JP2008270367A - Semiconductor device - Google Patents

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村本  英俊
Atsushi Komura
篤 小邑
Takeshi Kuzuhara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of improving an ESD resistance in a configuration, having a plurality of lateral-type DMOS elements. <P>SOLUTION: In the semiconductor device with a plurality of LDMOS elements, a first conductivity-type high-concentration layer having an impurity concentration higher than that of a semiconductor layer is formed on an opposite surface of the well forming surface of the semiconductor layer, together with the semiconductor layer as a forming region for the plurality of LDMOS elements in a semiconductor substrate. In the semiconductor device, a drain electrode is formed directly over the opposite surface of a boundary, with the semiconductor layer of at least the high-concentration layer as the rear of a gate electrode forming surface in the semiconductor substrate, and the drain electrode and each of a plurality of drain regions are electrically connected. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の横型DMOS素子(Lateral Double Diffusion MOS-FET)を備える半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device including a plurality of lateral DMOS elements (Lateral Double Diffusion MOS-FETs).

近年、車両制御用ECU(Electric Control Unit)や各種民生機器の制御に用いられるパワーICとして、例えばCMOSなどの他の素子との工程整合性の点から、横型DMOS素子(以下、LDMOS素子と示す)が広く用いられている。このLDMOS素子を高耐圧化する場合、ドリフト層の長さを長くしたり、ドリフト層の不純物濃度を低くするが、このような構成とすると、ESD(Electro Static Discharge)によるサージ電流を素子外へ逃がしにくくなり、素子が熱破壊されやすくなる。   In recent years, as a power IC used for controlling a vehicle control ECU (Electric Control Unit) and various consumer devices, for example, a horizontal DMOS element (hereinafter referred to as an LDMOS element) in terms of process consistency with other elements such as a CMOS. ) Is widely used. When increasing the breakdown voltage of this LDMOS device, the length of the drift layer is increased or the impurity concentration of the drift layer is decreased. With such a configuration, surge current due to ESD (Electro Static Discharge) is transferred to the outside of the device. It becomes difficult to escape, and the element is easily destroyed by heat.

これに対し、ESD耐量を向上する構成が提案されている。例えば、特許文献1に示される構成においては、活性層(半導体層)の表層に、ドレイン層(ドレイン領域)に隣接して、ドレイン層とは逆の導電型のアノード層が形成されている。そして、このアノード層が、ソース層(ソース領域)、ベース層(ウェル領域)、及び活性層とともに、ESD時に寄生サイリスタを構成し、これによって、大電流でのソース・ドレイン間の保持電圧を低くするようにしている。なお、特許文献1においては、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極が、表層にドレイン層が形成された側の活性層の一面上に形成されている。
特開2001−320047号公報
On the other hand, the structure which improves ESD tolerance is proposed. For example, in the configuration shown in Patent Document 1, an anode layer having a conductivity type opposite to the drain layer is formed on the surface layer of the active layer (semiconductor layer) adjacent to the drain layer (drain region). This anode layer, together with the source layer (source region), base layer (well region), and active layer, forms a parasitic thyristor during ESD, thereby reducing the holding voltage between the source and drain at a large current. Like to do. In Patent Document 1, the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode are formed on one surface of the active layer on the surface layer where the drain layer is formed.
JP 2001-320047 A

ところで、複数のLDMOS素子を備える場合、特に高耐圧化及び大電流化にともなって素子面積を大きくすると、特許文献1に示される構成としても、ESD耐量を確保することが困難となる。   By the way, in the case where a plurality of LDMOS elements are provided, particularly when the element area is increased in accordance with an increase in breakdown voltage and an increase in current, it is difficult to ensure the ESD tolerance even with the configuration shown in Patent Document 1.

