ63は、LDMOSFET形成領域21Aのn+型ドレイン領域42、n+型ソース領域43、p型打抜き層24(p+型半導体領域46)、SBD形成領域21Bの複数のn+型半導体領域44、複数のショットキ電極52、および抵抗素子形成領域21Dの抵抗素子33の両端部の上部に形成され、それらに電気的に接続されている。 On the epitaxial layer 22, an insulating film (interlayer insulating film) composed of a relatively thin silicon nitride film and a relatively thick silicon oxide film thereon so as to cover the gate electrode 32, the Schottky electrode 52, and the resistance element 33. ) 61 is formed. A contact hole (opening) 62 is formed in the insulating film 61, and a plug (conductor portion) 63 made of a conductive film mainly composed of a tungsten (W) film is formed in the contact hole 62. The plug 63 includes an n + -type drain region 42, an n + -type source region 43 in the LDMOSFET formation region 21A, a p-type punching layer 24 (p + -type semiconductor region 46), and a plurality of n + -type semiconductor regions 44 in the SBD formation region 21B. The plurality of Schottky electrodes 52 and the resistive element 33 in the resistive element forming region 21D are formed on upper ends of the resistive elements 33 and are electrically connected thereto.

プラグ63が埋め込まれた絶縁膜61上には、酸化シリコン膜などからなる絶縁膜64が形成されている。絶縁膜64には配線溝(開口部、配線開口部)65が形成されており、配線溝65内にはタングステン(W)膜などを主体とする導電膜からなる配線(第1層配線)66が形成されている。配線66はプラグ63と電気的に接続されている。   An insulating film 64 made of a silicon oxide film or the like is formed on the insulating film 61 in which the plug 63 is embedded. A wiring groove (opening, wiring opening) 65 is formed in the insulating film 64, and a wiring (first layer wiring) 66 made of a conductive film mainly composed of a tungsten (W) film or the like is formed in the wiring groove 65. Is formed. The wiring 66 is electrically connected to the plug 63.

配線66のうちのソース電極71は、プラグ63を介してLDMOSFETのソース(n+型ソース領域43)に電気的に接続されるとともに、プラグ63を介してp型打抜き層24(p+型半導体領域46)に電気的に接続され、p型打抜き層24を介して更に基板21(および後述の裏面電極89)に電気的に接続されている。従って、LDMOSFETのソース(n+型ソース領域43)は、プラグ63、ソース電極71およびプラグ63を介して、p型打抜き層24(p+型半導体領域46)に電気的に接続され、更にp型打抜き層24を介して基板21(および後述の裏面電極89)に電気的に接続される。また、配線66のうちのドレイン電極72は、プラグ63を介してLDMOSFETのドレイン(n+型ドレイン領域42)に電気的に接続されている。また、配線66のうちのカソード電極73は、プラグ63を介してSBD形成領域21Bの複数のn+型半導体領域44に電気的に接続されている。また、配線66のうちのアノード電極74は、プラグ63を介してSBD形成領域21Bの複数のショットキ電極52に電気的に接続されている。また、配線66のうちのキャパシタ形成領域21Cに形成された下部電極75は、MIM(Metal Insulator Metal)型の容量素子(MIMキャパシタ)87の下部電極となる。 The source electrode 71 of the wiring 66 is electrically connected to the source (n + type source region 43) of the LDMOSFET via the plug 63 and is also connected to the p type punching layer 24 (p + type semiconductor) via the plug 63. It is electrically connected to the region 46), and is further electrically connected to the substrate 21 (and a back electrode 89 described later) via the p-type punching layer 24. Therefore, the source (n + type source region 43) of the LDMOSFET is electrically connected to the p type punching layer 24 (p + type semiconductor region 46) via the plug 63, the source electrode 71 and the plug 63, and further p It is electrically connected to the substrate 21 (and a back electrode 89 described later) through the die punching layer 24. Further, the drain electrode 72 of the wiring 66 is electrically connected to the drain (n + type drain region 42) of the LDMOSFET through the plug 63. Further, the cathode electrode 73 in the wiring 66 is electrically connected to the plurality of n + type semiconductor regions 44 in the SBD formation region 21 </ b> B through the plug 63. The anode electrode 74 in the wiring 66 is electrically connected to the plurality of Schottky electrodes 52 in the SBD formation region 21 </ b> B through the plug 63. In addition, the lower electrode 75 formed in the capacitor formation region 21 </ b> C of the wiring 66 serves as a lower electrode of a MIM (Metal Insulator Metal) type capacitive element (MIM capacitor) 87.

複数のショットキ電極52はプラグ63およびアノード電極74を介して互いに電気的に接続され、複数のn+型半導体領域44はプラグ63およびカソード電極73によって互いに電気的に接続されており、それによって複数のショットキ電極52とn型ウエル27との間に形成された複数のショットキ接合部は並列に接続されて、ショットキダイオード素子がSBD形成領域21Bに形成されている。ショットキバリアダイオード素子は、Siからなるn型ウエル27と金属電極であるショットキ電極52との仕事関数の差によってダイオード特性(整流特性)を得ることができる。本実施の形態では、複数のショットキ電極52により形成された複数のショットキ接合部を並列に接続してショットキダイオード素子を形成し、隣り合うショットキ接合部間のn+型半導体領域44にプラグ63を介してカソード電極73を電気的に接続することで、寄生抵抗を増大させることなくショットキ接合のトータル面積を増大させることができる。 The plurality of Schottky electrodes 52 are electrically connected to each other via the plug 63 and the anode electrode 74, and the plurality of n + type semiconductor regions 44 are electrically connected to each other by the plug 63 and the cathode electrode 73, thereby A plurality of Schottky junctions formed between the Schottky electrode 52 and the n-type well 27 are connected in parallel, and a Schottky diode element is formed in the SBD formation region 21B. The Schottky barrier diode element can obtain diode characteristics (rectification characteristics) by the difference in work function between the n-type well 27 made of Si and the Schottky electrode 52 which is a metal electrode. In this embodiment, a plurality of Schottky junctions formed by a plurality of Schottky electrodes 52 are connected in parallel to form a Schottky diode element, and a plug 63 is connected to the n + type semiconductor region 44 between adjacent Schottky junctions. By electrically connecting the cathode electrode 73 via the Schottky junction, the total area of the Schottky junction can be increased without increasing the parasitic resistance.

また、SBD形成領域21Bに形成されたショットキダイオード素子は、LDMOSFET形成領域21AのLDMOSFET素子に直接接続されているような構造ではなく、基板21(のLDMOSFET素子やショットキダイオード素子を形成する側の主面)に形成される他の受動素子(ショットキダイオード以外の受動素子、例えば容量素子87や抵抗素子33)を介してLDMOSFET形成領域21AのLDMOSFET素子に電気的に接続されている。このため、ショットキダイオード素子のアノード電極74またはカソード電極73は、基板21(のLDMOSFET素子やショットキダイオード素子を形成する側の主面)に形成された他の受動素子(ショットキダイオード以外の受動素子、例えば容量素子87や抵抗素子33)に電気的に接続されている。   Also, the Schottky diode element formed in the SBD formation region 21B is not directly connected to the LDMOSFET element in the LDMOSFET formation region 21A, but is the main substrate on the side where the LDMOSFET element or the Schottky diode element is formed. Is electrically connected to the LDMOSFET element in the LDMOSFET formation region 21A via other passive elements formed on the surface) (passive elements other than Schottky diodes, such as the capacitive element 87 and the resistive element 33). Therefore, the anode electrode 74 or the cathode electrode 73 of the Schottky diode element is another passive element (passive element other than the Schottky diode) formed on the substrate 21 (the main surface on the side where the LDMOSFET element or the Schottky diode element is formed) For example, it is electrically connected to the capacitor element 87 and the resistor element 33).

配線66が埋め込まれた絶縁膜64上には、酸化シリコン膜などからなる絶縁膜81が形成されている。キャパシタ形成領域21Cの絶縁膜81には開口部82が形成されており、開口部82から露出する下部電極75上にはMIM型の容量素子87の容量絶縁膜として機能する絶縁膜83が形成されている。また、絶縁膜64には、その底部で配線66を露出する開口部84も形成されている。   An insulating film 81 made of a silicon oxide film or the like is formed on the insulating film 64 in which the wiring 66 is embedded. An opening 82 is formed in the insulating film 81 in the capacitor forming region 21 </ b> C, and an insulating film 83 that functions as a capacitor insulating film of the MIM type capacitive element 87 is formed on the lower electrode 75 exposed from the opening 82. ing. The insulating film 64 also has an opening 84 that exposes the wiring 66 at the bottom.

配線66には、絶縁膜81上に形成された第2層配線としての配線85が、開口部84を介して接続されている。配線85は、例えばアルミニウム(Al)合金膜を主体とする導電膜で構成されている。キャパシタ形成領域21Cでは、下部電極75上に絶縁膜83を介して形成された上部電極86により、MIM型の容量素子87が形成されている。   A wiring 85 as a second layer wiring formed on the insulating film 81 is connected to the wiring 66 through the opening 84. The wiring 85 is made of a conductive film mainly composed of, for example, an aluminum (Al) alloy film. In the capacitor forming region 21 </ b> C, an MIM type capacitive element 87 is formed by the upper electrode 86 formed on the lower electrode 75 via the insulating film 83.

絶縁膜81上には、配線85を覆うように、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜などからなる表面保護膜88が形成されている。また、基板21の裏面(エピタキシャル層22を形成した側とは逆側の主面)には、例えばニッケル(Ni)膜、チタン(Ti)膜、Ni膜および金(Au)膜の積層膜などからなる裏面電極(裏面ソース電極)89が形成されている。裏面電極89は、p型打抜き層24、プラグ63およびソース電極71を通じて、LDMOSFETのソース領域に電気的に接続されている。この裏面電極89が、半導体チップ2の上記裏面電極2bに対応する。   A surface protective film 88 made of a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed on the insulating film 81 so as to cover the wiring 85. Further, on the back surface of the substrate 21 (the main surface opposite to the side on which the epitaxial layer 22 is formed), for example, a laminated film of a nickel (Ni) film, a titanium (Ti) film, a Ni film, and a gold (Au) film, etc. A back electrode (back source electrode) 89 made of is formed. The back electrode 89 is electrically connected to the source region of the LDMOSFET through the p-type punching layer 24, the plug 63 and the source electrode 71. The back electrode 89 corresponds to the back electrode 2 b of the semiconductor chip 2.

次に、本実施の形態の半導体装置(上記半導体チップ2に対応)の製造工程を図面を参照して説明する。図7〜図14は、本実施の形態の半導体装置(上記半導体チップ2に対応)の製造工程中の要部断面図であり、上記図6に対応する断面が示されている。   Next, a manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment (corresponding to the semiconductor chip 2) will be described with reference to the drawings. 7 to 14 are main part cross-sectional views during the manufacturing process of the semiconductor device (corresponding to the semiconductor chip 2) of the present embodiment, and the cross section corresponding to FIG. 6 is shown.

まず、図7に示されるように、p型単結晶シリコンからなる基板21を準備し、この基板21の主面上に周知のエピタキシャル成長法を用いてp型単結晶シリコンからなるエピタキシャル層22を形成する。   First, as shown in FIG. 7, a substrate 21 made of p-type single crystal silicon is prepared, and an epitaxial layer 22 made of p-type single crystal silicon is formed on the main surface of the substrate 21 by using a known epitaxial growth method. To do.

次に、LDMOSFET形成領域21Aにおいて、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いてエピタキシャル層22の一部(打抜き層形成領域)をエッチングし、基板21に達する溝23を形成する。それから、溝23の内部を含む基板21上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いてp型多結晶シリコン膜を溝23内を埋めるように堆積した後、溝23の外部のp型多結晶シリコン膜をエッチバック法などで除去することにより、溝23の内部にp型多結晶シリコン膜からなるp型打抜き層24を形成する。p型打抜き層24は、エピタキシャル層22を貫通し、p型打抜き層24の底部は基板21に到達している。このように、不純物をドープしたp型多結晶シリコン膜を溝23の内部に埋め込むことにより、寄生抵抗の小さいp型打抜き層24を形成することができる。なお、多結晶シリコン膜に代えて溝23の内部に金属膜を埋め込むことにより、さらに寄生抵抗の小さい打抜き層を形成することもできる。また、寄生抵抗の小さい打ち抜き層が不要である場合には、高濃度かつ高エネルギーのp型不純物のイオン注入によりp型打抜き層24を形成してもよい。   Next, in the LDMOSFET formation region 21A, a part of the epitaxial layer 22 (punched layer formation region) is etched using a photolithography technique and a dry etching technique to form a groove 23 reaching the substrate 21. Then, a p-type polycrystalline silicon film is deposited on the substrate 21 including the inside of the trench 23 by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like so as to fill the inside of the trench 23, and then the p-type polycrystalline outside the trench 23. By removing the silicon film by an etch back method or the like, a p-type punching layer 24 made of a p-type polycrystalline silicon film is formed in the groove 23. The p-type punching layer 24 penetrates the epitaxial layer 22, and the bottom of the p-type punching layer 24 reaches the substrate 21. Thus, by embedding the p-type polycrystalline silicon film doped with impurities in the groove 23, the p-type punching layer 24 having a low parasitic resistance can be formed. It is also possible to form a punched layer having a smaller parasitic resistance by embedding a metal film in the groove 23 instead of the polycrystalline silicon film. In addition, when a punching layer having a low parasitic resistance is unnecessary, the p-type punching layer 24 may be formed by ion implantation of a high-concentration and high-energy p-type impurity.

次に、エピタキシャル層22の主面に、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法またはLOCOS(Local Oxidization of Silicon )法などにより絶縁体からなる素子分離領域25を形成する。   Next, an element isolation region 25 made of an insulator is formed on the main surface of the epitaxial layer 22 by, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method or a LOCOS (Local Oxidization of Silicon) method.

次に、図8に示されるように、フォトレジストパターン(図示せず)をマスクにしてエピタキシャル層22の一部にホウ素(B)などのp型の不純物をイオン注入することによって、パンチスルーストッパ用のp型ウエル26を形成する。p型ウエル26は、LDMOSFET形成領域21Aの一部に形成され、主としてLDMOSFETのソース形成領域とチャネル形成領域とに形成される。   Next, as shown in FIG. 8, by using a photoresist pattern (not shown) as a mask, a p-type impurity such as boron (B) is ion-implanted into a part of the epitaxial layer 22, thereby punch-through stopper. A p-type well 26 is formed. The p-type well 26 is formed in a part of the LDMOSFET formation region 21A, and is mainly formed in the source formation region and the channel formation region of the LDMOSFET.

次に、フォトレジストパターン(図示せず)をマスクにしてSBD形成領域21Bのエピタキシャル層22にリン(P)またはヒ素(As)などのn型の不純物をイオン注入することによって、n型ウエル27を形成する。   Next, an n-type well 27 is formed by ion-implanting n-type impurities such as phosphorus (P) or arsenic (As) into the epitaxial layer 22 in the SBD formation region 21B using a photoresist pattern (not shown) as a mask. Form.

次に、エピタキシャル層22の表面をフッ酸などで洗浄した後、基板21を例えば800℃程度で熱処理(熱酸化処理)することなどによって、エピタキシャル層22の表面に例えば膜厚11nm程度の酸化シリコン膜などからなるゲート絶縁膜形成用の絶縁膜28aを形成する。絶縁膜28aは、熱酸化膜に代えて、窒素を含む酸化シリコン膜、いわゆる酸窒化膜を適用してもよい。この場合は、絶縁膜28aの界面におけるホットエレクトロンのトラップを低減することができる。また、熱酸化膜の上部にCVD法で酸化シリコン膜を堆積し、これら2層の酸化膜で絶縁膜28aを構成してもよい。   Next, after cleaning the surface of the epitaxial layer 22 with hydrofluoric acid or the like, the substrate 21 is subjected to a heat treatment (thermal oxidation treatment) at about 800 ° C., for example, so that silicon oxide having a film thickness of about 11 nm is formed on the surface of the epitaxial layer 22. An insulating film 28a for forming a gate insulating film made of a film or the like is formed. As the insulating film 28a, a silicon oxide film containing nitrogen, that is, a so-called oxynitride film may be used instead of the thermal oxide film. In this case, hot electron traps at the interface of the insulating film 28a can be reduced. Alternatively, a silicon oxide film may be deposited on the thermal oxide film by a CVD method, and the insulating film 28a may be constituted by these two oxide films.

次に、LDMOSFET形成領域21Aの絶縁膜28aの上部にゲート電極32を形成する。ゲート電極32を形成するには、例えば、エピタキシャル層22の主面上(すなわち絶縁膜28a上)にCVD法などによりn型多結晶シリコン膜(リン(P)などのn型の不純物をドープ(導入)した多結晶シリコン膜)29を堆積し、それからn型多結晶シリコン膜29上にCVD法などによりタングステンシリサイド(WSiX)膜のような金属シリサイド膜30を堆積し、さらに金属シリサイド膜30上にCVD法などにより酸化シリコン膜などからなる絶縁膜(キャップ絶縁膜)31を堆積した後、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて絶縁膜31、金属シリサイド膜30およびn型多結晶シリコン膜29をパターニングする。これにより、パターニングされたn型多結晶シリコン膜29およびその上の金属シリサイド膜30からなるゲート電極32が、LDMOSFET形成領域21Aのp型ウエル26の表面に絶縁膜28aを介して形成される。ゲート電極32の下の絶縁膜28aが、LDMOSFETのゲート絶縁膜28となる。 Next, the gate electrode 32 is formed on the insulating film 28a in the LDMOSFET formation region 21A. In order to form the gate electrode 32, for example, an n-type impurity such as phosphorus (P) is doped on the main surface of the epitaxial layer 22 (that is, on the insulating film 28 a) by CVD or the like ( Introduced polycrystalline silicon film) 29 is deposited, and then a metal silicide film 30 such as a tungsten silicide (WSi x ) film is deposited on the n-type polycrystalline silicon film 29 by CVD or the like. After an insulating film (cap insulating film) 31 made of a silicon oxide film or the like is deposited thereon by CVD or the like, the insulating film 31, the metal silicide film 30, and the n-type polycrystalline silicon film are used by using a photolithography technique and a dry etching technique. 29 is patterned. As a result, a gate electrode 32 comprising the patterned n-type polycrystalline silicon film 29 and the metal silicide film 30 thereon is formed on the surface of the p-type well 26 in the LDMOSFET formation region 21A via the insulating film 28a. The insulating film 28a under the gate electrode 32 becomes the gate insulating film 28 of the LDMOSFET.