この原因としては、以下のことが考えられる。複数のLDMOS素子を備える場合、各素子のドレイン領域にはコンタクトホールを介してドレイン電極が接続され、それぞれのドレイン電極が、配線やビアホール(又はスルーホール)などを介して共通のパッドに接続されている。なお、上述した各ホールは、その内部に接続部材が充填されている。素子面積を大きくすると、配線が高インピーダンスとなる。したがって、サージ伝達に対する配線長の差の影響が大きくなり、パッドから素子(ドレイン領域)までのサージ電流の伝達に差異が生じて、電流経路の抵抗値が低い素子にサージ電流が集中しやすくなると考えられる。なお、配線以外に、ビアホールやコンタクトホールなどの高さの差や製造ばらつきも、サージ電流の伝達に影響を与えて差異を生じさせる原因となる。   As the cause, the following can be considered. When a plurality of LDMOS elements are provided, a drain electrode is connected to the drain region of each element via a contact hole, and each drain electrode is connected to a common pad via a wiring or a via hole (or a through hole). ing. Each hole described above is filled with a connecting member. When the element area is increased, the wiring becomes high impedance. Therefore, the influence of the wiring length difference on the surge transmission becomes large, the transmission of the surge current from the pad to the element (drain region) becomes different, and the surge current tends to concentrate on the element having a low current path resistance value. Conceivable. In addition to the wiring, height differences such as via holes and contact holes and manufacturing variations also affect the transmission of surge currents and cause differences.

本発明は上記問題点に鑑み、複数の横型DMOS素子を備える構成において、ESD耐量を向上できる半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving ESD tolerance in a configuration including a plurality of lateral DMOS elements.

上記目的を達成する為に請求項1に記載の半導体装置は、半導体基板の一部としての第1導電型の半導体層と、半導体層の表層に形成された第1導電型とは逆の第2導電型のウェル領域と、ウェル領域の表層に形成された第1導電型のソース領域と、半導体層の表層に、ウェル領域とは離れて形成された第1導電型のドレイン領域と、ソース領域とドレイン領域との間で、ウェル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、ウェル領域及びソース領域上に形成されたソース電極と、ドレイン領域と電気的に接続されたドレイン電極とを有する横型DMOS素子(以下、LDMOS素子と示す)を複数備えた半導体装置である。そして、半導体基板における複数のLDMOS素子の形成領域として、半導体層とともに、半導体層のウェル形成面とは反対の面上に、半導体層よりも不純物濃度の高い第1導電型の高濃度層が形成され、半導体基板におけるゲート電極形成面の裏面であって、少なくとも高濃度層の半導体層との境界とは反対の表面全面にドレイン電極が直接形成され、ドレイン電極と複数のドレイン領域とが、それぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to claim 1 includes a first conductivity type semiconductor layer as a part of a semiconductor substrate and a first conductivity type opposite to the first conductivity type formed on a surface layer of the semiconductor layer. A second conductivity type well region; a first conductivity type source region formed in a surface layer of the well region; a first conductivity type drain region formed in a surface layer of the semiconductor layer apart from the well region; and a source Between the region and the drain region, a gate electrode formed on the well region via a gate insulating film, a source electrode formed on the well region and the source region, and a drain electrically connected to the drain region A semiconductor device including a plurality of lateral DMOS elements (hereinafter referred to as LDMOS elements) having electrodes. A first conductive type high concentration layer having a higher impurity concentration than the semiconductor layer is formed on the surface opposite to the well formation surface of the semiconductor layer together with the semiconductor layer as a formation region of the plurality of LDMOS elements in the semiconductor substrate. A drain electrode is directly formed on the entire surface of the semiconductor substrate opposite to the boundary with the semiconductor layer of the high concentration layer at the back surface of the gate electrode formation surface, and the drain electrode and the plurality of drain regions are respectively It is electrically connected.