次に、抵抗素子形成領域21Dの素子分離領域25の上部に、不純物を導入したシリコン膜、例えばn型多結晶シリコン膜(リン(P)などのn型の不純物をドープ(導入)した多結晶シリコン膜)33aからなる抵抗素子33を形成する。例えば、エピタキシャル層22の主面上にCVD法などによりn型多結晶シリコン膜33aを堆積し、それからn型多結晶シリコン膜33a上にCVD法などにより酸化シリコン膜などからなる絶縁膜(キャップ絶縁膜)34を堆積した後、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて絶縁膜34およびn型多結晶シリコン膜33aをパターニングする。これにより、パターニングされたn型多結晶シリコン膜33aからなる抵抗素子33が抵抗素子形成領域21Dに形成される。p型多結晶シリコン膜により抵抗素子33を形成することもできる。抵抗素子33を構成するシリコン膜の不純物濃度は、抵抗素子33に要求される抵抗率などを勘案して選択することができる。また、抵抗素子33を形成してから、絶縁膜28aやゲート電極32を形成することもできる。   Next, a silicon film doped with impurities, for example, an n-type polycrystalline silicon film (polycrystalline doped with n-type impurities such as phosphorus (P)) is formed on the element isolation region 25 of the resistance element forming region 21D. A resistance element 33 made of a silicon film 33a is formed. For example, an n-type polycrystalline silicon film 33a is deposited on the main surface of the epitaxial layer 22 by a CVD method or the like, and then an insulating film (cap insulation) made of a silicon oxide film or the like is formed on the n-type polycrystalline silicon film 33a by a CVD method or the like. After the film 34) is deposited, the insulating film 34 and the n-type polycrystalline silicon film 33a are patterned using a photolithography technique and a dry etching technique. Thereby, the resistance element 33 made of the patterned n-type polycrystalline silicon film 33a is formed in the resistance element formation region 21D. Resistance element 33 can also be formed of a p-type polycrystalline silicon film. The impurity concentration of the silicon film constituting the resistance element 33 can be selected in consideration of the resistivity required for the resistance element 33 and the like. In addition, after forming the resistance element 33, the insulating film 28a and the gate electrode 32 can be formed.

次に、図9に示されるように、フォトレジストパターン(図示せず)をマスクにしてLDMOSFET形成領域21Aのエピタキシャル層22の一部にリン(P)などのn型の不純物をイオン注入することによって、n-型オフセットドレイン領域35を形成する。n-型オフセットドレイン領域35は、その端部がチャネル形成領域と接するように、ゲート電極32の側壁下部で終端する。n-型オフセットドレイン領域35の不純物濃度を低くすることにより、ゲート電極32とドレインとの間に空乏層が広がるようになるので、両者の間に形成される帰還容量(ドレインとゲート電極間の寄生容量、Cgd)が低減される。 Next, as shown in FIG. 9, n-type impurities such as phosphorus (P) are ion-implanted into a part of the epitaxial layer 22 in the LDMOSFET formation region 21A using a photoresist pattern (not shown) as a mask. Thus, the n type offset drain region 35 is formed. The n type offset drain region 35 terminates at the lower portion of the side wall of the gate electrode 32 so that the end thereof is in contact with the channel formation region. By reducing the impurity concentration of the n -type offset drain region 35, a depletion layer spreads between the gate electrode 32 and the drain, so that a feedback capacitance (between the drain and gate electrode) formed between the two is formed. Parasitic capacitance, Cgd) is reduced.

次に、フォトレジストパターン(図示せず)をマスクにしてLDMOSFET形成領域21Aのp型ウエル26の表面にヒ素(As)などのn型の不純物をイオン注入することによって、n-型ソース領域36を形成する。n-型ソース領域36は、その端部がチャネル形成領域と接するように、ゲート電極32の側壁下部で終端する。n-型ソース領域36を比較的浅く形成することにより、ソースからチャネル形成領域への不純物の広がりを抑制できるので、しきい値電圧の低下を抑制することができる。 Next, n -type source region 36 is formed by ion-implanting n-type impurities such as arsenic (As) into the surface of p-type well 26 of LDMOSFET formation region 21A using a photoresist pattern (not shown) as a mask. Form. The n -type source region 36 terminates at the lower portion of the side wall of the gate electrode 32 so that the end thereof is in contact with the channel formation region. By forming the n -type source region 36 relatively shallow, the spread of impurities from the source to the channel formation region can be suppressed, so that a decrease in threshold voltage can be suppressed.

次に、上記n-型ソース領域36形成のためのイオン注入に引き続いて、LDMOSFET形成領域21Aのp型ウエル26の表面にホウ素(B)などのp型の不純物をイオン注入することによって、n-型ソース領域36の下部にp型ハロー領域37を形成する。このとき、基板21の主面に対して斜め方向から不純物をイオン注入する斜めイオン注入法を用いる。p型ハロー領域37は、必ずしも形成する必要はないが、これを形成した場合は、ソースからチャネル形成領域への不純物の広がりがさらに抑制され、さらに短チャネル効果が抑制されるので、しきい値電圧の低下をさらに抑制することができる。 Next, following the ion implantation for forming the n -type source region 36, a p-type impurity such as boron (B) is ion-implanted into the surface of the p-type well 26 in the LDMOSFET formation region 21 A, thereby causing n A p-type halo region 37 is formed below the -type source region 36. At this time, an oblique ion implantation method in which impurities are ion-implanted from an oblique direction with respect to the main surface of the substrate 21 is used. The p-type halo region 37 is not necessarily formed. However, when the p-type halo region 37 is formed, the spread of impurities from the source to the channel formation region is further suppressed, and the short channel effect is further suppressed. The voltage drop can be further suppressed.

次に、ゲート電極32の側壁に酸化シリコン(絶縁膜)などからなるサイドウォールスペーサ(側壁絶縁膜、側壁スペーサ)38を形成する。サイドウォールスペーサ38は、例えば、基板21上にCVD法などで酸化シリコン膜(絶縁膜)を堆積した後、この酸化シリコン膜(絶縁膜)を異方性エッチングして形成することができる。このゲート電極32の側壁へのサイドウォールスペーサ38形成工程で、抵抗素子形成領域21Dの抵抗素子33の側壁上にも、サイドウォールスペーサ38と同様のサイドウォールスペーサ(側壁絶縁膜、側壁スペーサ)38aが形成される。   Next, a side wall spacer (side wall insulating film, side wall spacer) 38 made of silicon oxide (insulating film) or the like is formed on the side wall of the gate electrode 32. The sidewall spacer 38 can be formed, for example, by depositing a silicon oxide film (insulating film) on the substrate 21 by CVD or the like and then anisotropically etching the silicon oxide film (insulating film). In the step of forming the side wall spacer 38 on the side wall of the gate electrode 32, the side wall spacer (side wall insulating film, side wall spacer) 38a similar to the side wall spacer 38 is also formed on the side wall of the resistance element 33 in the resistance element forming region 21D. Is formed.

次に、LDMOSFET形成領域21Aのn-型オフセットドレイン領域35の一部にリン(P)などのn型の不純物をイオン注入する。これにより、n-型オフセットドレイン領域35の一部には、ゲート電極32のドレイン側の側壁に形成されたサイドウォールスペーサ38に対して自己整合的にn型オフセットドレイン領域39が形成される。n-型オフセットドレイン領域35形成のためのイオン注入工程と、n型オフセットドレイン領域39形成のためのイオン注入工程とで、イオン注入の加速エネルギーを同じにすることで、n型オフセットドレイン領域39の接合深さは、n-型オフセットドレイン領域35の接合深さとほぼ同じになる。また、n型オフセットドレイン領域39に注入された不純物は、n-型オフセットドレイン領域35に注入された不純物と同じ導電型(ここではn型)の不純物なので、n型オフセットドレイン領域39の不純物濃度は、n-型オフセットドレイン領域35の不純物濃度よりも高くなる。また、n-型オフセットドレイン領域35は、ゲート電極32に対して自己整合的に形成されるのに対し、n型オフセットドレイン領域39は、ゲート電極32の側壁のサイドウォールスペーサ38に対して自己整合的に形成されることから、n型オフセットドレイン領域39は、ゲート長方向に沿ったサイドウォールスペーサ38の膜厚に相当する分、ゲート電極32から離間して形成される。 Next, an n-type impurity such as phosphorus (P) is ion-implanted into a part of the n -type offset drain region 35 of the LDMOSFET formation region 21A. As a result, an n-type offset drain region 39 is formed in a part of the n -type offset drain region 35 in a self-aligned manner with respect to the sidewall spacer 38 formed on the side wall on the drain side of the gate electrode 32. By making the ion implantation acceleration energy the same in the ion implantation step for forming the n type offset drain region 35 and the ion implantation step for forming the n type offset drain region 39, the n type offset drain region 39 is formed. Is substantially the same as the junction depth of the n -type offset drain region 35. Further, since the impurity implanted into the n-type offset drain region 39 is an impurity having the same conductivity type (here, n-type) as the impurity implanted into the n -type offset drain region 35, the impurity concentration of the n-type offset drain region 39 is Becomes higher than the impurity concentration of the n -type offset drain region 35. The n -type offset drain region 35 is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 32, whereas the n-type offset drain region 39 is self-aligned with respect to the sidewall spacer 38 on the side wall of the gate electrode 32. Since the n-type offset drain region 39 is formed in a consistent manner, the n-type offset drain region 39 is formed away from the gate electrode 32 by an amount corresponding to the film thickness of the sidewall spacer 38 along the gate length direction.

次に、図10に示されるように、LDMOSFET形成領域21Aのn型オフセットドレイン領域39の一部とソース形成領域のp型ウエル26とSBD形成領域21Bのn型ウエル27の一部のそれぞれの上部に開口を有するフォトレジストパターン(図示せず)をマスクとして、n型オフセットドレイン領域39とp型ウエル26とn型ウエル27とのそれぞれの一部にヒ素(As)などのn型の不純物をイオン注入する。これにより、LDMOSFET形成領域21Aのn型オフセットドレイン領域39の一部には、n型オフセットドレイン領域39よりも不純物濃度が高く、かつn型オフセットドレイン領域39よりもさらにチャネル形成領域から離間したn+型ドレイン領域42が形成され、また、LDMOSFET形成領域21Aのp型ウエル26には、n-型ソース領域36よりも不純物濃度が高く、かつn-型ソース領域36よりも底部の位置(接合深さ)が深いn+型ソース領域43が形成され、また、SBD形成領域21Bのn型ウエル27には、n型ウエル27よりも不純物濃度が高い複数のn+型半導体領域(n+型不純物拡散層、n+型カソード領域)44が形成される。n+型半導体領域44は、ここからショットキバリアダイオードのカソード電極を取り出す(接続する)ために形成されている。また、n+型ソース領域43は、ゲート電極32の側壁のサイドウォールスペーサ38に対して自己整合的に形成され、n-型ソース領域36に接して形成される。このため、n+型ソース領域43は、ゲート長方向に沿ったサイドウォールスペーサ38の膜厚に相当する分、チャネル形成領域から離間して形成される。 Next, as shown in FIG. 10, a part of the n-type offset drain region 39 in the LDMOSFET formation region 21A, a p-type well 26 in the source formation region, and a part of the n-type well 27 in the SBD formation region 21B. An n-type impurity such as arsenic (As) is formed in a part of each of the n-type offset drain region 39, the p-type well 26 and the n-type well 27 using a photoresist pattern (not shown) having an opening in the upper part as a mask. Ion implantation. As a result, a part of the n-type offset drain region 39 in the LDMOSFET formation region 21A has an impurity concentration higher than that of the n-type offset drain region 39 and further separated from the channel formation region than the n-type offset drain region 39. + -type drain region 42 are formed, also, the p-type well 26 of the LDMOSFET formation region 21A, n - impurity concentration higher than type source region 36 and n - position of the bottom portion than -type source region 36 (junction A deep n + -type source region 43 is formed, and a plurality of n + -type semiconductor regions (n + -type) having a higher impurity concentration than the n-type well 27 are formed in the n-type well 27 of the SBD formation region 21B. An impurity diffusion layer, n + -type cathode region) 44 is formed. The n + -type semiconductor region 44 is formed for taking out (connecting) the cathode electrode of the Schottky barrier diode therefrom. The n + type source region 43 is formed in a self-aligned manner with respect to the side wall spacer 38 on the side wall of the gate electrode 32 and is formed in contact with the n type source region 36. Therefore, the n + -type source region 43 is formed away from the channel formation region by an amount corresponding to the film thickness of the sidewall spacer 38 along the gate length direction.

ここまでの工程により、図10に示されるように、n-型オフセットドレイン領域35とn型オフセットドレイン領域39とn+型ドレイン領域42とからなるドレイン(ドレイン領域)、n-型ソース領域36とn+型ソース領域43とからなるソース(ソース領域)、およびゲート電極32を有するLDMOSFETのようなMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)がLDMOSFET形成領域21A(のエピタキシャル層2の主面)に形成される。なお、本実施の形態でMOSFETというときは、ゲート絶縁膜に酸化膜(酸化シリコン膜)を用いたMISFETだけでなく、酸化膜(酸化シリコン膜)以外の絶縁膜をゲート絶縁膜に用いたMISFETも含むものとする。 Through the steps so far, as shown in FIG. 10, the drain (drain region) composed of the n type offset drain region 35, the n type offset drain region 39 and the n + type drain region 42, the n type source region 36. MISFETs (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors) such as LDMOSFETs having a source (source region) composed of n + type source region 43 and gate electrode 32 are formed in LDMOSFET formation region 21A (the main surface of epitaxial layer 2). It is formed. Note that the MOSFET in this embodiment is not only a MISFET using an oxide film (silicon oxide film) as a gate insulating film but also a MISFET using an insulating film other than an oxide film (silicon oxide film) as a gate insulating film. Shall also be included.

次に、図11に示されるように、LDMOSFET形成領域21Aのp型打抜き層24の上部とSBD形成領域21Bのn型ウエル27の一部上に開口を有するフォトレジストパターン(図示せず)をマスクにして、p型打抜き層24の表面とSBD形成領域21Bのn型ウエル27の一部とにフッ化ホウ素(BF2)などのp型の不純物をイオン注入する。これにより、p型打抜き層24の上部領域にp+型半導体領域46を形成し、SBD形成領域21Bのn型ウエル27にp+型ガードリング層(p+型半導体領域)47を形成する。p型打抜き層24の上部領域にp+型半導体領域46を形成することで、p型打抜き層24の表面を低抵抗化することができる。また、SBD形成領域21Bのn型ウエル27に形成されたp+型ガードリング層47は、ショットキバリアダイオードのショットキ接合の形成予定領域の周囲を囲むように形成され、ショットキバリアダイオードのガードリングとして機能し、リーク防止機能を有することができる。 Next, as shown in FIG. 11, a photoresist pattern (not shown) having openings over the p-type punching layer 24 in the LDMOSFET formation region 21A and a part of the n-type well 27 in the SBD formation region 21B is formed. As a mask, p-type impurities such as boron fluoride (BF 2 ) are ion-implanted into the surface of the p-type punching layer 24 and a part of the n-type well 27 in the SBD formation region 21B. Thereby, ap + type semiconductor region 46 is formed in the upper region of the p type punching layer 24, and ap + type guard ring layer (p + type semiconductor region) 47 is formed in the n type well 27 of the SBD formation region 21B. By forming the p + type semiconductor region 46 in the upper region of the p-type punching layer 24, the resistance of the surface of the p-type punching layer 24 can be reduced. The p + -type guard ring layer 47 formed in the n-type well 27 in the SBD formation region 21B is formed so as to surround the region where the Schottky junction of the Schottky barrier diode is to be formed, and serves as a guard ring for the Schottky barrier diode. It can function and have a leak prevention function.

次に、図12に示されるように、エッチングなどによりSBD形成領域21Bのn型ウエル27のショットキ接合形成予定領域上の絶縁膜(例えば絶縁膜28aなど)を除去してその表面(ショットキ接合形成予定領域のn型ウエル27の表面)を露出させた後、エピタキシャル層22上に例えばタングステン(W)などからなる金属膜を形成し、この金属膜をフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いてパターニング(ドライエッチング)することにより、パターニングされた金属膜からなる複数のショットキ電極(金属電極、アノード電極)52をSBD形成領域21Bに形成する。エッチングによりSBD形成領域21Bのn型ウエル27のショットキ接合形成予定領域上の絶縁膜(例えば絶縁膜28aなど)を除去する際には、ショットキ接合形成予定領域の上部に開口部を有するエッチングマスク層(例えばフォトレジストパターン、図示せず)を用いてエッチングを行うことで、ショットキ接合形成予定領域以外の領域では絶縁膜(例えば絶縁膜28aなど)を除去せずに残存させ、その後エッチングマスク層を除去してからショットキ電極52形成用の金属膜を形成すればより好ましい。ショットキ電極52を構成する金属材料としては、例えばタングステン(W)またはチタン(Ti)などを用いることができる。上記のようにショットキ接合形成予定領域のn型ウエル27の表面を露出させてからショットキ電極52形成用の金属膜を形成しているので、ショットキ接合形成予定領域のn型ウエル27と金属材料からなるショットキ電極52とは接触している。これにより、ショットキ接合形成予定領域において、ショットキ電極52とn型ウエル27との間にショットキ接合(ショットキー接合)が形成され、ショットキダイオードがSBD形成領域21Bに形成されることになる。また、ショットキ電極52とn型ウエル27とが接触した領域(ショットキ接合部またはショットキ接合面)は、p+型ガードリング層47によって囲まれており、p+型ガードリング層47の内側のn型ウエル27とショットキ電極52とが接触してその間にショットキ接合が形成される。 Next, as shown in FIG. 12, the insulating film (for example, the insulating film 28a) on the region where the Schottky junction is to be formed in the n-type well 27 in the SBD formation region 21B is removed by etching or the like and the surface (Schottky junction formation) is removed. After exposing the surface of the n-type well 27 in a predetermined region, a metal film made of, for example, tungsten (W) is formed on the epitaxial layer 22, and this metal film is patterned using a photolithography technique and a dry etching technique. By performing (dry etching), a plurality of Schottky electrodes (metal electrodes, anode electrodes) 52 made of a patterned metal film are formed in the SBD formation region 21B. When the insulating film (for example, the insulating film 28a) on the region where the Schottky junction is to be formed in the n-type well 27 in the SBD formation region 21B is removed by etching, an etching mask layer having an opening above the region where the Schottky junction is to be formed (For example, a photoresist pattern (not shown) is used to perform etching so that the insulating film (for example, the insulating film 28a) is left in a region other than the region where the Schottky junction is to be formed, and then the etching mask layer is formed. It is more preferable to form a metal film for forming the Schottky electrode 52 after the removal. As a metal material constituting the Schottky electrode 52, for example, tungsten (W) or titanium (Ti) can be used. Since the metal film for forming the Schottky electrode 52 is formed after exposing the surface of the n-type well 27 in the Schottky junction formation region as described above, the n-type well 27 and the metal material in the Schottky junction formation region are formed. The Schottky electrode 52 is in contact. As a result, a Schottky junction (Schottky junction) is formed between the Schottky electrode 52 and the n-type well 27 in the Schottky junction formation scheduled region, and a Schottky diode is formed in the SBD formation region 21B. The region (Schottky junction or Schottky junction surface) and the Schottky electrode 52 and the n-type well 27 are in contact is surrounded by a p + -type guard ring layer 47, the inner p + -type guard ring layer 47 n The mold well 27 and the Schottky electrode 52 are in contact with each other, and a Schottky junction is formed therebetween.

次に、図13に示されるように、基板21上に絶縁膜(層間絶縁膜)61を例えばCVD法などを用いて形成する。絶縁膜61の形成後、必要に応じてCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理して絶縁膜61の表面を平坦化する。絶縁膜61は、例えば相対的に薄い窒化シリコン膜とその上の相対的に厚い酸化シリコン膜とからなり、下層側の窒化シリコン膜は、後述するコンタクトホール62形成時のエッチングストッパ膜として機能することができる。また、絶縁膜61として、酸化シリコン膜などの単体膜を用いることもできる。   Next, as shown in FIG. 13, an insulating film (interlayer insulating film) 61 is formed on the substrate 21 by using, for example, a CVD method. After the formation of the insulating film 61, CMP (Chemical Mechanical Polishing) treatment is performed as necessary to planarize the surface of the insulating film 61. The insulating film 61 is composed of, for example, a relatively thin silicon nitride film and a relatively thick silicon oxide film thereon, and the lower silicon nitride film functions as an etching stopper film when a contact hole 62 described later is formed. be able to. A single film such as a silicon oxide film can also be used as the insulating film 61.

次に、フォトレジストパターン(図示せず)をエッチングマスクにして絶縁膜61をドライエッチングすることにより、LDMOSFET形成領域21AのLDMOSFETのドレイン(n+型ドレイン領域42)、ソース(n+型ソース領域43)およびp型打抜き層24(p+型半導体領域46)、SBD形成領域21Bの複数のn+型半導体領域44および複数のショットキ電極52、抵抗素子形成領域21Dの抵抗素子33の両端部のそれぞれの上部にコンタクトホール(開口部)62を形成する。 Next, the insulating film 61 is dry-etched using a photoresist pattern (not shown) as an etching mask, so that the LDMOSFET drain (n + -type drain region 42) and source (n + -type source region) in the LDMOSFET formation region 21A are obtained. 43) and the p-type punching layer 24 (p + -type semiconductor region 46), the plurality of n + -type semiconductor regions 44 and the plurality of Schottky electrodes 52 in the SBD formation region 21B, and both ends of the resistance element 33 in the resistance element formation region 21D. A contact hole (opening) 62 is formed in each upper part.

次に、コンタクトホール62の内部にタングステン(W)膜を主体とするプラグ(導電体部、コンタクト層)63を埋め込む。プラグ63は導電体からなる。例えば、コンタクトホール62の内部(底部および側壁上)を含む絶縁膜61上にバリア膜(例えば窒化チタン膜など)を形成した後、タングステン膜をCVD法などによってバリア膜上にコンタクトホール62を埋めるように形成し、絶縁膜61上の不要なタングステン膜およびバリア膜をCMP法またはエッチバック法などによって除去することにより、プラグ63を形成することができる。コンタクトホール62に埋め込まれたプラグ63は、コンタクトホール62の底部でLDMOSFET形成領域21Aのn+型ドレイン領域42、n+型ソース領域43、p型打抜き層24(p+型半導体領域46)、SBD形成領域21Bのn+型半導体領域44、ショットキ電極52、または抵抗素子形成領域21Dの抵抗素子33に電気的に接続される。 Next, a plug (conductor portion, contact layer) 63 mainly composed of a tungsten (W) film is embedded in the contact hole 62. The plug 63 is made of a conductor. For example, after forming a barrier film (for example, a titanium nitride film) on the insulating film 61 including the inside (on the bottom and side walls) of the contact hole 62, the contact hole 62 is filled on the barrier film with a tungsten film by a CVD method or the like. The plug 63 can be formed by removing the unnecessary tungsten film and barrier film on the insulating film 61 by the CMP method or the etch back method. The plug 63 embedded in the contact hole 62 includes an n + type drain region 42, an n + type source region 43, a p type punching layer 24 (p + type semiconductor region 46) in the LDMOSFET formation region 21A at the bottom of the contact hole 62, The n + type semiconductor region 44 in the SBD formation region 21B, the Schottky electrode 52, or the resistance element 33 in the resistance element formation region 21D is electrically connected.

次に、プラグ63が埋め込まれた絶縁膜61上に例えば酸化シリコン膜などからなる絶縁膜64をCVD法などにより形成する。それから、フォトレジストパターン(図示せず)をエッチングマスクとして絶縁膜64をドライエッチングすることにより、絶縁膜64に配線溝(開口部、配線開口部)65を形成する。このとき、配線溝65の底部では、プラグ63の上面が露出される。   Next, an insulating film 64 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the insulating film 61 in which the plug 63 is embedded by a CVD method or the like. Then, the insulating film 64 is dry-etched using a photoresist pattern (not shown) as an etching mask, thereby forming a wiring groove (opening, wiring opening) 65 in the insulating film 64. At this time, the upper surface of the plug 63 is exposed at the bottom of the wiring groove 65.

次に、配線溝65内に配線(第1層配線)66を形成する。例えば、配線溝65の底部および側壁上を含む絶縁膜64上にバリア膜(例えば窒化チタン膜)をスパッタリング法などにより形成し、タングステン膜をCVD法などによってバリア膜上に配線溝65を埋めるように形成し、CMP法またはエッチバック法などによって絶縁膜64上の不要なタングステン膜およびバリア膜を除去し、配線溝65内にバリア膜およびタングステン膜を残すことにより、配線(第1層配線)66を配線溝65内に形成する。この配線66により、ソース電極71、ドレイン電極72、カソード電極73、アノード電極74および下部電極75が形成される。   Next, a wiring (first layer wiring) 66 is formed in the wiring groove 65. For example, a barrier film (for example, a titanium nitride film) is formed on the insulating film 64 including the bottom and side walls of the wiring trench 65 by a sputtering method or the like, and a tungsten film is filled in the barrier film by a CVD method or the like. Then, unnecessary tungsten film and barrier film on the insulating film 64 are removed by CMP method or etch back method, etc., and the barrier film and tungsten film are left in the wiring trench 65 to thereby form wiring (first layer wiring). 66 is formed in the wiring groove 65. By the wiring 66, a source electrode 71, a drain electrode 72, a cathode electrode 73, an anode electrode 74, and a lower electrode 75 are formed.

また、配線(第1層配線)66は、Wなどの金属のスパッタリング後にフォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いてパターニングし、形成してもよい。ただしこの場合、酸化シリコン膜などからなる絶縁膜64は形成せず、後述する絶縁膜81がこの絶縁膜64の機能を兼ねる。   The wiring (first layer wiring) 66 may be formed by patterning using a photolithography method and a dry etching method after sputtering of a metal such as W. However, in this case, the insulating film 64 made of a silicon oxide film or the like is not formed, and an insulating film 81 to be described later also functions as the insulating film 64.

形成された配線66のうち、ソース電極71は、プラグ63を介してLDMOSFETのソース(n+型ソース領域43)に電気的に接続されるとともに、プラグ63を介してp型打抜き層24(p+型半導体領域46)に電気的に接続され、p型打抜き層24を介して更に基板21(および後で形成する裏面電極89)に電気的に接続される。従って、LDMOSFETのソース(n+型ソース領域43)は、プラグ63、ソース電極71およびプラグ63を介して、p型打抜き層24(p+型半導体領域46)に電気的に接続され、更にp型打抜き層24を介して基板21(および後で形成する裏面電極89)に電気的に接続される。また、形成された配線66のうち、ドレイン電極72は、プラグ63を介してLDMOSFETのドレイン(n+型ドレイン領域42)に電気的に接続される。また、形成された配線66のうち、カソード電極73は、プラグ63を介して複数のn+型半導体領域44に電気的に接続される。また、形成された配線66のうち、アノード電極74は、プラグ63を介して複数のショットキ電極52に電気的に接続される。また、配線66のうち、キャパシタ形成領域21Cに形成された下部電極75は、キャパシタ(容量素子)の下部電極となる。 Of the formed wiring 66, the source electrode 71 is electrically connected to the source (n + -type source region 43) of the LDMOSFET through the plug 63, and the p-type punching layer 24 (p It is electrically connected to the + type semiconductor region 46) and further electrically connected to the substrate 21 (and the back electrode 89 to be formed later) through the p type punching layer 24. Therefore, the source (n + type source region 43) of the LDMOSFET is electrically connected to the p type punching layer 24 (p + type semiconductor region 46) via the plug 63, the source electrode 71 and the plug 63, and further p It is electrically connected to the substrate 21 (and the back electrode 89 to be formed later) through the die punching layer 24. Of the formed wiring 66, the drain electrode 72 is electrically connected to the drain (n + type drain region 42) of the LDMOSFET through the plug 63. Of the formed wiring 66, the cathode electrode 73 is electrically connected to the plurality of n + type semiconductor regions 44 through the plug 63. Of the formed wiring 66, the anode electrode 74 is electrically connected to the plurality of Schottky electrodes 52 through the plug 63. Of the wiring 66, the lower electrode 75 formed in the capacitor formation region 21C serves as a lower electrode of a capacitor (capacitance element).

次に、図14に示されるように、配線66が埋め込まれた絶縁膜64上に、例えば酸化シリコン膜などからなる絶縁膜81をCVD法などにより形成する。それから、フォトレジストパターン(図示せず)をエッチングマスクとして絶縁膜81をドライエッチングすることにより、キャパシタ形成領域21Cの絶縁膜81に開口部82を形成する。開口部82の底部では下部電極75が露出する。   Next, as shown in FIG. 14, an insulating film 81 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the insulating film 64 in which the wiring 66 is embedded by a CVD method or the like. Then, an opening 82 is formed in the insulating film 81 in the capacitor forming region 21C by dry etching the insulating film 81 using a photoresist pattern (not shown) as an etching mask. The lower electrode 75 is exposed at the bottom of the opening 82.

次に、開口部82の底部および側壁上を含む絶縁膜81上に、キャパシタの容量絶縁膜としての絶縁膜83(例えば窒化シリコン膜または炭化シリコン膜など)を形成し、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いてこの絶縁膜83をパターニングする。パターニングされた絶縁膜83が開口部82の底部の下部電極75上に残存し、キャパシタの容量絶縁膜となる。それから、フォトレジストパターン(図示せず)をエッチングマスクとして絶縁膜81をドライエッチングすることにより、開口部(スルーホール)84を形成する。開口部84の底部では配線66が露出する。   Next, an insulating film 83 (for example, a silicon nitride film or a silicon carbide film) is formed as a capacitor insulating film on the insulating film 81 including the bottom and side walls of the opening 82, and a photolithography method and dry etching are performed. The insulating film 83 is patterned using a method. The patterned insulating film 83 remains on the lower electrode 75 at the bottom of the opening 82 and becomes a capacitor insulating film of the capacitor. Then, an opening (through hole) 84 is formed by dry etching the insulating film 81 using a photoresist pattern (not shown) as an etching mask. The wiring 66 is exposed at the bottom of the opening 84.

次に、絶縁膜81上に、開口部82,84内を埋めるように、例えばアルミニウム(Al)合金膜を主体とする導電体膜を形成し、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いてこの導電体膜をパターニングすることで、パターニングされた導電体膜により配線(第2層配線)85を形成する。配線85は開口部84の底部で配線66に電気的に接続される。キャパシタ形成領域21Cでは、下部電極75上に絶縁膜83を介して形成された配線85により、キャパシタの上部電極86が形成される。従って、キャパシタ形成領域21Cに、下部電極75、容量絶縁膜としての絶縁膜83および上部電極86により、MIM(Metal Insulator Metal)型の容量素子(MIMキャパシタ)87が形成される。それから、配線85を覆うように絶縁膜81上に酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜などからなる表面保護膜88を形成する。   Next, a conductor film mainly composed of, for example, an aluminum (Al) alloy film is formed on the insulating film 81 so as to fill the openings 82 and 84, and the conductive film is formed using a photolithography method and a dry etching method. By patterning the body film, a wiring (second layer wiring) 85 is formed from the patterned conductor film. The wiring 85 is electrically connected to the wiring 66 at the bottom of the opening 84. In the capacitor formation region 21 </ b> C, the capacitor upper electrode 86 is formed by the wiring 85 formed on the lower electrode 75 via the insulating film 83. Therefore, an MIM (Metal Insulator Metal) type capacitive element (MIM capacitor) 87 is formed in the capacitor formation region 21C by the lower electrode 75, the insulating film 83 as a capacitive insulating film, and the upper electrode 86. Then, a surface protective film 88 made of a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed on the insulating film 81 so as to cover the wiring 85.

その後、表面保護膜88の一部を選択的に除去して配線85の一部(図示しないパッド部)を露出した後、基板21の裏面(エピタキシャル層22を形成した側の主面とは反対側の主面)を必要に応じて研磨し、続いて基板21の裏面の全面に裏面電極(裏面ソース電極)89を形成する。ここまでの工程により、半導体チップ2内の回路(電力増幅回路102A,102Bおよび検出回路109A,109Bを含む回路)が略完成する。裏面電極89は、例えばニッケル(Ni)膜、チタン(Ti)膜、ニッケル(Ni)膜および金(Au)膜をスパッタリング法で順次堆積することによって形成することができる。裏面電極89は、p型打抜き層24、プラグ63およびソース電極71を通じて、LDMOSFETのソースに電気的に接続される。   Thereafter, a part of the surface protective film 88 is selectively removed to expose a part of the wiring 85 (a pad portion (not shown)), and then the back surface of the substrate 21 (opposite to the main surface on which the epitaxial layer 22 is formed). Side main surface) is polished if necessary, and then a back electrode (back source electrode) 89 is formed on the entire back surface of the substrate 21. Through the steps so far, the circuit in the semiconductor chip 2 (the circuit including the power amplifier circuits 102A and 102B and the detection circuits 109A and 109B) is substantially completed. The back electrode 89 can be formed by sequentially depositing, for example, a nickel (Ni) film, a titanium (Ti) film, a nickel (Ni) film, and a gold (Au) film by a sputtering method. The back electrode 89 is electrically connected to the source of the LDMOSFET through the p-type punching layer 24, the plug 63 and the source electrode 71.

そして、基板21は、半導体チップ(半導体チップ2)に個片化された後、前記図4および図5に示されるように、裏面電極89(すなわち裏面電極2b)を介して配線基板3に半田付けされる。   Then, after the substrate 21 is separated into semiconductor chips (semiconductor chip 2), as shown in FIGS. 4 and 5, the substrate 21 is soldered to the wiring substrate 3 via the back electrode 89 (that is, the back electrode 2b). Attached.

本実施の形態では、上記のように、同じ半導体チップ2内に、電力増幅回路102A,102B用のLDMOSFETと、検出回路109A,109B用のショットキバリアダイオード素子とが形成されており、図6および図14に示されるように、電力増幅回路102A,102B用のLDMOSは半導体チップ2を構成する基板21のLDMOSFET形成領域21Aに形成され、検出回路109A,109B用のショットキバリアダイオード素子は基板21のSBD形成領域21Bに形成されている。   In the present embodiment, as described above, the LDMOSFET for the power amplifier circuits 102A and 102B and the Schottky barrier diode element for the detection circuits 109A and 109B are formed in the same semiconductor chip 2, and FIG. As shown in FIG. 14, the LDMOS for the power amplifier circuits 102A and 102B is formed in the LDMOSFET formation region 21A of the substrate 21 constituting the semiconductor chip 2, and the Schottky barrier diode element for the detection circuits 109A and 109B is formed on the substrate 21. It is formed in the SBD formation region 21B.

一般的なショットキバリアダイオード素子では、n型半導体基板を用いており、アノード電極を半導体基板表面のショットキ接合部から引き出し、カソード電極を半導体基板の裏面から引き出す構造となっている。しかしながら、本実施の形態のように、RFパワーモジュールに用いる半導体装置(半導体チップ)では、電力増幅回路を構成するLDMOSFETの裏面ソース電極を半導体基板の裏面に形成しているため、一般的なショットキバリアダイオード素子のように半導体基板の裏面からカソード電極を引き出すことはできない。このため、ショットキバリアダイオードのカソード電極は、アノード電極と同じく、半導体基板の表面側から引き出すことが必要になる。   A general Schottky barrier diode element uses an n-type semiconductor substrate, and has a structure in which an anode electrode is drawn from a Schottky junction on the surface of the semiconductor substrate and a cathode electrode is drawn from the back surface of the semiconductor substrate. However, as in this embodiment, in the semiconductor device (semiconductor chip) used in the RF power module, the backside source electrode of the LDMOSFET that constitutes the power amplifier circuit is formed on the backside of the semiconductor substrate. Like the barrier diode element, the cathode electrode cannot be drawn from the back surface of the semiconductor substrate. For this reason, the cathode electrode of the Schottky barrier diode needs to be drawn from the surface side of the semiconductor substrate, like the anode electrode.

また、検出回路109A,109Bの検出感度(検波感度)を向上させるためには、検出回路109A,109B用のショットキバリアダイオード素子のショットキ接合の接合面積を大きくしてショットキバリアダイオード素子を流れる電流値を増大させることが必要になる。ショットキバリアダイオード素子のショットキ接合の接合面積を大きくしてショットキバリアダイオード素子を流れる電流値を増大させることで、検出回路109A,109Bの検出感度(検波感度)を向上でき、RFパワーモジュール1の性能を向上させることができる。   In order to improve the detection sensitivity (detection sensitivity) of the detection circuits 109A and 109B, the value of the current flowing through the Schottky barrier diode element by increasing the junction area of the Schottky barrier diode element for the detection circuits 109A and 109B. Need to be increased. The detection sensitivity (detection sensitivity) of the detection circuits 109A and 109B can be improved by increasing the junction area of the Schottky barrier diode element and increasing the current value flowing through the Schottky barrier diode element, and the performance of the RF power module 1 Can be improved.

図15は、発明者が検討した比較例のショットキバリアダイオード素子の構造を示す要部断面図であり、図16はその要部平面図であり、図16のB−B線の断面が図15にほぼ対応する。図15には、SBD形成領域21Bに対応する領域の断面が示されている。なお、図16は平面図であるが、理解を簡単にするためにハッチングを付してある。また、図15の断面図では、簡略化のために、絶縁膜64よりも上の構造の図示を省略している。   15 is a cross-sectional view of a principal part showing the structure of a Schottky barrier diode element of a comparative example examined by the inventors, FIG. 16 is a plan view of the principal part, and a cross section taken along line BB in FIG. Almost corresponds to. FIG. 15 shows a cross section of a region corresponding to the SBD formation region 21B. FIG. 16 is a plan view, but hatched for easy understanding. Further, in the cross-sectional view of FIG. 15, the structure above the insulating film 64 is omitted for the sake of simplicity.