このように本発明によれば、パッドを通じてESDによるサージ電流が流入する側のドレイン電極が各素子に対して共通となっているので、パッドとドレイン電極との間の経路も共通であり、サージ伝達に際して配線やスルーホールなどの影響を受けない。また、ドレイン電極は、高濃度層全面に形成されているのでサージ電流が流れやすく、ドレイン電極において各素子への経路長に差があっても、その影響を従来(各配線による接続構造)よりも小さくすることができる。さらには、ドレイン電極が、コンタクトホールを介さずに高濃度層全面に直接形成されている。したがって、ESDによるサージ電流は、各素子にほぼ均一に流入することとなり、従来よりもESD耐量を向上することができる。   As described above, according to the present invention, the drain electrode on the side into which the surge current due to ESD flows through the pad is common to each element, and therefore the path between the pad and the drain electrode is also common, and the surge It is not affected by wiring or through holes during transmission. In addition, since the drain electrode is formed on the entire surface of the high-concentration layer, surge current easily flows, and even if there is a difference in the path length to each element in the drain electrode, the influence is conventional (connection structure by each wiring). Can also be reduced. Furthermore, the drain electrode is formed directly on the entire surface of the high concentration layer without using a contact hole. Therefore, the surge current due to ESD flows into each element almost uniformly, and the ESD tolerance can be improved as compared with the conventional case.

具体的には、請求項2に記載のように、半導体層に半導体層よりも不純物濃度が高い第1導電型の接続領域が形成され、接続領域及び高濃度層を介して、ドレイン電極と複数のドレイン領域とが、それぞれ電気的に接続された構成とすると良い。このような構成とすると、サージ電流は、主として、パッド、ドレイン電極、高濃度層、接続領域、ドレイン領域、半導体層、ウェル領域、ソース領域、ソース電極の順で素子外に排出されることとなる。なお、上記構成とすると、素子によって接続領域の抵抗ばらつきが生じたとしても、ESD時に、半導体層とウェル領域で構成される寄生ダイオードが作動し、サージ電流の排出を各素子の形成領域全体で行うことができる。したがって、ESD耐量を向上することができる。   Specifically, as described in claim 2, a first conductivity type connection region having an impurity concentration higher than that of the semiconductor layer is formed in the semiconductor layer, and a plurality of drain electrodes and a plurality of drain electrodes are connected via the connection region and the high concentration layer. The drain regions are preferably electrically connected to each other. With such a configuration, surge current is mainly discharged out of the device in the order of the pad, drain electrode, high concentration layer, connection region, drain region, semiconductor layer, well region, source region, and source electrode. Become. With the above configuration, even if resistance variation in the connection region occurs depending on the element, a parasitic diode composed of the semiconductor layer and the well region is activated during ESD, and surge current is discharged in the entire formation region of each element. It can be carried out. Therefore, ESD tolerance can be improved.

請求項2に記載の発明においては、請求項3に記載のように、1つのLDMOS素子の形成領域において、接続領域とウェル領域との対向距離が、ドレイン領域とウェル領域との対向距離よりも長くされた構成とすることが好ましい。このような構成とすると、ドレイン領域とウェル領域との対向距離によって所謂ドリフト長が決定されることとなるので、所定のドリフト長を確保して耐圧(ドレイン-ソース耐圧)の低下を抑制することができる。また、接続領域が存在しながら、ドレイン電流の流れ方向を主として横方向とし、縦方向の動作を抑制することができる。   In the invention described in claim 2, as described in claim 3, in the formation region of one LDMOS element, the facing distance between the connection region and the well region is larger than the facing distance between the drain region and the well region. A lengthened configuration is preferred. With such a configuration, the so-called drift length is determined by the facing distance between the drain region and the well region, so that a predetermined drift length is ensured and a decrease in breakdown voltage (drain-source breakdown voltage) is suppressed. Can do. In addition, while the connection region is present, the drain current can flow mainly in the horizontal direction, and the vertical operation can be suppressed.