図15および図16に示される比較例のショットキバリアダイオード素子では、n型ウエル27の表面上に一つの大面積のショットキ電極252(本実施の形態のショットキ電極52に対応)が形成されており、このショットキ電極252とn型ウエル27の間にショットキ接合部(ショットキ接合面)253が形成されている。ショットキ電極252の上方には大面積のアノード電極274(本実施の形態のアノード電極74に対応)が形成されており、ショットキ電極252とアノード電極274とは、複数のコンタクトホール62に埋め込まれた複数のプラグ63によって電気的に接続されている。ショットキ電極252とn型ウエル27との接触領域(ショットキ接合部253)は環状のp+型ガードリング層247(本実施の形態のp+型ガードリング層47に対応)によって囲まれており、p+型ガードリング層247の外周にn+型半導体領域244(本実施の形態のn+型半導体領域44に対応)が形成されている。n+型半導体領域244は、n+型半導体領域244上に形成されたコンタクトホール62に埋め込まれたプラグ63を介して、アノード電極274と同層でアノード電極274を囲む形状のカソード電極273(本実施の形態のカソード電極273に対応)に電気的に接続されている。カソード電極273で囲まれたカソード電極273と同層のアノード電極74は、一つ上層の引き出し電極285(第2層配線に対応)で引き出す(取り出す)ことができる。 In the Schottky barrier diode element of the comparative example shown in FIGS. 15 and 16, one large-area Schottky electrode 252 (corresponding to the Schottky electrode 52 of the present embodiment) is formed on the surface of the n-type well 27. A Schottky junction (Schottky junction plane) 253 is formed between the Schottky electrode 252 and the n-type well 27. A large-area anode electrode 274 (corresponding to the anode electrode 74 of the present embodiment) is formed above the Schottky electrode 252, and the Schottky electrode 252 and the anode electrode 274 are embedded in the plurality of contact holes 62. The plurality of plugs 63 are electrically connected. A contact region (Schottky junction 253) between the Schottky electrode 252 and the n-type well 27 is surrounded by an annular p + -type guard ring layer 247 (corresponding to the p + -type guard ring layer 47 of the present embodiment), An n + type semiconductor region 244 (corresponding to the n + type semiconductor region 44 of the present embodiment) is formed on the outer periphery of the p + type guard ring layer 247. The n + type semiconductor region 244 is a cathode electrode 273 having a shape surrounding the anode electrode 274 in the same layer as the anode electrode 274 through a plug 63 embedded in a contact hole 62 formed on the n + type semiconductor region 244. Electrically corresponding to the cathode electrode 273 of this embodiment). The anode electrode 74 in the same layer as the cathode electrode 273 surrounded by the cathode electrode 273 can be drawn out (taken out) by the upper lead electrode 285 (corresponding to the second layer wiring).

図15および図16に示されるような比較例の構造のショットキバリアダイオード素子は、カソード電極273とアノード電極274とを基板21の表面側から引き出しており、n型ウエル27を流れる電流経路250は、ショットキ電極252とn型ウエル27との間のショットキ接合部(ショットキ接合面)253近く(すなわちn型ウエル27の表面近く)となり、更にショットキ接合面にほぼ平行(基板21の主面に対して平行)になる。このため、n型ウエル27の寄生抵抗の影響を受けやすくなる。ショットキ電極252とn型ウエル27との間のショットキ接合部253の接合面積が小さいときは、n型ウエル27の寄生抵抗の影響は小さいので電流値は接合面積にほぼ比例するが、ショットキ電極52の面積(平面寸法)を大きくしてショットキ接合の接合面積が大きくなるに従い、電流がn型ウエル27を通過する距離が長くなり(すなわち電流経路250が長くなり)、寄生抵抗が増大する。このため、ショットキ接合の接合面積が大きくなると、ショットキバリアダイオード素子を流れる電流値はショットキ接合の接合面積に比例しなくなり、所望の電流値を得るのに更に余分にショットキ電極252を大きくしてショットキ接合の接合面積を増大させなければならない。このため、ショットキバリアダイオードの面積利用効率が悪くなり、半導体装置(半導体チップ)の大型化を招いてしまう。また、ショットキ接合の接合面積を大きくしたときのショットキバリアダイオード素子の電流増加率が抑制されるので、検出回路109A,109Bの検出感度が充分には向上しない可能性がある。   In the Schottky barrier diode element having the structure of the comparative example as shown in FIGS. 15 and 16, the cathode electrode 273 and the anode electrode 274 are drawn from the surface side of the substrate 21, and the current path 250 flowing through the n-type well 27 is , Near the Schottky junction (Schottky junction surface) 253 between the Schottky electrode 252 and the n-type well 27 (that is, near the surface of the n-type well 27), and substantially parallel to the Schottky junction surface (to the main surface of the substrate 21) Parallel). Therefore, it is easily affected by the parasitic resistance of the n-type well 27. When the junction area of the Schottky junction 253 between the Schottky electrode 252 and the n-type well 27 is small, the influence of the parasitic resistance of the n-type well 27 is small, so the current value is almost proportional to the junction area. As the area (planar dimension) increases and the junction area of the Schottky junction increases, the distance that the current passes through the n-type well 27 becomes longer (that is, the current path 250 becomes longer), and the parasitic resistance increases. Therefore, when the junction area of the Schottky junction increases, the value of the current flowing through the Schottky barrier diode element is not proportional to the junction area of the Schottky junction, and the Schottky electrode 252 is further enlarged to obtain the desired current value. The junction area of the junction must be increased. For this reason, the area utilization efficiency of the Schottky barrier diode is deteriorated, and the size of the semiconductor device (semiconductor chip) is increased. Further, since the current increase rate of the Schottky barrier diode element when the junction area of the Schottky junction is increased is suppressed, there is a possibility that the detection sensitivity of the detection circuits 109A and 109B is not sufficiently improved.

本実施の形態の半導体装置(半導体チップ2に対応)に形成されたショットキバリアダイオード素子(上記SBD形成領域21Bに形成されたショットキバリアダイオード素子)についてより詳細に説明する。図17は、本実施の形態の半導体装置におけるショットキバリアダイオード素子の構造を示す要部断面図であり、図18〜図20はその要部平面図である。図17の断面図には、SBD形成領域21Bに対応する領域の断面が示されているが、簡略化のために、絶縁膜81およびそれより上層の構造については図示を省略している。図18のC−C線の断面が図17にほぼ対応する。また、図18〜図20は同じ領域の平面図であるが、図18では、ショットキ電極52、コンタクトホール62a,62b、カソード電極73およびアノード電極74の平面レイアウトを示して他の構成要素については図示を省略しており、図19では、ショットキ接合部53、p+型ガードリング層47およびn+型半導体領域44の平面レイアウトを示して他の構成要素については図示を省略しており、図20では、n+型半導体領域44、ショットキ電極52、ショットキ接合部53、およびコンタクトホール62a,62bの平面レイアウトを示して他の構成要素については図示を省略している。また、図18は平面図であるが、理解を簡単にするためにハッチングを付してある。 The Schottky barrier diode element (Schottky barrier diode element formed in the SBD formation region 21B) formed in the semiconductor device (corresponding to the semiconductor chip 2) of the present embodiment will be described in more detail. FIG. 17 is a fragmentary cross-sectional view showing the structure of the Schottky barrier diode element in the semiconductor device of the present embodiment, and FIGS. 18 to 20 are fragmentary plan views thereof. In the cross-sectional view of FIG. 17, a cross section of the region corresponding to the SBD formation region 21 </ b> B is shown, but the illustration of the structure of the insulating film 81 and the upper layer is omitted for simplification. A cross section taken along line CC in FIG. 18 substantially corresponds to FIG. 18 to 20 are plan views of the same region. FIG. 18 shows a planar layout of the Schottky electrode 52, the contact holes 62a and 62b, the cathode electrode 73, and the anode electrode 74, and other components are described. In FIG. 19, the planar layout of the Schottky junction 53, the p + -type guard ring layer 47, and the n + -type semiconductor region 44 is shown, and other components are not shown. 20, the planar layout of the n + type semiconductor region 44, the Schottky electrode 52, the Schottky junction 53, and the contact holes 62a and 62b is shown, and the other components are not shown. FIG. 18 is a plan view, but hatched for easy understanding.

本実施の形態では、図17〜図20からも分かるように、SBD形成領域21Bのn型ウエル27の表面上に複数のショットキ電極52が形成され、各ショットキ電極52とn型ウエル27の間にショットキ接合(ショットキ接合部53)が形成されている。各ショットキ電極52は、例えば細長い長方形状の平面形状(レイアウトパターン)を有しており、複数のショットキ電極52が互いに平行に並んで(並列に)配置されている。また、各ショットキ電極52とn型ウエル27との接触領域であるショットキ接合部(ショットキ接合面)53も例えば細長い長方形状の平面形状(レイアウトパターン)を有しており、複数のショットキ接合部53が互いに平行に並んで(並列に)配置されている。このように、複数のショットキ電極52とn型ウエル27との接触領域により複数のショットキ接合部53が互いに離間して形成されており、隣り合うショットキ接合部53の間にはn+型半導体領域44が形成されている。また、並列に並んだ複数のショットキ接合部53のうちの両端のショットキ接合部53の外側にもn+型半導体領域44が設けられている。従って、各ショットキ接合部53の両側に、n+型半導体領域44が存在することになる。換言すれば、隣り合うn+型半導体領域44の間にショットキ接合部53形成されていることになる。各n+型半導体領域44も例えば長方形状の平面形状(レイアウトパターン)を有している。また、複数のショットキ接合部53は、それぞれp+型ガードリング層47によって囲まれており、ショットキ電極52の下面の端部近傍領域はp+型ガードリング層47とオーバーラップして接触している。 In this embodiment, as can be seen from FIGS. 17 to 20, a plurality of Schottky electrodes 52 are formed on the surface of the n-type well 27 in the SBD formation region 21 </ b> B. A Schottky junction (Schottky junction 53) is formed. Each Schottky electrode 52 has, for example, an elongated rectangular planar shape (layout pattern), and a plurality of Schottky electrodes 52 are arranged in parallel (in parallel) with each other. In addition, a Schottky junction (Schottky junction surface) 53 that is a contact region between each Schottky electrode 52 and the n-type well 27 also has, for example, an elongated rectangular planar shape (layout pattern), and a plurality of Schottky junctions 53. Are arranged in parallel to each other (in parallel). As described above, the plurality of Schottky junctions 53 are formed to be separated from each other by the contact regions of the plurality of Schottky electrodes 52 and the n-type well 27, and the n + -type semiconductor region is interposed between the adjacent Schottky junctions 53. 44 is formed. An n + type semiconductor region 44 is also provided outside the Schottky junctions 53 at both ends of the plurality of Schottky junctions 53 arranged in parallel. Therefore, the n + type semiconductor regions 44 exist on both sides of each Schottky junction 53. In other words, a Schottky junction 53 is formed between adjacent n + type semiconductor regions 44. Each n + type semiconductor region 44 also has, for example, a rectangular planar shape (layout pattern). Further, a plurality of Schottky junction 53 is surrounded by a p + -type guard ring layer 47, respectively, near the edge region of the lower surface of the Schottky electrode 52 is in contact overlaps the p + -type guard ring layer 47 Yes.

各ショットキ電極52上にはコンタクトホール62a(コンタクトホール62のうちのコンタクトホール62a)が形成されており、コンタクトホール62aにはプラグ63a(プラグ63のうちのプラグ63a)が埋め込まれている。コンタクトホール62aおよびそこに埋め込まれたプラグ63aの平面形状(レイアウトパターン)は、ショットキ電極52の平面形状に合わせて、例えば細長い長方形状の平面形状(レイアウトパターン)を有している。複数のショットキ電極52の上方には櫛型(フィンガー構造)のアノード電極74が形成されている。各ショットキ電極52は、その上部のコンタクトホール62aに埋め込まれたプラグ63aを介して櫛型のアノード電極74と電気的に接続されている。すなわち、複数のショットキ電極52と櫛型のアノード電極74とは、複数のショットキ電極52の上に形成された複数のプラグ63aによって電気的に接続されている。   A contact hole 62a (a contact hole 62a of the contact hole 62) is formed on each Schottky electrode 52, and a plug 63a (a plug 63a of the plug 63) is embedded in the contact hole 62a. The planar shape (layout pattern) of the contact hole 62a and the plug 63a embedded therein has, for example, an elongated rectangular planar shape (layout pattern) in accordance with the planar shape of the Schottky electrode 52. A comb-shaped (finger structure) anode electrode 74 is formed above the plurality of Schottky electrodes 52. Each Schottky electrode 52 is electrically connected to a comb-shaped anode electrode 74 through a plug 63a embedded in the contact hole 62a on the upper side. That is, the plurality of Schottky electrodes 52 and the comb-shaped anode electrode 74 are electrically connected by the plurality of plugs 63 a formed on the plurality of Schottky electrodes 52.

各n+型半導体領域44上にはコンタクトホール62b(コンタクトホール62のうちのコンタクトホール62b)が形成されており、コンタクトホール62bにはプラグ63b(プラグ63のうちのプラグ63b)が埋め込まれている。コンタクトホール62bおよびそこに埋め込まれたプラグ63bの平面形状(レイアウトパターン)は、n+型半導体領域44の平面形状に合わせて、例えば細長い長方形状の平面形状(レイアウトパターン)を有している。複数のショットキ接合部53の間および両側に設けられた複数の各n+型半導体領域44の上方には櫛型(フィンガー構造)のカソード電極73が形成されている。各n+型半導体領域44は、その上部のコンタクトホール62bに埋め込まれたプラグ63bを介して櫛型のカソード電極73と電気的に接続されている。すなわち、複数のn+型半導体領域44と櫛型のカソード電極73とは、複数のn+型半導体領域44の上に形成された複数のプラグ63bによって電気的に接続されている。 A contact hole 62b (a contact hole 62b of the contact hole 62) is formed on each n + type semiconductor region 44, and a plug 63b (a plug 63b of the plug 63) is embedded in the contact hole 62b. Yes. The planar shape (layout pattern) of the contact hole 62 b and the plug 63 b embedded therein has, for example, an elongated rectangular planar shape (layout pattern) in accordance with the planar shape of the n + type semiconductor region 44. A comb-shaped (finger structure) cathode electrode 73 is formed between the plurality of Schottky junctions 53 and above each of the plurality of n + -type semiconductor regions 44 provided on both sides. Each n + -type semiconductor region 44 is electrically connected to the comb-shaped cathode electrode 73 through a plug 63b embedded in the contact hole 62b in the upper part. That is, the plurality of n + type semiconductor regions 44 and the comb-shaped cathode electrode 73 are electrically connected by the plurality of plugs 63 b formed on the plurality of n + type semiconductor regions 44.

櫛型のカソード電極73は、各n+型半導体領域44の上に延在(位置)してプラグ63bを介してn+型半導体領域44に接続する電極部73aと、複数の電極部73aの一方の端部を連結する連結部73bとを有しており、連結部73bと複数の電極部73aとは、ほぼ直交している。カソード電極73の複数の電極部73aは、複数のプラグ63bを介して複数のn+型半導体領域44に接続されている。カソード電極73の複数の電極部73aは、例えば長方形状の平面形状(レイアウトパターン)を有しており、互いに平行に並んで(並列に)配置されている。複数の電極部73aの一方の端部が連結部73bに接続しており、複数の電極部73aは連結部73bによって連結されている。従って、複数のショットキ接合部53の間と両側に形成された複数のn+型半導体領域44は、その上部のコンタクトホール62bを埋める導体部(プラグ63b)およびカソード電極74によって、互いに電気的に接続される。 The cathode electrode 73 of the comb includes an electrode portion 73a to be connected to the n + -type semiconductor region 44 via the plug 63b and extend (position) on the respective n + -type semiconductor region 44, a plurality of electrode portions 73a It has the connection part 73b which connects one edge part, and the connection part 73b and the some electrode part 73a are substantially orthogonally crossed. The plurality of electrode portions 73a of the cathode electrode 73 are connected to the plurality of n + type semiconductor regions 44 through the plurality of plugs 63b. The plurality of electrode portions 73a of the cathode electrode 73 have a rectangular planar shape (layout pattern), for example, and are arranged in parallel (in parallel) with each other. One end of the plurality of electrode portions 73a is connected to the connecting portion 73b, and the plurality of electrode portions 73a are connected by the connecting portion 73b. Accordingly, the plurality of n + -type semiconductor regions 44 formed between and on both sides of the plurality of Schottky junctions 53 are electrically connected to each other by the conductor portion (plug 63b) and the cathode electrode 74 filling the contact hole 62b on the upper side. Connected.

櫛型のアノード電極74は、各ショットキ電極52の上に延在(位置)してプラグ63aを介してショットキ電極52に接続する電極部74aと、複数の電極部74aの一方の端部を連結する連結部74bとを有しており、連結部74bと複数の電極部74aとは、ほぼ直交している。アノード電極74の複数の電極部74aは、複数のプラグ63aを介して複数のショットキ電極52に接続されている。アノード電極74の複数の電極部74aは、例えば長方形状の平面形状(レイアウトパターン)を有しており、互いに平行に並んで(並列に)配置されている。複数の電極部74aの一方の端部が連結部74bに接続しており、複数の電極部74aは連結部74bによって連結されている。従って、複数のショットキ電極52は、その上部のコンタクトホール62aを埋める導体部(プラグ63a)およびアノード電極74によって、互いに電気的に接続される。従って、n型ウエル27上に複数のショットキバリア52を形成することによって形成された複数のショットキ接合(ショットキ接合部53)は、並列に接続されることになる。   The comb-shaped anode electrode 74 extends (positions) on each Schottky electrode 52 and connects the electrode portion 74a connected to the Schottky electrode 52 via the plug 63a and one end portion of the plurality of electrode portions 74a. The connecting portion 74b and the plurality of electrode portions 74a are substantially orthogonal to each other. The plurality of electrode portions 74a of the anode electrode 74 are connected to the plurality of Schottky electrodes 52 through the plurality of plugs 63a. The plurality of electrode portions 74a of the anode electrode 74 have a rectangular planar shape (layout pattern), for example, and are arranged in parallel (in parallel) with each other. One end of the plurality of electrode portions 74a is connected to the connecting portion 74b, and the plurality of electrode portions 74a are connected by the connecting portion 74b. Accordingly, the plurality of Schottky electrodes 52 are electrically connected to each other by the conductor portion (plug 63a) filling the contact hole 62a above the anode and the anode electrode 74. Accordingly, the plurality of Schottky junctions (Schottky junctions 53) formed by forming the plurality of Schottky barriers 52 on the n-type well 27 are connected in parallel.

櫛型のカソード電極73とアノード電極74とは、同層に形成されている(すなわち同層の配線66によって形成されている)が、カソード電極73とアノード電極74とは、互いに接触しないように、カソード電極73の複数の電極部73aとアノード電極74の複数の電極部74bとが交互に並んで配置されている。すなわち、隣り合う電極部73aの間に電極部74aが配置されている。また、カソード電極73の連結部73aと複数の電極部73aの端部とが連結し、アノード電極74の連結部74bと複数の電極部74aの端部とが連結しているが、その連結する端部は、カソード電極73とアノード電極74で互いに逆側に位置している。このような構造にすることで、同層に形成されている櫛型のカソード電極73とアノード電極74とは、互いに接触しないようにすることができる。また、カソード電極73とアノード電極74とは交差しないので、カソード電極73とアノード電極74との間に寄生容量が生じるのを防止することができる。   The comb-shaped cathode electrode 73 and the anode electrode 74 are formed in the same layer (that is, formed by the wiring 66 in the same layer), but the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 are not in contact with each other. The plurality of electrode portions 73a of the cathode electrode 73 and the plurality of electrode portions 74b of the anode electrode 74 are alternately arranged. That is, the electrode part 74a is arrange | positioned between the adjacent electrode parts 73a. Further, the connecting portion 73a of the cathode electrode 73 and the end portions of the plurality of electrode portions 73a are connected, and the connecting portion 74b of the anode electrode 74 and the end portions of the plurality of electrode portions 74a are connected. The end portions are located on the opposite sides of the cathode electrode 73 and the anode electrode 74. With such a structure, the comb-shaped cathode electrode 73 and the anode electrode 74 formed in the same layer can be prevented from contacting each other. Further, since the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 do not intersect with each other, it is possible to prevent parasitic capacitance from being generated between the cathode electrode 73 and the anode electrode 74.

このように、本実施の形態では、図17〜図20に示されるような構造を採用し、ショットキ接合部53のレイアウト(平面レイアウト、レイアウトパターン、平面形状)を細長い長方形状にして、その上部にプラグ63aおよびプラグ63aに接続するアノード電極74を引き出している。そして、各ショットキ接合部53の両隣にn+型半導体領域44を設け、そこから細長い長方形のレイアウトのコンタクトホール62bおよびプラグ63bでカソード電極73を引き出している。このようなレイアウトパターンを繰り返して、全体として櫛型の平面レイアウトとしている。すなわち、一つのn型ウエル27上に、アノードとカソードとが交互に並ぶ構造となっている。 As described above, in the present embodiment, the structure as shown in FIGS. 17 to 20 is adopted, and the layout (planar layout, layout pattern, planar shape) of the Schottky junction 53 is formed into an elongated rectangular shape, and the upper part thereof is formed. The plug 63a and the anode electrode 74 connected to the plug 63a are drawn out. Then, an n + type semiconductor region 44 is provided on both sides of each Schottky junction 53, and the cathode electrode 73 is drawn from the contact hole 62b and the plug 63b having an elongated rectangular layout. Such a layout pattern is repeated to obtain a comb-shaped planar layout as a whole. That is, the anode and the cathode are alternately arranged on one n-type well 27.

一般に、ショットキバリアダイオードのショットキ接合部近傍におけるn型ウエルの不純物濃度は1015〜1017/cm3程度であり、そのシート抵抗値はMOSFETのソース・ドレインなどと比較するとかなり高い。アノード電極を半導体基板表面のショットキ接合部から引き出し、カソード電極を半導体基板の裏面から引き出す構造とした場合は、電流経路はショットキ接合面に対して垂直(半導体基板の主面に対して垂直)になるので、アノード電極近傍(浅い領域)でn型ウエルの不純物濃度をショットキ接合を形成できる程度の低濃度に調整し、半導体基板の深い領域から半導体基板裏面にかけての不純物濃度を高くすることで、寄生抵抗を抑制することができる。 In general, the impurity concentration of the n-type well in the vicinity of the Schottky junction of the Schottky barrier diode is about 10 15 to 10 17 / cm 3 , and the sheet resistance value is considerably higher than that of the source / drain of the MOSFET. When the anode electrode is drawn from the Schottky junction on the surface of the semiconductor substrate and the cathode electrode is drawn from the back side of the semiconductor substrate, the current path is perpendicular to the Schottky junction plane (perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate). Therefore, by adjusting the impurity concentration of the n-type well near the anode electrode (shallow region) to such a low level that a Schottky junction can be formed, and increasing the impurity concentration from the deep region of the semiconductor substrate to the back surface of the semiconductor substrate, Parasitic resistance can be suppressed.

しかしながら、本実施の形態では、電力増幅回路102A,102Bを構成するLDMOSFET素子とともに検出回路109A,109Bを構成するショットキバリアダイオード素子を同じ半導体装置(半導体チップ2)内に形成してモノリシック化しているので、半導体装置(半導体チップ2)を構成する基板21の裏面の全面には、グランド(GND)電極となる裏面電極(裏面ソース電極)89が形成されている。このため、一般的なショットキバリアダイオード素子のように基板21の裏面からカソード電極を引き出すことはできない。このため、ショットキバリアダイオードのカソード電極は、アノード電極と同じく、基板(半導体基板)の表面側から引き出すことが必要になる。この場合、ショットキバリアダイオードの電流経路はショットキ接合面に近い領域となり、さらに電流経路はショットキ接合面に対して平行(半導体基板の主面に対して平行)となるので、半導体基板の深い領域から半導体基板裏面にかけての不純物濃度を高くしても寄生抵抗は低減されない。従って、ショットキバリアダイオードの寄生抵抗を低減するには、電流経路を短くすることが重要である。   However, in the present embodiment, the Schottky barrier diode elements that constitute the detection circuits 109A and 109B are formed in the same semiconductor device (semiconductor chip 2) together with the LDMOSFET elements that constitute the power amplifier circuits 102A and 102B. Therefore, a back surface electrode (back surface source electrode) 89 serving as a ground (GND) electrode is formed on the entire back surface of the substrate 21 constituting the semiconductor device (semiconductor chip 2). For this reason, the cathode electrode cannot be drawn out from the back surface of the substrate 21 like a general Schottky barrier diode element. For this reason, the cathode electrode of the Schottky barrier diode, like the anode electrode, needs to be drawn out from the surface side of the substrate (semiconductor substrate). In this case, the current path of the Schottky barrier diode is a region close to the Schottky junction surface, and the current path is parallel to the Schottky junction surface (parallel to the main surface of the semiconductor substrate). The parasitic resistance is not reduced even if the impurity concentration on the back surface of the semiconductor substrate is increased. Therefore, in order to reduce the parasitic resistance of the Schottky barrier diode, it is important to shorten the current path.

本実施の形態では、図17〜図20に示されるような構造を採用している。すなわち、n型ウエル27上に互いに離間するショットキ電極52を複数設けることで一つのn型ウエル27に(互いに離間する)複数のショットキ接合部53を形成し、ショットキ接合部53の両隣に(すなわち隣り合うショットキ接合部53の間に)n+型半導体領域44を設けてそこからカソード電極73を引き出している。n型ウエル27に複数のショットキ接合部53を形成し、各ショットキ接合部53の両隣から(すなわち隣り合うショットキ接合部53の間から)カソード電極73を引き出しているので、ショットキ接合部53からカソード電極73の取り出し部または接続部(n+型半導体領域44)までの電流経路(n型ウエル27の電流経路)を短くすることができる。このため、ショットキバリアダイオードの寄生抵抗を低減することができ、ショットキバリアダイオード素子を流れる電流値(すなわちショットキバリアダイオード素子の順方向電流)を増大させることができ、また、高周波動作時のロスも低減できる。 In this embodiment, a structure as shown in FIGS. 17 to 20 is adopted. That is, by providing a plurality of Schottky electrodes 52 spaced apart from each other on the n-type well 27, a plurality of Schottky junctions 53 (separated from each other) are formed in one n-type well 27, and adjacent to both sides of the Schottky junction 53 (that is, An n + -type semiconductor region 44 is provided between adjacent Schottky junctions 53 and the cathode electrode 73 is drawn therefrom. A plurality of Schottky junctions 53 are formed in the n-type well 27, and the cathode electrode 73 is drawn from both sides of each Schottky junction 53 (that is, from between adjacent Schottky junctions 53). The current path (current path of the n-type well 27) to the lead-out part or the connection part (n + type semiconductor region 44) of the electrode 73 can be shortened. For this reason, the parasitic resistance of the Schottky barrier diode can be reduced, the value of the current flowing through the Schottky barrier diode element (that is, the forward current of the Schottky barrier diode element) can be increased, and the loss during high-frequency operation is also reduced. Can be reduced.

また、本実施の形態では、ショットキ電極52の数を増やすことで(すなわちショットキ接合部53の数を増やすことで)、電流経路を長くすることなく(すなわち寄生抵抗を増大させることなく)ショットキ接合部53のトータルの接合面積(並列に接続された複数のショットキ接合部53の合計の接合面積)を増大させることができ、効率的にショットキバリアダイオード素子の電流(順方向電流)を増大させることができる。このため、ショットキバリアダイオードを用いたSBD検波方式の検出回路109A,109Bの検出感度(検波感度)を向上させることができる。例えば、ショットキバリアダイオードの順方向電流を大幅に増加させることができるので、整流時の損失が少なくなり、RF(高周波)からDC(直流)への変換効率が高くなり、検出感度を向上させることができる。従って、RFパワーモジュール1の性能を向上させることができる。また、図15および図16に示される比較例の構造に比較して、図17〜図20に示される本実施の形態の構造は、ショットキ接合のトータルの接合面積を同じにした場合、ショットキバリアダイオード素子の平面寸法(面積)は若干増加するが、それ以上に、寄生抵抗低減によるショットキバリアダイオードの電流(順方向電流)の増大効果が大きい。このため、所望の電流値(順方向電流)を得るのに必要なショットキバリアダイオード素子の平面寸法(面積)を最小限にすることができる。従って、ショットキバリアダイオードの面積利用効率を向上でき、半導体装置(半導体チップ)およびそれを搭載したRFパワーモジュールの小型化が可能になる。   Further, in the present embodiment, by increasing the number of Schottky electrodes 52 (that is, by increasing the number of Schottky junctions 53), the Schottky junction is not lengthened (that is, without increasing the parasitic resistance). The total junction area of the portion 53 (total junction area of a plurality of Schottky junctions 53 connected in parallel) can be increased, and the current (forward current) of the Schottky barrier diode element can be increased efficiently. Can do. Therefore, it is possible to improve the detection sensitivity (detection sensitivity) of the detection circuits 109A and 109B of the SBD detection method using a Schottky barrier diode. For example, since the forward current of a Schottky barrier diode can be increased significantly, loss during rectification is reduced, conversion efficiency from RF (high frequency) to DC (direct current) is increased, and detection sensitivity is improved. Can do. Therefore, the performance of the RF power module 1 can be improved. Compared with the structure of the comparative example shown in FIGS. 15 and 16, the structure of the present embodiment shown in FIGS. 17 to 20 has a Schottky barrier when the total junction area of the Schottky junction is the same. Although the planar dimension (area) of the diode element slightly increases, the effect of increasing the current (forward current) of the Schottky barrier diode by reducing the parasitic resistance is larger. For this reason, the planar dimension (area) of the Schottky barrier diode element necessary for obtaining a desired current value (forward current) can be minimized. Therefore, the area utilization efficiency of the Schottky barrier diode can be improved, and the semiconductor device (semiconductor chip) and the RF power module on which it is mounted can be miniaturized.

また、本実施の形態では、カソード電極73とアノード電極74とを同層の配線66により形成し、カソード電極73とアノード電極74とが交差しないような平面レイアウトにしているので、カソード電極73とアノード電極74との間に寄生容量(配線間容量)が生じない。これにより、配線間の寄生容量を抑制し、半導体装置の性能をより向上させることができる。   In the present embodiment, the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 are formed by the wiring 66 in the same layer, and the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 are arranged in a planar layout so as not to intersect. There is no parasitic capacitance (inter-wiring capacitance) between the anode electrode 74 and the anode electrode 74. Thereby, the parasitic capacitance between wirings can be suppressed and the performance of the semiconductor device can be further improved.

また、本実施の形態では、ショットキバリアダイオード素子とLDMOSFET素子とを一つの基板21上に形成(集積化)しているが、基板21に形成されるショットキバリアダイオード素子は基板21に形成されるLDMOSFET素子に直接接続されているような構造ではなく、その回路構成により基板21に形成される他の受動素子(例えば容量素子87や抵抗素子33)を介してLDMOSFET素子に電気的に接続されている。また、SBD検波方式の検出回路109A,109Bで用いられる各ショットキバリアダイオード素子は、その動作目的が異なり電位を共通にはできないため、各ショットキバリアダイオード素子用の配線は、電位が共通になる基板21の裏面電極ではなく、基板21の上部(表面側の)金属配線によって形成する必要がある。従って、本実施の形態では、ショットキバリアダイオード素子は、他の受動素子(容量素子や抵抗素子など)および能動素子(LDMOSなど)と接続するために、アノード電極およびカソード電極の両方を基板21の上部(表面側)の金属配線により形成する。すなわち、本実施の形態では、カソード電極73を、アノード電極74と同じく基板21の表面側から引き出し、アノード電極74およびカソード電極73の両方を基板21の上部(表面側)の金属配線により形成している。これにより、LDMOSFET素子を有する電力増幅回路102A,102Bとショットキバリアダイオード素子を有するSBD検波方式の検出回路109A,109Bとを同じ基板21に(すなわち同じ半導体チップ2内に)形成(集積化)することができ、RFパワーモジュール1の小型化が可能になる。   In this embodiment, the Schottky barrier diode element and the LDMOSFET element are formed (integrated) on one substrate 21, but the Schottky barrier diode element formed on the substrate 21 is formed on the substrate 21. The structure is not directly connected to the LDMOSFET element, but is electrically connected to the LDMOSFET element via other passive elements (for example, the capacitive element 87 and the resistance element 33) formed on the substrate 21 by the circuit configuration. Yes. In addition, since the Schottky barrier diode elements used in the detection circuits 109A and 109B of the SBD detection system have different operation purposes and cannot have a common potential, the wiring for each Schottky barrier diode element has a common potential. It is necessary to form the upper portion (surface side) metal wiring of the substrate 21 instead of the back surface electrode of the substrate 21. Therefore, in the present embodiment, the Schottky barrier diode element has both the anode electrode and the cathode electrode of the substrate 21 to be connected to other passive elements (such as a capacitor element and a resistance element) and an active element (such as an LDMOS). It is formed by metal wiring on the top (front side). That is, in the present embodiment, the cathode electrode 73 is drawn from the surface side of the substrate 21 like the anode electrode 74, and both the anode electrode 74 and the cathode electrode 73 are formed by metal wiring on the upper side (surface side) of the substrate 21. ing. As a result, the power amplifier circuits 102A and 102B having LDMOSFET elements and the SBD detection type detection circuits 109A and 109B having Schottky barrier diode elements are formed (integrated) on the same substrate 21 (that is, in the same semiconductor chip 2). Therefore, the RF power module 1 can be downsized.

図21は、ショットキバリアダイオードの電圧−電流特性を示すグラフである。図21のグラフの横軸は、アノード電極とカソード電極との電位差に対応し、図21のグラフの縦軸は、順方向電流の電流密度(ショットキバリアダイオードの順方向電流をショットキ接合のトータル面積で割った値)に対応する。なお、図21のグラフの横軸と縦軸とは任意単位(arbitrary unit)で示されている。   FIG. 21 is a graph showing voltage-current characteristics of a Schottky barrier diode. The horizontal axis of the graph of FIG. 21 corresponds to the potential difference between the anode electrode and the cathode electrode, and the vertical axis of the graph of FIG. 21 represents the current density of the forward current (the forward current of the Schottky barrier diode is the total area of the Schottky junction). Corresponding to the value divided by. Note that the horizontal axis and the vertical axis of the graph of FIG. 21 are shown in arbitrary units.

また、図21のグラフでは、図15および図16の構造に対応する「比較例(50μm×100μm)」と、図17〜図20の本実施の形態の構造に対応する「本実施の形態の第1の場合(5μm×100μm:10個並列)」および「本実施の形態の第2の場合(10μm×100μm:5個並列)」とが示されている。図21のグラフに示された3つのケースにおいて、ショットキ接合のトータル面積はいずれも同じであり、「比較例(50μm×100μm)」は、一つのショットキ電極252により50μm×100μmのショットキ接合部253が一つ形成された場合に対応し、「本実施の形態の第1の場合(5μm×100μm:10個並列)」は、10個のショットキ電極52により5μm×100μmのショットキ接合部53が10個並列に形成された場合に対応し、「本実施の形態の第2の場合(10μm×100μm:5個並列)」は、5個のショットキ電極52により10μm×100μmのショットキ接合部53が5個並列に形成されてた場合に対応する。   Further, in the graph of FIG. 21, the “comparative example (50 μm × 100 μm)” corresponding to the structure of FIGS. 15 and 16 and “the present embodiment corresponding to the structure of the present embodiment of FIGS. The “first case (5 μm × 100 μm: 10 parallel)” and the “second case of the present embodiment (10 μm × 100 μm: 5 parallel)” are shown. In the three cases shown in the graph of FIG. 21, the total area of the Schottky junction is the same, and the “comparative example (50 μm × 100 μm)” is a 50 μm × 100 μm Schottky junction 253 by one Schottky electrode 252. In the first case of the present embodiment (5 μm × 100 μm: 10 in parallel), 10 Schottky electrodes 52 form 10 Schottky junctions 53 having 10 μm × 100 μm. Corresponding to the case where the electrodes are formed in parallel, in the “second case of the present embodiment (10 μm × 100 μm: 5 in parallel)”, five 10 μm × 100 μm Schottky junctions 53 are formed by five Schottky electrodes 52. This corresponds to the case where they are formed in parallel.

図21のグラフからも分かるように、図15および図16の構造(図21のグラフの「比較例」に対応)に比較して、図17〜図20に示される本実施の形態の構造(図21のグラフの「本実施の形態の第1の場合」および「本実施の形態の第2の場合」に対応)の方が、n型ウエル27の電流経路を短くすることができるので、ショットキバリアダイオードの寄生抵抗を低減でき、ショットキバリアダイオード素子の順方向電流を増大させることができる。   As can be seen from the graph of FIG. 21, the structure of the present embodiment shown in FIGS. 17 to 20 is compared with the structure of FIGS. 15 and 16 (corresponding to the “comparative example” of the graph of FIG. 21). In the graph of FIG. 21, “the first case of the present embodiment” and “the second case of the present embodiment”) can shorten the current path of the n-type well 27. The parasitic resistance of the Schottky barrier diode can be reduced, and the forward current of the Schottky barrier diode element can be increased.

図22は、ショットキバリアダイオードのショットキ接合のトータル面積と電流値との相関を示すグラフである。図22のグラフの横軸は、ショットキバリアダイオードのショットキ接合のトータル面積に対応し、図22のグラフの縦軸は、所定の電圧を印加したときにショットキバリアダイオードに流れる電流値(順方向電流)に対応する。なお、図22のグラフの横軸と縦軸とは任意単位(arbitrary unit)で示されている。また、図22のグラフでは、図15および図16の構造に対応する「比較例」と、図17〜図20の本実施の形態の構造に対応する「本実施の形態」とが示されている。図22のグラフの「比較例」の場合は、一つのショットキ電極252の面積を増大させることで、ショットキ接合のトータル面積を増加させ、図22のグラフの「本実施の形態」の場合は、並列に接続するショットキ電極52(ショットキ接合53)の数を増やすことで、ショットキ接合のトータル面積を増加させている。   FIG. 22 is a graph showing the correlation between the total area of the Schottky junction of the Schottky barrier diode and the current value. The horizontal axis of the graph of FIG. 22 corresponds to the total area of the Schottky barrier diode of the Schottky barrier diode, and the vertical axis of the graph of FIG. 22 represents the current value (forward current) flowing through the Schottky barrier diode when a predetermined voltage is applied. ). Note that the horizontal axis and the vertical axis of the graph of FIG. 22 are shown in arbitrary units. In the graph of FIG. 22, “comparative example” corresponding to the structure of FIGS. 15 and 16 and “this embodiment” corresponding to the structure of the present embodiment of FIGS. 17 to 20 are shown. Yes. In the case of “comparative example” in the graph of FIG. 22, the total area of the Schottky junction is increased by increasing the area of one Schottky electrode 252, and in the case of “this embodiment” in the graph of FIG. 22, By increasing the number of Schottky electrodes 52 (Schottky junctions 53) connected in parallel, the total area of the Schottky junctions is increased.