たとえば請求項4に記載のように、半導体層と高濃度層の積層方向に垂直な方向において、接続領域の断面積をドレイン領域の断面積よりも小さくすることで、請求項4に記載の構成とすることができる。なお、請求項5に記載のように、半導体層と高濃度層の積層方向に垂直な方向において、接続領域の断面積が高濃度層からドレイン領域に向けて小さくなる構成とすると、LDMOS素子の動作に影響を及ぼすことなく、接続領域を低抵抗化することができる。   For example, as described in claim 4, in the direction perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layer and the high concentration layer, the cross-sectional area of the connection region is made smaller than the cross-sectional area of the drain region. It can be. As described in claim 5, when the cross-sectional area of the connection region decreases from the high concentration layer toward the drain region in the direction perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layer and the high concentration layer, The connection region can be reduced in resistance without affecting the operation.

請求項2〜5いずれかに記載の発明においては、請求項6に記載のように、高濃度層及び接続領域と半導体層との間に、第2導電型の拡散領域が形成された構成としても良い。このような構成とすると、耐圧を確保しつつ通常動作でのリーク電流を抑制することができる。   In the invention according to any one of claims 2 to 5, as described in claim 6, the second conductivity type diffusion region is formed between the high concentration layer, the connection region, and the semiconductor layer. Also good. With such a configuration, it is possible to suppress a leakage current in a normal operation while ensuring a withstand voltage.

請求項2〜5いずれかに記載の発明においては、請求項7に記載のように、接続領域の周囲に、接続領域と半導体層とを絶縁分離する絶遠分離トレンチが形成された構成とすると良い。このような構成とすると、接続領域と接続領域を除く半導体基板の部位との間で寄生素子が構成されるのを抑制することができる。また、絶遠分離トレンチによって囲まれた接続領域は、LDMOS素子の動作に影響を与えないので、断面積を大きくして接続領域をより低抵抗化することが可能である。   In the invention according to any one of claims 2 to 5, as described in claim 7, an isolation trench for insulating and separating the connection region and the semiconductor layer is formed around the connection region. good. With such a configuration, it is possible to suppress a parasitic element from being formed between the connection region and the portion of the semiconductor substrate excluding the connection region. In addition, since the connection region surrounded by the isolation trench does not affect the operation of the LDMOS element, it is possible to increase the cross-sectional area and lower the resistance of the connection region.

絶遠分離トレンチは、例えば請求項8に記載のように、高濃度層のドレイン電極形成側の表面からドレイン領域の底部まで形成された構成としても良い。また、請求項9に記載のように、絶遠分離トレンチが高濃度層のドレイン電極形成側の表面からドレイン領域を貫通して半導体層の表面まで形成され、半導体層の表面上には、絶遠分離トレンチ内の接続領域と絶遠分離トレンチ外のドレイン領域とを電気的に接続する繋ぎ配線が形成された構成としても良い。請求項8に記載の発明によれば、構成を簡素化することができる。請求項9に記載の発明によれば、構成は複雑化するものの、絶遠分離トレンチの形成と、半導体基板における絶遠分離トレンチ形成部位以外の部位(例えばLDMOS素子形成領域以外)におけるトレンチの形成とを同一の工程で実施することができる。   The far isolation trench may be configured to be formed from the surface on the drain electrode forming side of the high concentration layer to the bottom of the drain region, for example. According to a ninth aspect of the present invention, the isolation trench is formed from the surface on the drain electrode formation side of the high concentration layer to the surface of the semiconductor layer through the drain region, and on the surface of the semiconductor layer, the isolation trench is formed. A connection wiring that electrically connects the connection region in the far isolation trench and the drain region outside the far isolation trench may be formed. According to invention of Claim 8, a structure can be simplified. According to the ninth aspect of the present invention, although the configuration is complicated, the formation of the far isolation trench and the formation of the trench in a portion other than the far isolation trench formation portion (for example, other than the LDMOS element formation region) in the semiconductor substrate. Can be carried out in the same process.