図22のグラフからも分かるように、図15および図16の構造(図22のグラフの「比較例」に対応)では、ショットキ接合の接合面積が大きくなるに従い、電流がn型ウエル27を通過する距離が長くなり(すなわち電流経路が長くなり)、寄生抵抗が増大するので、ショットキ接合の接合面積が大きくなると、ショットキバリアダイオード素子の電流値(順方向電流)はショットキ接合の接合面積に比例しなくなる。このため、所望の電流値(順方向電流)を得るのためには、余分にショットキ接合の接合面積を増大させなければならない。   As can be seen from the graph of FIG. 22, in the structure of FIGS. 15 and 16 (corresponding to “Comparative Example” of the graph of FIG. 22), the current passes through the n-type well 27 as the junction area of the Schottky junction increases. Since the distance to be increased (that is, the current path becomes longer) and the parasitic resistance increases, if the junction area of the Schottky junction increases, the current value (forward current) of the Schottky barrier diode element is proportional to the junction area of the Schottky junction. No longer. For this reason, in order to obtain a desired current value (forward current), the junction area of the Schottky junction must be increased.

それに対して、図17〜図20に示される本実施の形態の構造(図22のグラフの「本実施の形態」に対応)では、一つのn型ウエル27上に複数のショットキ電極52を形成し(すなわち複数のショットキ接合部53を形成し)、各ショットキ接合部53の両隣からカソード電極73を引き出しているので、電流がn型ウエル27を通過する距離(電流経路)を短くすることができる。また、各ショットキ電極52の面積を増やすのではなく、ショットキ電極52の数を増やしてショットキ接合部53の数を増やすことで、電流経路を増大させることなくショットキ接合のトータル面積を増大させることができる。このため、本実施の形態では、ショットキ接合のトータル面積を増大させても寄生抵抗は増大しないので、図22のグラフに示されるように、ショットキバリアダイオード素子の電流値(順方向電流)はショットキ接合の接合面積に比例することになる。従って、所望の電流値(順方向電流)を得るのに必要なショットキバリアダイオード素子の平面寸法(面積)を最小限にすることができる。これにより、半導体装置の小型化と、ショットキバリアダイオードを用いたSBD検波方式の検出回路109A,109Bの検出感度(検波感度)の向上とを両立させることができる。また、ショットキバリアダイオードの電流(順方向電流)をショットキ接合の接合面積に比例させることができるので、半導体基板に形成する半導体集積回路の設計が容易になる。   On the other hand, in the structure of this embodiment shown in FIGS. 17 to 20 (corresponding to “this embodiment” in the graph of FIG. 22), a plurality of Schottky electrodes 52 are formed on one n-type well 27. (That is, a plurality of Schottky junctions 53 are formed), and the cathode electrode 73 is drawn out from both sides of each Schottky junction 53, so that the distance (current path) through which the current passes through the n-type well 27 can be shortened. it can. Further, the total area of the Schottky junction can be increased without increasing the current path by increasing the number of Schottky electrodes 52 and increasing the number of Schottky junctions 53 instead of increasing the area of each Schottky electrode 52. it can. For this reason, in this embodiment, even if the total area of the Schottky junction is increased, the parasitic resistance does not increase. Therefore, as shown in the graph of FIG. 22, the current value (forward current) of the Schottky barrier diode element is the Schottky barrier. This is proportional to the bonding area of the bonding. Accordingly, the planar dimension (area) of the Schottky barrier diode element necessary to obtain a desired current value (forward current) can be minimized. As a result, it is possible to reduce both the size of the semiconductor device and improve the detection sensitivity (detection sensitivity) of the detection circuits 109A and 109B of the SBD detection method using a Schottky barrier diode. Further, since the current (forward current) of the Schottky barrier diode can be made proportional to the junction area of the Schottky junction, the design of the semiconductor integrated circuit formed on the semiconductor substrate is facilitated.

(実施の形態2)
図23は、本発明の他の実施の形態である半導体装置の要部断面図であり、図24および図25はその平面図である。図23の断面図には、SBD形成領域21Bに対応する領域の断面が示されており、上記実施の形態1の図17にほぼ対応する。また、図24のD−D線の断面が図23にほぼ対応するまた、図24と図25とは同じ領域の平面図であるが、図24では、ショットキ電極52、コンタクトホール62a,62b、カソード電極73およびアノード電極74の平面レイアウトを示して他の構成要素については図示を省略しており、図25では、ショットキ電極52、ショットキ接合部53、コンタクトホール62bおよびカソード電極73の平面レイアウトを示して他の構成要素については図示を省略している。また、図24は平面図であるが、理解を簡単にするためにハッチングを付してある。
(Embodiment 2)
FIG. 23 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 24 and 25 are plan views thereof. 23 shows a cross section of a region corresponding to the SBD formation region 21B, and substantially corresponds to FIG. 17 of the first embodiment. 24 corresponds to FIG. 23. FIG. 24 and FIG. 25 are plan views of the same region. In FIG. 24, the Schottky electrode 52, contact holes 62a and 62b, The planar layout of the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 is shown and the other components are not shown. In FIG. 25, the planar layout of the Schottky electrode 52, the Schottky junction 53, the contact hole 62b, and the cathode electrode 73 is shown. The other components are not shown. FIG. 24 is a plan view, but hatched for easy understanding.

上記実施の形態1と同様にカソード電極73およびアノード電極74は櫛型形状を有しているが、本実施の形態では、図23〜図25に示されるように、櫛型のカソード電極73の複数の電極部73aと、櫛型のアノード電極74の複数の電極部74aとが互いに直交しており、カソード電極73とアノード電極74とが接触しないように、アノード電極74は、カソード電極73よりも一つ上層の配線(配線85)により形成されている。すなわち、カソード電極73とアノード電極74とは同層には形成されず、カソード電極73を第1層配線により形成し、アノード電極74を第2層配線により形成している。   As in the first embodiment, the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 have a comb shape. However, in this embodiment, as shown in FIGS. The plurality of electrode portions 73 a and the plurality of electrode portions 74 a of the comb-shaped anode electrode 74 are orthogonal to each other, and the anode electrode 74 is more than the cathode electrode 73 so that the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 are not in contact with each other. Is also formed by one upper layer wiring (wiring 85). That is, the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 are not formed in the same layer, the cathode electrode 73 is formed by the first layer wiring, and the anode electrode 74 is formed by the second layer wiring.

カソード電極73の複数の電極部73aは、複数のコンタクトホール62bを埋める複数の導体部(プラグ63b)を介して複数のn+型半導体領域44に接続され、アノード電極74の複数の電極部74aは、複数のコンタクトホール62aを埋める複数の導体部(プラグ63a)を介して複数のショットキ電極52に接続されているが、アノード電極74はカソード電極73よりも一つ上層の配線により形成されているので、アノード電極74とショットキ電極52とを接続するためのコンタクトホール62aは、複数の層間絶縁膜(すなわち絶縁膜61,64,81)を貫通するように形成されている。また、アノード電極74の電極部74aの延在方向とショットキ電極52の延在方向とは直交しており、アノード電極74の各電極部74aは、ショットキ電極52と平面的に交差する領域において、コンタクトホール62aを埋める導体部(プラグ63a)を介してショットキ電極52に接続されている。従って、上記実施の形態1では、アノード電極74の各電極部74aが一つのショットキ電極52に一つのコンタクトホール62aを埋める導体部(プラグ63a)を介して接続されていたが、本実施の形態では、アノード電極74の各電極部74aが複数のショットキ電極52に複数のコンタクトホール62aを埋める複数の導体部(プラグ63a)を介して接続される。他の構成は、上記実施の形態1とほぼ同様であるのでここではその説明は省略する。例えば、n+型半導体領域44、p+型ガードリング層47、ショットキ電極52、ショットキ接合部53、コンタクトホール62b、プラグ63bおよびカソード電極73の平面レイアウトは、上記実施の形態1とほぼ同様とすることができる。 The plurality of electrode portions 73a of the cathode electrode 73 are connected to the plurality of n + -type semiconductor regions 44 via the plurality of conductor portions (plugs 63b) filling the plurality of contact holes 62b, and the plurality of electrode portions 74a of the anode electrode 74 are connected. Are connected to the plurality of Schottky electrodes 52 via a plurality of conductor portions (plugs 63a) filling the plurality of contact holes 62a, but the anode electrode 74 is formed by a wiring one layer higher than the cathode electrode 73. Therefore, the contact hole 62a for connecting the anode electrode 74 and the Schottky electrode 52 is formed so as to penetrate a plurality of interlayer insulating films (that is, the insulating films 61, 64, 81). Further, the extending direction of the electrode portion 74a of the anode electrode 74 and the extending direction of the Schottky electrode 52 are orthogonal to each other, and each electrode portion 74a of the anode electrode 74 is in a region intersecting with the Schottky electrode 52 in a plane. The contact hole 62a is connected to the Schottky electrode 52 through a conductor portion (plug 63a). Therefore, in the first embodiment, each electrode portion 74a of the anode electrode 74 is connected to one Schottky electrode 52 via a conductor portion (plug 63a) filling one contact hole 62a. Then, each electrode portion 74a of the anode electrode 74 is connected to the plurality of Schottky electrodes 52 via a plurality of conductor portions (plugs 63a) filling the plurality of contact holes 62a. Since other configurations are substantially the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted here. For example, the planar layout of the n + type semiconductor region 44, the p + type guard ring layer 47, the Schottky electrode 52, the Schottky junction 53, the contact hole 62b, the plug 63b, and the cathode electrode 73 is substantially the same as in the first embodiment. can do.

本実施の形態においても、上記実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができる。例えば、寄生抵抗を増大させることなくショットキ接合のトータルの接合面積を増大させることができ、効率的にショットキバリアダイオード素子の順方向電流を増大させることができる。このため、ショットキバリアダイオードを用いたSBD検波方式の検出回路109A,109Bの検出感度(検波感度)を向上でき、RFパワーモジュール1の性能を向上させることができる。また、ショットキバリアダイオードの面積利用効率を向上でき、半導体装置の小型化が可能になる。   Also in the present embodiment, substantially the same effect as in the first embodiment can be obtained. For example, the total junction area of the Schottky junction can be increased without increasing the parasitic resistance, and the forward current of the Schottky barrier diode element can be increased efficiently. For this reason, the detection sensitivity (detection sensitivity) of the detection circuits 109A and 109B of the SBD detection method using the Schottky barrier diode can be improved, and the performance of the RF power module 1 can be improved. Further, the area utilization efficiency of the Schottky barrier diode can be improved, and the semiconductor device can be miniaturized.

(実施の形態3)
図26は、本発明の他の実施の形態である半導体装置の要部断面図であり、図27および図28はその要部平面図である。図26の断面図には、SBD形成領域21Bに対応する領域の断面が示されており、上記実施の形態1の図17にほぼ対応する。また、図27のE−E線の断面が図26にほぼ対応する。また、図27と図28とは同じ領域の平面図であるが、図27では、ショットキ電極52、コンタクトホール62a,62b、カソード電極73およびアノード電極74の平面レイアウトを示して他の構成要素については図示を省略しており、図28では、ショットキ接合部53、ショットキ電極52、コンタクトホール62bおよびカソード電極73の平面レイアウトを示して他の構成要素については図示を省略している。また、図27は平面図であるが、理解を簡単にするためにハッチングを付してある。
(Embodiment 3)
FIG. 26 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 27 and 28 are fragmentary plan views thereof. 26 shows a cross section of a region corresponding to the SBD formation region 21B, and substantially corresponds to FIG. 17 of the first embodiment. Further, the cross section taken along line EE in FIG. 27 substantially corresponds to FIG. 27 and FIG. 28 are plan views of the same region. FIG. 27 shows the planar layout of the Schottky electrode 52, the contact holes 62a and 62b, the cathode electrode 73, and the anode electrode 74, and other components. In FIG. 28, the planar layout of the Schottky junction 53, the Schottky electrode 52, the contact hole 62b, and the cathode electrode 73 is shown, and the other components are not shown. FIG. 27 is a plan view, but hatched for easy understanding.

本実施の形態のカソード電極73は、各n+型半導体領域44の上に延在(位置)してプラグ63bを介してn+型半導体領域44に接続する電極部73aと、複数の電極部73aの一方の端部を連結する連結部73bと、更に、複数の電極部73aの端部以外の領域同士を連結する連結部73cとを有している。連結部73b,73cは、複数の電極部73aとはほぼ直交している。複数のn+型半導体領域44にコンタクトホール62bを埋める導体部(プラグ63b)を介して電気的に接続されるカソード電極77の複数の電極部73aは、連結部73bだけでなく連結部73cによっても連結されているので、カソード電極73の電流経路をより短くすることができ、電流ロスや遅延などをより抑制することができる。 The cathode electrode 73 of this embodiment includes an electrode portion 73a to be connected to the n + -type semiconductor region 44 via the plug 63b and extend (position) on the respective n + -type semiconductor region 44, a plurality of electrode portions It has the connection part 73b which connects one edge part of 73a, and the connection part 73c which connects area | regions other than the edge part of several electrode part 73a further. The connecting portions 73b and 73c are substantially orthogonal to the plurality of electrode portions 73a. The plurality of electrode portions 73a of the cathode electrode 77 electrically connected to the plurality of n + -type semiconductor regions 44 through the conductor portions (plugs 63b) filling the contact holes 62b are not only connected by the connecting portions 73b but also by the connecting portions 73c. Are connected, the current path of the cathode electrode 73 can be shortened, and current loss and delay can be further suppressed.

また、隣り合うn+型半導体領域44の間でショットキ電極52は複数に分割されている。すなわち、複数のショットキ電極52が縦および横方向に並んで配置されている。複数のショットキ電極52の間の領域上を電極部73aが図28の縦方向に延在し、複数のショットキ電極52の間の領域上を電極部73cが図28の横方向に延在し、ショットキ電極52がカソード電極73と平面的に重ならないようなレイアウトになっている。これにより、ショットキ電極52とカソード電極73との間の寄生容量を低減できる。また、各ショットキ電極52とn型ウエルとの間に形成されたショットキ接合部53を囲むようにp+型ガードリング層47が形成されている。 Further, the Schottky electrode 52 is divided into a plurality of portions between the adjacent n + type semiconductor regions 44. That is, the plurality of Schottky electrodes 52 are arranged side by side in the vertical and horizontal directions. On the region between the plurality of Schottky electrodes 52, the electrode portion 73a extends in the vertical direction of FIG. 28, and on the region between the plurality of Schottky electrodes 52, the electrode portion 73c extends in the horizontal direction of FIG. The layout is such that the Schottky electrode 52 does not overlap the cathode electrode 73 in plan view. Thereby, the parasitic capacitance between the Schottky electrode 52 and the cathode electrode 73 can be reduced. A p + -type guard ring layer 47 is formed so as to surround the Schottky junction 53 formed between each Schottky electrode 52 and the n-type well.

また、本実施の形態のアノード電極74は、上記実施の形態1と同様の櫛型形状を有している。櫛型のアノード電極74の複数の電極部74aと、カソード電極73の連結部73cとが互いに直交しており、カソード電極73とアノード電極74とが接触しないように、アノード電極74は、カソード電極73よりも一つ上層の配線(配線85)により形成されている。すなわち、カソード電極73とアノード電極74とは同層には形成されず、カソード電極73を第1層配線により形成し、アノード電極74を第2層配線により形成している。   Further, the anode electrode 74 of the present embodiment has a comb shape similar to that of the first embodiment. The plurality of electrode portions 74a of the comb-shaped anode electrode 74 and the connecting portion 73c of the cathode electrode 73 are orthogonal to each other, and the anode electrode 74 is a cathode electrode so that the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 are not in contact with each other. It is formed by a wiring (wiring 85) one layer higher than 73. That is, the cathode electrode 73 and the anode electrode 74 are not formed in the same layer, the cathode electrode 73 is formed by the first layer wiring, and the anode electrode 74 is formed by the second layer wiring.

カソード電極73の複数の電極部73aは、複数のコンタクトホール62bを埋める複数の導体部(プラグ63b)を介して複数のn+型半導体領域44に接続され、アノード電極74の複数の電極部74aは、複数のコンタクトホール62aを埋める複数の導体部(プラグ63a)を介して複数のショットキ電極52に接続されているが、アノード電極74はカソード電極73よりも一つ上層の配線により形成されているので、アノード電極74とショットキ電極52とを接続するためのコンタクトホール62aは、複数の層間絶縁膜(すなわち絶縁膜61,64,81)を貫通するように形成されている。他の構成は、上記実施の形態1とほぼ同様であるのでここではその説明は省略する。例えば、n+型半導体領域44、コンタクトホール62b、プラグ63bおよびアノード電極74の平面レイアウトは、上記実施の形態1とほぼ同様とすることができる。 The plurality of electrode portions 73a of the cathode electrode 73 are connected to the plurality of n + -type semiconductor regions 44 via the plurality of conductor portions (plugs 63b) filling the plurality of contact holes 62b, and the plurality of electrode portions 74a of the anode electrode 74 are connected. Are connected to the plurality of Schottky electrodes 52 via a plurality of conductor portions (plugs 63a) filling the plurality of contact holes 62a, but the anode electrode 74 is formed by a wiring one layer higher than the cathode electrode 73. Therefore, the contact hole 62a for connecting the anode electrode 74 and the Schottky electrode 52 is formed so as to penetrate a plurality of interlayer insulating films (that is, the insulating films 61, 64, 81). Since other configurations are substantially the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted here. For example, the planar layout of the n + -type semiconductor region 44, the contact hole 62b, the plug 63b, and the anode electrode 74 can be made substantially the same as in the first embodiment.

本実施の形態においても、上記実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができる。例えば、寄生抵抗を増大させることなくショットキ接合のトータルの接合面積を増大させることができ、効率的にショットキバリアダイオード素子の順方向電流を増大させることができる。このため、ショットキバリアダイオードを用いたSBD検波方式の検出回路109A,109Bの検出感度(検波感度)を向上でき、RFパワーモジュール1の性能を向上させることができる。また、ショットキバリアダイオードの面積利用効率を向上でき、半導体装置の小型化が可能になる。   Also in the present embodiment, substantially the same effect as in the first embodiment can be obtained. For example, the total junction area of the Schottky junction can be increased without increasing the parasitic resistance, and the forward current of the Schottky barrier diode element can be increased efficiently. Therefore, the detection sensitivity (detection sensitivity) of the detection circuits 109A and 109B of the SBD detection system using the Schottky barrier diode can be improved, and the performance of the RF power module 1 can be improved. Further, the area utilization efficiency of the Schottky barrier diode can be improved, and the semiconductor device can be miniaturized.

(実施の形態4)
図29〜図32は、本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、上記実施の形態1における図6〜図14と同じ領域の断面が示されている。図7までの製造工程は上記実施の形態1と同様であるので、ここではその説明は省略し、図7に続く製造工程について説明する。
(Embodiment 4)
FIGS. 29 to 32 are cross-sectional views of the main part during the manufacturing process of the semiconductor device according to another embodiment of the present invention, showing the same region as in FIGS. 6 to 14 in the first embodiment. ing. Since the manufacturing process up to FIG. 7 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here, and the manufacturing process following FIG. 7 will be described.

上記実施の形態1と同様にして図7の構造が得られた後、図29に示されるように、上記実施の形態1と同様にしてゲート絶縁膜形成用の絶縁膜28aを形成する。それから、LDMOSFET形成領域21Aの絶縁膜28aの上部にゲート電極32を形成するが、本実施の形態では、ゲート電極32をn型多結晶シリコン膜(リン(P)などのn型の不純物をドープ(導入)した多結晶シリコン膜)29により形成する。例えば、エピタキシャル層22の主面上(すなわち絶縁膜28a上)にCVD法などによりn型多結晶シリコン膜29を堆積し、それから(金属シリサイド膜30は形成せずに)n型多結晶シリコン膜29上にCVD法などにより酸化シリコン膜などからなる絶縁膜(キャップ絶縁膜)31を堆積した後、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて絶縁膜31およびn型多結晶シリコン膜29をパターニングする。これにより、パターニングされたn型多結晶シリコン膜29からなるゲート電極32が、LDMOSFET形成領域21Aのp型ウエル26の表面に絶縁膜28aを介して形成される。ゲート電極32の下の絶縁膜28aが、LDMOSFETのゲート絶縁膜28となる。また、この絶縁膜31およびn型多結晶シリコン膜29をパターニング工程で、抵抗素子形成領域21Dの素子分離領域25の上部にも絶縁膜31およびn型多結晶シリコン膜29の一部を残存させ、抵抗素子形成領域21Dに残存する(パターニングされた)n型多結晶シリコン膜29からなる抵抗素子33を形成する。従って、本実施の形態では、同層のn型多結晶シリコン膜29により、ゲート電極32および抵抗素子33が形成される。   After the structure of FIG. 7 is obtained in the same manner as in the first embodiment, an insulating film 28a for forming a gate insulating film is formed in the same manner as in the first embodiment, as shown in FIG. Then, a gate electrode 32 is formed on the insulating film 28a in the LDMOSFET formation region 21A. In this embodiment, the gate electrode 32 is doped with an n-type polycrystalline silicon film (phosphorus (P) or other n-type impurity). (Introduced polycrystalline silicon film) 29. For example, an n-type polycrystalline silicon film 29 is deposited on the main surface of the epitaxial layer 22 (that is, on the insulating film 28a) by CVD or the like, and then (without forming the metal silicide film 30), an n-type polycrystalline silicon film is formed. After depositing an insulating film (cap insulating film) 31 made of a silicon oxide film or the like by CVD or the like on 29, the insulating film 31 and the n-type polycrystalline silicon film 29 are patterned using a photolithography technique and a dry etching technique. . Thus, a gate electrode 32 made of the patterned n-type polycrystalline silicon film 29 is formed on the surface of the p-type well 26 in the LDMOSFET formation region 21A via the insulating film 28a. The insulating film 28a under the gate electrode 32 becomes the gate insulating film 28 of the LDMOSFET. Further, the insulating film 31 and the n-type polycrystalline silicon film 29 are left in the patterning step so that the insulating film 31 and a part of the n-type polycrystalline silicon film 29 are left on the element isolation region 25 in the resistance element forming region 21D. Then, the resistance element 33 made of the n-type polycrystalline silicon film 29 remaining (patterned) remaining in the resistance element formation region 21D is formed. Therefore, in the present embodiment, the gate electrode 32 and the resistance element 33 are formed by the n-type polycrystalline silicon film 29 in the same layer.

その後、上記実施の形態1と同様にして(図9〜図11と同様の工程を行って)、n-型オフセットドレイン領域35、n-型ソース領域36、p型ハロー領域37、サイドウォールスペーサ38,38a、n型オフセットドレイン領域39、n+型ドレイン領域42、n+型ソース領域43、p+型半導体領域46およびp+型ガードリング層(p+型半導体領域)47を形成する。 Thereafter, in the same manner as in the first embodiment (the same steps as in FIGS. 9 to 11 are performed), the n type offset drain region 35, the n type source region 36, the p type halo region 37, and the sidewall spacer. 38, 38a, n-type offset drain region 39, n + -type drain region 42, n + -type source region 43, p + -type semiconductor region 46 and p + -type guard ring layer (p + -type semiconductor region) 47 are formed.

次に、本実施の形態では、図30に示されるように、SBD形成領域21Bのショットキ接合形成予定領域の上部とLDMOSFET形成領域21Aのn型オフセットドレイン領域39、n+型ドレイン領域42、サイドウォールスペーサ38、ゲート電極32、n+型ソース領域43およびp+型半導体領域46(p型打抜き層24)の上部と抵抗素子形成領域21Dの抵抗素子33の両端部の上部とに開口部を有するエッチングマスク層(例えばフォトレジストパターン、図示せず)を用いてエピタキシャル層22の主面をエッチングすることで、エピタキシャル層22の主面の絶縁膜(例えば絶縁膜28aや絶縁膜31など)を選択的に除去し、SBD形成領域21Bのn型ウエル27のショットキ接合形成予定領域と、抵抗素子形成領域21Dの抵抗素子33の両端部と、LDMOSFET形成領域21Aのn型オフセットドレイン領域39、n+型ドレイン領域42、ゲート電極32、n+型ソース領域43およびp+型半導体領域46(p型打抜き層24)との表面を露出させる。この際、サイドウォールスペーサ38の少なくとも一部は残存させる。 Next, in the present embodiment, as shown in FIG. 30, the upper part of the SBD formation region 21B in the Schottky junction formation region, the n-type offset drain region 39, the n + -type drain region 42, the side of the LDMOSFET formation region 21A Openings are formed in the upper portion of the wall spacer 38, the gate electrode 32, the n + type source region 43 and the p + type semiconductor region 46 (p type punching layer 24) and the upper ends of both ends of the resistance element 33 in the resistance element forming region 21D. The main surface of the epitaxial layer 22 is etched using an etching mask layer (for example, a photoresist pattern, not shown) having an insulating film (for example, the insulating film 28a or the insulating film 31) on the main surface of the epitaxial layer 22. Selectively removing the Schottky junction formation region of the n-type well 27 in the SBD formation region 21B, and the resistance element formation region And both end portions of the resistor element 33 of 21D, n-type offset drain region 39 of the LDMOSFET formation region 21A, n + -type drain region 42, gate electrode 32, n + -type source region 43 and p + -type semiconductor region 46 (p-type punching The surface with layer 24) is exposed. At this time, at least a part of the sidewall spacer 38 is left.

それから、例えばコバルト(Co)膜などの金属膜を基板21(エピタキシャル層22)上に堆積して熱処理することによって、SBD形成領域21Bのn型ウエル27のショットキ接合形成予定領域、抵抗素子形成領域21Dの抵抗素子33の両端部、LDMOSFET形成領域21Aのn型オフセットドレイン領域39、n+型ドレイン領域42、ゲート電極32、n+型ソース領域43およびp+型半導体領域46(p型打抜き層24)のシリコン(Si)元素と、金属膜の金属元素(例えばCo)とを反応させる。これにより、図31に示されるように、SBD形成領域21Bのn型ウエル27のショットキ接合形成予定領域、抵抗素子形成領域21Dの抵抗素子33の両端部、LDMOSFET形成領域21Aのn型オフセットドレイン領域39、n+型ドレイン領域42、ゲート電極32、n+型ソース領域43およびp+型半導体領域46(p型打抜き層24)の表面(上部)に、金属シリサイド膜91(例えばコバルトシリサイド膜)を選択的に形成することができる。その後、未反応の金属膜(例えばコバルト膜)は除去する。図31には、金属シリサイド膜91を形成し、未反応の金属膜を除去した状態が示されている。LDMOSFET形成領域21Aのn型オフセットドレイン領域39、n+型ドレイン領域42、ゲート電極32、n+型ソース領域43およびp+型半導体領域46(p型打抜き層24)の表面(上部)や抵抗素子形成領域21Dの抵抗素子33の両端部の表面(上部)に金属シリサイド膜91を形成することで、これら領域の拡散抵抗やコンタクト抵抗を低抵抗化することができる。また、SBD形成領域21Bのn型ウエル27のショットキ接合形成予定領域の表面(上部)に形成された金属シリサイド膜91により、ショットキダイオード素子のショットキ電極(金属電極、アノード領域、アノード電極)52が形成される。本実施の形態においても、上記実施の形態1と同様に、n型ウエル27上に複数のショットキ電極52が形成される。金属シリサイド膜91からなるショットキ電極52はショットキ接合形成予定領域のn型ウエル27と接触しており、ショットキ電極52とn型ウエル27との間にショットキ接合が形成される。また、金属シリサイド膜91からなるショットキ電極52の端部領域は、ガードリングとしてのp+型ガードリング層47とオーバーラップしていることが好ましい。このように、本実施の形態では、SBD形成領域21Bに形成されるショットキダイオード素子のショットキ電極52は、例えばコバルトシリサイド膜のような金属シリサイド膜91からなり、サリサイド(Salicide:Self Aligned Silicide)プロセスを用いて形成することができる。 Then, a metal film such as a cobalt (Co) film is deposited on the substrate 21 (epitaxial layer 22) and subjected to heat treatment, thereby forming a Schottky junction formation region and a resistance element formation region of the n-type well 27 in the SBD formation region 21B. Both end portions of the resistance element 33 of 21D, the n-type offset drain region 39, the n + -type drain region 42, the gate electrode 32, the n + -type source region 43 and the p + -type semiconductor region 46 (p-type punching layer) of the LDMOSFET formation region 21A 24) the silicon (Si) element and the metal element (for example, Co) in the metal film are reacted. Thus, as shown in FIG. 31, the Schottky junction formation planned region of the n-type well 27 in the SBD formation region 21B, both end portions of the resistance element 33 in the resistance element formation region 21D, and the n-type offset drain region in the LDMOSFET formation region 21A 39, a metal silicide film 91 (for example, a cobalt silicide film) on the surface (upper part) of the n + type drain region 42, the gate electrode 32, the n + type source region 43, and the p + type semiconductor region 46 (p type punching layer 24). Can be selectively formed. Thereafter, unreacted metal film (for example, cobalt film) is removed. FIG. 31 shows a state in which the metal silicide film 91 is formed and the unreacted metal film is removed. The surface (upper part) and resistance of the n-type offset drain region 39, n + -type drain region 42, gate electrode 32, n + -type source region 43 and p + -type semiconductor region 46 (p-type punching layer 24) in the LDMOSFET formation region 21A By forming the metal silicide film 91 on the surface (upper part) of both ends of the resistance element 33 in the element formation region 21D, the diffusion resistance and contact resistance of these regions can be reduced. In addition, a Schottky electrode (metal electrode, anode region, anode electrode) 52 of the Schottky diode element is formed by the metal silicide film 91 formed on the surface (upper part) of the Schottky junction formation region of the n-type well 27 of the SBD formation region 21B. It is formed. Also in the present embodiment, a plurality of Schottky electrodes 52 are formed on the n-type well 27 as in the first embodiment. The Schottky electrode 52 made of the metal silicide film 91 is in contact with the n-type well 27 in the region where the Schottky junction is to be formed, and a Schottky junction is formed between the Schottky electrode 52 and the n-type well 27. The end region of the Schottky electrode 52 made of the metal silicide film 91 preferably overlaps with the p + -type guard ring layer 47 serving as a guard ring. As described above, in the present embodiment, the Schottky electrode 52 of the Schottky diode element formed in the SBD formation region 21B is made of the metal silicide film 91 such as a cobalt silicide film, for example, and a salicide (Salicide: Self Aligned Silicide) process. Can be used.

本実施の形態では、上記のようにサリサイドプロセスを用いて、LDMOSFET形成領域21Aのn型オフセットドレイン領域39、n+型ドレイン領域42、ゲート電極32、n+型ソース領域43およびp+型半導体領域46(p型打抜き層24)の表面(上部)に金属シリサイド膜91を形成するとともに、SBD形成領域21Bのn型ウエル27のショットキ接合形成予定領域の表面(上部)に金属シリサイド膜91からなるショットキ電極52を形成する。従って、LDMOSFET形成領域21Aのn型オフセットドレイン領域39、n+型ドレイン領域42、ゲート電極32、n+型ソース領域43およびp+型半導体領域46(p型打抜き層24)上の金属シリサイド膜91と、SBD形成領域21Bのショットキ電極52とは、同種の金属シリサイド(例えばコバルトシリサイド)からなる。このため、LDMOSFETのソース、ドレインおよびゲート電極32上に金属シリサイド膜91を形成する工程と同じ工程で、SBD形成領域21Bのショットキ電極52を形成できる。このため、製造工程数を低減でき、半導体装置の製造コストを低減できる。 In the present embodiment, using the salicide process as described above, the n-type offset drain region 39, the n + -type drain region 42, the gate electrode 32, the n + -type source region 43 and the p + -type semiconductor in the LDMOSFET formation region 21A. A metal silicide film 91 is formed on the surface (upper part) of the region 46 (p-type punching layer 24), and from the metal silicide film 91 on the surface (upper part) of the region where the Schottky junction is to be formed in the n-type well 27 in the SBD formation region 21B. A Schottky electrode 52 is formed. Accordingly, the metal silicide film on the n-type offset drain region 39, the n + -type drain region 42, the gate electrode 32, the n + -type source region 43 and the p + -type semiconductor region 46 (p-type punching layer 24) in the LDMOSFET formation region 21A. 91 and the Schottky electrode 52 in the SBD formation region 21B are made of the same kind of metal silicide (for example, cobalt silicide). Therefore, the Schottky electrode 52 in the SBD formation region 21B can be formed in the same process as the process of forming the metal silicide film 91 on the source, drain and gate electrode 32 of the LDMOSFET. For this reason, the number of manufacturing steps can be reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

その後の製造工程は、上記実施の形態1とほぼ同様である。すなわち、図32に示されるように、上記実施の形態1と同様にして、基板21上に絶縁膜61を形成し、絶縁膜61にコンタクトホール62を形成し、コンタクトホール62内にプラグ63を形成する。それから、プラグ63が埋め込まれた絶縁膜61上に絶縁膜64を形成し、絶縁膜64に配線溝65を形成し、配線溝65内に配線(第1層配線)66を形成する。この配線66により、ソース電極71、ドレイン電極72、カソード電極73、アノード電極74および下部電極75が形成される。アノード電極74は複数のプラグ63を介して金属シリサイド膜91からなる複数のショットキ電極52に電気的に接続される。   Subsequent manufacturing steps are substantially the same as those in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 32, as in the first embodiment, an insulating film 61 is formed on the substrate 21, a contact hole 62 is formed in the insulating film 61, and a plug 63 is formed in the contact hole 62. Form. Then, an insulating film 64 is formed on the insulating film 61 in which the plug 63 is embedded, a wiring groove 65 is formed in the insulating film 64, and a wiring (first layer wiring) 66 is formed in the wiring groove 65. By the wiring 66, a source electrode 71, a drain electrode 72, a cathode electrode 73, an anode electrode 74, and a lower electrode 75 are formed. The anode electrode 74 is electrically connected to the plurality of Schottky electrodes 52 made of the metal silicide film 91 through the plurality of plugs 63.

それから、上記実施の形態1と同様にして、配線66が埋め込まれた絶縁膜64上に絶縁膜81を形成し、絶縁膜81に開口部82を形成し、容量絶縁膜としての絶縁膜83を形成し、絶縁膜81に開口部84を形成し、開口部82,84内を埋めるように絶縁膜81上に配線を85を形成する。下部電極75上に絶縁膜83を介して形成された配線85により、キャパシタの上部電極86が形成される。その後、表面保護膜88を形成し、更に基板21の裏面に裏面電極89を形成する。   Then, similarly to the first embodiment, an insulating film 81 is formed on the insulating film 64 in which the wiring 66 is embedded, an opening 82 is formed in the insulating film 81, and an insulating film 83 as a capacitor insulating film is formed. Then, an opening 84 is formed in the insulating film 81, and wiring 85 is formed on the insulating film 81 so as to fill the openings 82 and 84. An upper electrode 86 of the capacitor is formed by the wiring 85 formed on the lower electrode 75 via the insulating film 83. Thereafter, a surface protective film 88 is formed, and a back electrode 89 is formed on the back surface of the substrate 21.

このように、本実施の形態の半導体装置は、LDMOSFETのソース、ドレインおよびゲート電極32上の金属シリサイド膜91と同層の金属シリサイド膜91によりショットキバリアダイオード素子のショットキ電極52を形成したこと以外は、上記実施の形態1の半導体装置とほぼ同様の構成を有している。本実施の形態でも、上記実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができる。更に、本実施の形態では、LDMOSFETのソース、ドレインおよびゲート電極32上に金属シリサイド膜91を形成する工程(サリサイドプロセス)と同じ工程で、SBD形成領域21Bに金属膜91からなるショットキ電極52を形成できる。このため、製造工程数を低減でき、半導体装置の製造コストをより低減させることができる。   As described above, in the semiconductor device of this embodiment, the Schottky electrode 52 of the Schottky barrier diode element is formed by the metal silicide film 91 in the same layer as the metal silicide film 91 on the source, drain, and gate electrode 32 of the LDMOSFET. Has substantially the same configuration as the semiconductor device of the first embodiment. Also in the present embodiment, substantially the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, the Schottky electrode 52 made of the metal film 91 is formed in the SBD formation region 21B in the same process as the process (salicide process) of forming the metal silicide film 91 on the source, drain and gate electrodes 32 of the LDMOSFET. Can be formed. For this reason, the number of manufacturing steps can be reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be further reduced.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明は、携帯電話用の高周波電力増幅器などに用いる半導体装置に適用して好適なものである。   The present invention is suitable for application to a semiconductor device used in a high-frequency power amplifier for a mobile phone.

本発明の一実施の形態である半導体装置の回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図2は、ショットキバリアダイオード検波方式の検出回路を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a Schottky barrier diode detection type detection circuit. 比較例のRFパワーモジュールの構造を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the RF power module of a comparative example. 本発明の一実施の形態であるRFパワーモジュールの構造を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of RF power module which is one embodiment of this invention. 図4のRFパワーモジュールの断面図である。It is sectional drawing of the RF power module of FIG. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 図7に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 8 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 7; 図8に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 9 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 8; 図9に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 9; 図10に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 11 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 10; 図11に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 11; 図12に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 13 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 12; 図13に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 14 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 13; 比較例の半導体装置におけるショットキバリアダイオード素子の構造を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the structure of the Schottky barrier diode element in the semiconductor device of a comparative example. 図15の半導体装置におけるショットキバリアダイオード素子の要部平面図である。FIG. 16 is a plan view of a principal part of a Schottky barrier diode element in the semiconductor device of FIG. 15. 本発明の一実施の形態である半導体装置におけるショットキバリアダイオード素子の構造を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the structure of the Schottky barrier diode element in the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 図17の半導体装置におけるショットキバリアダイオード素子の要部平面図である。FIG. 18 is a plan view of a principal part of a Schottky barrier diode element in the semiconductor device of FIG. 17. 図17の半導体装置におけるショットキバリアダイオード素子の要部平面図である。FIG. 18 is a plan view of a principal part of a Schottky barrier diode element in the semiconductor device of FIG. 17. 図17の半導体装置におけるショットキバリアダイオード素子の要部平面図である。FIG. 18 is a plan view of a principal part of a Schottky barrier diode element in the semiconductor device of FIG. 17. ショットキバリアダイオードの電圧−電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the voltage-current characteristic of a Schottky barrier diode. ショットキバリアダイオードのショットキ接合のトータル面積と電流値との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the total area of a Schottky junction of a Schottky barrier diode, and an electric current value. 本発明の他の実施の形態である半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device which is other embodiment of this invention. 図23の半導体装置の要部平面図である。FIG. 24 is a main part plan view of the semiconductor device in FIG. 23; 図23の半導体装置の要部平面図である。FIG. 24 is a main part plan view of the semiconductor device in FIG. 23; 本発明の他の実施の形態である半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device which is other embodiment of this invention. 図26の半導体装置の要部平面図である。FIG. 27 is a main part plan view of the semiconductor device in FIG. 26; 図26の半導体装置の要部平面図である。FIG. 27 is a main part plan view of the semiconductor device in FIG. 26; 本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device which is other embodiment of this invention. 図29に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 30 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 29; 図30に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 31 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 30; 図31に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 32 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 31; MOSFET検波方式の検出回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detection circuit of MOSFET detection system.

符号の説明Explanation of symbols

1 RFパワーモジュール
2 半導体チップ
2a電極
2b 裏面電極
3 配線基板
3a 上面
3b 下面
4 受動部品
5 封止樹脂
8 ボンディングワイヤ
11 絶縁層
12a 基板側端子
12b 外部接続端子
12c 基準電位供給用端子
13 ビアホール
13a ビアホール
14 窪み
14a 導体層
15 半田
17 半田
21 基板
21A LDMOSFET形成領域
21B
21C キャパシタ形成領域
21D 抵抗素子形成領域
22 エピタキシャル層
23 溝
24 p型打抜き層
25 素子分離領域
26 p型ウエル
27 n型ウエル
28 ゲート絶縁膜
28a 絶縁膜
29 n型多結晶シリコン膜
30 金属シリサイド膜
31 絶縁膜
32 ゲート電極
33 抵抗素子
33a n型多結晶シリコン膜
34 絶縁膜
35 n-型オフセットドレイン領域
36 n-型ソース領域
37 p型ハロー領域
38 サイドウォールスペーサ
38a サイドウォールスペーサ
39 n型オフセットドレイン領域
42 n+型ドレイン領域
43 n+型ソース領域
44 n+型半導体領域
46 p+型半導体領域
47 p+型ガードリング層
52 ショットキ電極
53 ショットキ接合部
61 絶縁膜
62 コンタクトホール
62a コンタクトホール
62b コンタクトホール
63 プラグ
63a プラグ
63b プラグ
64 絶縁膜
65 配線溝
66 配線
71 ソース電極
72 ドレイン電極
73 カソード電極
73a 電極部
73b 連結部
74 アノード電極
74a 電極部
74b 連結部
75 下部電極
81 絶縁膜
82 開口部
83 絶縁膜
84 開口部
85 配線
86 上部電極
87 容量素子
88 表面保護膜
89 裏面電極
91 金属シリサイド膜
102A,102B 電力増幅回路
102A1,102A2,102A3 増幅段
102B1,102B2,102B3 増幅段
103A,103B バイアス回路
104A,104B 電源回路
105a,105b入力端子
106A,106B 整合回路
107a,107b 出力端子
108A,108B 整合回路
109A,109B 検出回路
110a,110b バイアス制御信号入力端子
111a,111b 出力端子
121 ショットキバリアダイオード素子
122 容量素子
123 抵抗素子
201 RFパワーモジュール
202 半導体チップ
203 配線基板
204 受動部品
204a チップSBD
205 封止樹脂
208 ボンディングワイヤ
209A 検出回路
209B 検出回路
212 基板側端子
244 n+型半導体領域
247 p+型ガードリング層
250 電流経路
252 ショットキ電極
253 ショットキ接合部
273 カソード電極
274 アノード電極
285 引き出し電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 RF power module 2 Semiconductor chip 2a electrode 2b Back surface electrode 3 Wiring board 3a Upper surface 3b Lower surface 4 Passive component 5 Sealing resin 8 Bonding wire 11 Insulating layer 12a Substrate side terminal 12b External connection terminal 12c Reference potential supply terminal 13 Via hole 13a Via hole 14 Depression 14a Conductor layer 15 Solder 17 Solder 21 Substrate 21A LDMOSFET formation region 21B
21C Capacitor formation region 21D Resistance element formation region 22 Epitaxial layer 23 Groove 24 P-type punching layer 25 Element isolation region 26 P-type well 27 N-type well 28 Gate insulating film 28a Insulating film 29 n-type polycrystalline silicon film 30 Metal silicide film 31 Insulating film 32 Gate electrode 33 Resistance element 33a n-type polycrystalline silicon film 34 insulating film 35 n type offset drain region 36 n type source region 37 p type halo region 38 side wall spacer 38a side wall spacer 39 n type offset drain region 42 n + -type drain region 43 n + -type source region 44 n + -type semiconductor region 46 p + -type semiconductor region 47 p + -type guard ring layer 52 Schottky electrode 53 Schottky junction 61 insulating film 62 contact holes 62a contact hole 62b contact hole 3 Plug 63a Plug 63b Plug 64 Insulating film 65 Wiring groove 66 Wiring 71 Source electrode 72 Drain electrode 73 Cathode electrode 73a Electrode part 73b Connecting part 74 Anode electrode 74a Electrode part 74b Connecting part 75 Lower electrode 81 Insulating film 82 Opening part 83 Insulating film 84 Opening 85 Wiring 86 Upper electrode 87 Capacitor element 88 Surface protection film 89 Back surface electrode 91 Metal silicide films 102A, 102B Power amplification circuits 102A1, 102A2, 102A3 Amplification stages 102B1, 102B2, 102B3 Amplification stages 103A, 103B Bias circuits 104A, 104B Power supply circuit 105a, 105b Input terminal 106A, 106B Matching circuit 107a, 107b Output terminal 108A, 108B Matching circuit 109A, 109B Detection circuit 110a, 110b Bias control signal input terminal 11 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 111b Output terminal 121 Schottky barrier diode element 122 Capacitance element 123 Resistance element 201 RF power module 202 Semiconductor chip 203 Wiring board 204 Passive component 204a Chip SBD
205 Sealing resin 208 Bonding wire 209A Detection circuit 209B Detection circuit 212 Substrate side terminal 244 n + type semiconductor region 247 p + type guard ring layer 250 Current path 252 Schottky electrode 253 Schottky junction 273 Cathode electrode 274 Anode electrode 285 Lead electrode

Claims (19)

半導体基板と、
前記半導体基板の第1主面に形成されたMISFETと、
前記半導体基板の前記第1主面に形成されたショットキダイオードと、
前記半導体基板の前記第1主面に形成された、前記ショットキダイオード以外の受動素子と、
前記半導体基板の前記第1主面とは反対の第2主面に形成され、前記MISFETのソース領域に電気的に接続された裏面電極と、
を有し、前記ショットキダイオードのアノード電極またはカソード電極は前記受動素子に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A MISFET formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
A Schottky diode formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
A passive element other than the Schottky diode formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
A back electrode formed on a second main surface opposite to the first main surface of the semiconductor substrate and electrically connected to a source region of the MISFET;
A semiconductor device, wherein an anode electrode or a cathode electrode of the Schottky diode is electrically connected to the passive element.
請求項1記載の半導体装置において、
前記ショットキダイオードのアノード電極とカソード電極とが前記半導体基板の前記第1主面側に形成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device, wherein an anode electrode and a cathode electrode of the Schottky diode are formed on the first main surface side of the semiconductor substrate.
請求項2記載の半導体装置において、
前記ショットキダイオードは、
前記半導体基板の前記第1主面に形成された第1導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域上に形成され、それぞれ前記第1半導体領域との間にショットキ接合を形成する複数のショットキ電極とからなり、
前記半導体装置はさらに、前記ショットキ電極上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成された、前記ショットキダイオードのアノード電極およびカソード電極を有し、
前記複数のショットキ電極は、前記アノード電極を介して互いに電気的に接続され、
前記複数のショットキ電極と前記第1半導体領域とにより形成される複数のショットキ接合の間に、前記カソード電極が電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
The Schottky diode is
A first semiconductor region of a first conductivity type formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
A plurality of Schottky electrodes formed on the first semiconductor region, each forming a Schottky junction with the first semiconductor region;
The semiconductor device further includes an interlayer insulating film formed on the Schottky electrode,
Having an anode electrode and a cathode electrode of the Schottky diode formed on the interlayer insulating film;
The plurality of Schottky electrodes are electrically connected to each other via the anode electrode,
The semiconductor device, wherein the cathode electrode is electrically connected between a plurality of Schottky junctions formed by the plurality of Schottky electrodes and the first semiconductor region.
請求項3記載の半導体装置において、
前記複数のショットキ電極と前記第1半導体領域とにより形成される前記複数のショットキ接合の間に前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電型の第2半導体領域を更に有し、
前記第2半導体領域に前記カソード電極が電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
A first conductivity type second semiconductor region having an impurity concentration higher than that of the first semiconductor region between the plurality of Schottky junctions formed by the plurality of Schottky electrodes and the first semiconductor region;
The semiconductor device, wherein the cathode electrode is electrically connected to the second semiconductor region.
請求項3記載の半導体装置において、
前記アノード電極および前記カソード電極が櫛型形状を有していることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
The semiconductor device, wherein the anode electrode and the cathode electrode have a comb shape.
請求項3記載の半導体装置において、
前記アノード電極と前記カソード電極とが同層の配線により形成され、互いに交差していないことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
The semiconductor device, wherein the anode electrode and the cathode electrode are formed of the same layer of wiring and do not cross each other.
請求項3記載の半導体装置において、
前記MISFETの前記ソース領域およびドレイン領域上に形成された第1金属シリサイド膜を更に有し、
前記複数のショットキ電極は、前記第1金属シリサイド膜と同種の金属シリサイドからなることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
A first metal silicide film formed on the source region and the drain region of the MISFET;
The plurality of Schottky electrodes are made of the same type of metal silicide as the first metal silicide film.
請求項1記載の半導体装置において、
前記MISFETはLDMOSFETであることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the MISFET is an LDMOSFET.
請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体装置は携帯電話に搭載され、
前記ショットキダイオードは、前記MISFETにより形成される増幅回路の出力検出回路に用いられていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device is mounted on a mobile phone,
The semiconductor device, wherein the Schottky diode is used in an output detection circuit of an amplifier circuit formed by the MISFET.
請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体基板の前記第1主面から形成された溝と、
前記溝内に形成された打ち抜き層と、
を更に有し、
前記MISFETの前記ソース領域は、前記打ち抜き層を介して前記裏面電極に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A groove formed from the first main surface of the semiconductor substrate;
A punched layer formed in the groove;
Further comprising
The semiconductor device according to claim 1, wherein the source region of the MISFET is electrically connected to the back electrode through the punching layer.
請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体基板の前記第1主面に形成された第1導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域に形成された前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電型の複数の第2半導体領域と、
前記複数の第2半導体領域の間の第1半導体領域上に形成され、それぞれ前記第1半導体領域との間にショットキ接合を形成する複数のショットキ電極と、
を更に有し、
前記複数のショットキ電極は、前記ショットキダイオードのアノード電極を介して互いに電気的に接続され、
前記複数の第2半導体領域は、前記ショットキダイオードのカソード電極を介して互いに電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A first semiconductor region of a first conductivity type formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
A plurality of second semiconductor regions of a first conductivity type having an impurity concentration higher than that of the first semiconductor region formed in the first semiconductor region;
A plurality of Schottky electrodes formed on a first semiconductor region between the plurality of second semiconductor regions, each forming a Schottky junction with the first semiconductor region;
Further comprising
The plurality of Schottky electrodes are electrically connected to each other via an anode electrode of the Schottky diode;
The plurality of second semiconductor regions are electrically connected to each other via a cathode electrode of the Schottky diode.
請求項11記載の半導体装置において、
前記半導体基板の前記第1主面上に前記MISFETおよび前記複数のショットキ電極を覆うように形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、底部で前記複数のショットキ電極を露出する複数の第1開口部と、
前記複数の第1開口部内を埋める複数の第1導体部と、
前記層間絶縁膜に形成され、底部で前記複数の第2半導体領域を露出する複数の第2開口部と、
前記複数の第2開口部内を埋める複数の第2導体部と、
を更に有し、
前記アノード電極および前記カソード電極は前記層間絶縁膜上に形成され、
前記複数のショットキ電極は、前記複数の第1導体部および前記アノード電極を介して互いに電気的に接続され、
前記複数の第2半導体領域は、前記複数の第2導体部および前記カソード電極を介して互いに電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 11.
An interlayer insulating film formed on the first main surface of the semiconductor substrate so as to cover the MISFET and the plurality of Schottky electrodes;
A plurality of first openings formed in the interlayer insulating film and exposing the plurality of Schottky electrodes at the bottom;
A plurality of first conductor portions filling the plurality of first openings;
A plurality of second openings formed in the interlayer insulating film and exposing the plurality of second semiconductor regions at the bottom;
A plurality of second conductor portions filling the plurality of second openings;
Further comprising
The anode electrode and the cathode electrode are formed on the interlayer insulating film,
The plurality of Schottky electrodes are electrically connected to each other via the plurality of first conductor portions and the anode electrode,
The plurality of second semiconductor regions are electrically connected to each other via the plurality of second conductor portions and the cathode electrode.
配線基板と、
前記配線基板の第1主面上に搭載され、その裏面に裏面電極を有する半導体チップと、
を有し、
前記半導体チップには、MISFETとショットキダイオードとが形成され、
前記半導体チップの前記裏面電極は、前記MISFETのソース領域に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A wiring board;
A semiconductor chip mounted on the first main surface of the wiring board and having a back electrode on its back surface;
Have
In the semiconductor chip, a MISFET and a Schottky diode are formed,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the back electrode of the semiconductor chip is electrically connected to a source region of the MISFET.
請求項13記載の半導体装置において、
前記MISFETはLDMOSFETであることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 13.
The semiconductor device, wherein the MISFET is an LDMOSFET.
請求項13記載の半導体装置において、
前記配線基板の前記第1主面上には、前記半導体チップに形成された前記ショットキダイオード以外のショットキダイオード素子が搭載されていないことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 13.
A semiconductor device, wherein no Schottky diode element other than the Schottky diode formed on the semiconductor chip is mounted on the first main surface of the wiring board.
請求項13記載の半導体装置において、
前記半導体チップには、電力増幅回路と前記電力増幅回路の出力を検出する検出回路とが形成されており、
前記MISFETは前記電力増幅回路に用いられ、前記ショットキダイオードは前記検出回路に用いられていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 13.
In the semiconductor chip, a power amplifier circuit and a detection circuit for detecting the output of the power amplifier circuit are formed,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the MISFET is used in the power amplifier circuit, and the Schottky diode is used in the detection circuit.
請求項13記載の半導体装置において、
前記半導体装置は携帯電話に搭載される電力増幅装置であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 13.
The semiconductor device is a power amplifying device mounted on a mobile phone.
半導体基板の第1主面に形成されたソース領域、ドレイン領域およびゲート電極からなるMISFETと前記半導体基板の前記第1主面に形成されたショットキダイオードとを有する半導体装置の製造方法であって、
(a)前記半導体基板を準備する工程と、
(b)前記半導体基板の前記第1主面にMISFETを形成し、前記半導体基板の前記第1主面に第1導電型の第1半導体領域を形成し、前記第1半導体領域に前記第1半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電型の複数の第2半導体領域を形成する工程と、
(c)前記複数の第2半導体領域の間の第1半導体領域上に、それぞれ前記第1半導体領域との間にショットキ接合を形成する複数のショットキ電極を形成する工程と、
(d)前記半導体基板の前記第1主面上に前記MISFETおよび前記複数のショットキ電極を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
(e)それぞれその底部で前記ショットキ電極を露出する複数の第1開口部と、それぞれその底部で前記第2半導体領域を露出する複数の第2開口部とを、前記層間絶縁膜に形成する工程と、
(f)前記複数の第1開口部および前記複数の第2開口部を導体で埋め、前記層間絶縁膜上に配線を形成して、前記複数のショットキ電極を互いに電気的に接続し、前記複数の第2半導体領域を互いに電気的に接続する工程と、
(g)前記半導体基板の前記第1主面とは反対の第2主面に、前記MISFETの前記ソース領域に電気的に接続する裏面電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a MISFET comprising a source region, a drain region and a gate electrode formed on a first main surface of a semiconductor substrate; and a Schottky diode formed on the first main surface of the semiconductor substrate,
(A) preparing the semiconductor substrate;
(B) forming a MISFET on the first main surface of the semiconductor substrate; forming a first conductive type first semiconductor region on the first main surface of the semiconductor substrate; and forming the first semiconductor region on the first semiconductor region. Forming a plurality of second semiconductor regions of the first conductivity type having an impurity concentration higher than that of the semiconductor region;
(C) forming a plurality of Schottky electrodes on the first semiconductor region between the plurality of second semiconductor regions, each forming a Schottky junction with the first semiconductor region;
(D) forming an interlayer insulating film on the first main surface of the semiconductor substrate so as to cover the MISFET and the plurality of Schottky electrodes;
(E) forming a plurality of first openings that expose the Schottky electrode at the bottom and a plurality of second openings that expose the second semiconductor region at the bottom, respectively, in the interlayer insulating film; When,
(F) filling the plurality of first openings and the plurality of second openings with a conductor, forming a wiring on the interlayer insulating film, and electrically connecting the plurality of Schottky electrodes to each other; Electrically connecting the second semiconductor regions to each other;
(G) forming a back electrode electrically connected to the source region of the MISFET on a second main surface opposite to the first main surface of the semiconductor substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項18記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数のショットキ電極は金属シリサイドからなり、
前記(c)工程では、前記MISFETの前記ソース領域および前記ドレイン領域の表面にも前記複数のショットキ電極を構成する金属シリサイドと同種の金属シリサイド膜が形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18.
The plurality of Schottky electrodes are made of metal silicide,
In the step (c), a metal silicide film of the same type as the metal silicide constituting the plurality of Schottky electrodes is also formed on the surfaces of the source region and the drain region of the MISFET. Method.
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