次に、請求項1に記載の発明においては、請求項10に記載のように、半導体基板に、半導体層のウェル形成面と反対の面に開口するトレンチが形成され、ドレイン電極がトレンチの形成面上にも形成され、高濃度層がトレンチの形成面の周囲に形成されてドレイン領域と接する構成としても良い。このような構成とすると、接続領域を形成しなくとも、ESD耐量を向上することができる。なお、トレンチ内の一部がドレイン電極によって埋められた構成としても良いし、トレンチがドレイン電極によって完全に埋められた構成としても良い。   Next, in the invention described in claim 1, as described in claim 10, a trench is formed in the semiconductor substrate on the surface opposite to the well formation surface of the semiconductor layer, and the drain electrode is formed in the trench. The high concentration layer may be formed on the surface, and may be formed around the formation surface of the trench so as to be in contact with the drain region. With such a configuration, the ESD resistance can be improved without forming a connection region. Note that a structure in which a part of the trench is filled with the drain electrode may be used, or a structure in which the trench is completely filled with the drain electrode may be used.

なお、請求項1〜10いずれかに記載の発明においては、例えば請求項11に記載のように、半導体基板において、LDMOS素子の形成領域とLDMOS素子の形成領域を除く領域とが絶縁分離され、半導体基板におけるゲート電極形成面の裏面上全面に、ドレイン電極が形成された構成としても良い。このように、半導体基板の一方の表面全面にドレイン電極が形成された構成とすることも可能である。ただし、半導体基板において、LDMOS素子とは動作電圧の異なる部位の基板電位をLDMOS素子とは異なるものとする場合には、請求項12に記載のように、半導体基板のうち、LDMOS素子の形成領域を除く領域とドレイン電極とが、絶縁分離された構成とすれば良い。それ以外にも、半導体基板におけるゲート電極形成面の裏面のうち、高濃度層の表面(LDMOS素子の形成領域の表面)上のみにドレイン電極が形成された構成としても良い。   In the invention according to any one of claims 1 to 10, for example, as described in claim 11, in the semiconductor substrate, the formation region of the LDMOS element and the region excluding the formation region of the LDMOS element are insulated and separated, The drain electrode may be formed on the entire back surface of the gate electrode formation surface of the semiconductor substrate. In this manner, a drain electrode can be formed on the entire surface of one surface of the semiconductor substrate. However, in the semiconductor substrate, when the substrate potential at a portion having an operating voltage different from that of the LDMOS element is different from that of the LDMOS element, the region where the LDMOS element is formed in the semiconductor substrate according to claim 12. The region except for the drain electrode and the drain electrode may be insulated from each other. In addition, the drain electrode may be formed only on the surface of the high concentration layer (the surface of the formation region of the LDMOS element) in the back surface of the gate electrode formation surface of the semiconductor substrate.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置のうち、LDMOS素子形成領域の一部の概略構成を示す断面図である。なお、図1においては、便宜上、保護膜やパッドを省略している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of part of an LDMOS element formation region in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a protective film and a pad are omitted for convenience.

図1に示すように、半導体装置100は、半導体基板110に構成された複数の横型DMOS素子101(Lateral Double Diffusion MOS-FET、以下LDMOS素子101と示す)を有するものである。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device 100 includes a plurality of lateral DMOS elements 101 (Lateral Double Diffusion MOS-FETs, hereinafter referred to as LDMOS elements 101) formed on a semiconductor substrate 110.

半導体基板110は、例えば不純物濃度が1×1016cm−3程度のN導電型(N−)の半導体層111と、半導体層111と同一導電型であって半導体層111よりも不純物濃度の高いN導電型(N+)の高濃度層112とを積層して構成されている。この高濃度層112は、半導体基板110におけるドレイン電極170とのコンタクト領域であり、その不純物濃度は、ドレイン電極170との間でオーミック特性を確保できる濃度であれば良い。ドレイン電極170とドレイン領域140との間の電流伝達経路の一部としての機能も果たす点も考慮して、本実施形態においては、1×1020cm−3程度とされている。 The semiconductor substrate 110 has, for example, an N conductivity type (N−) semiconductor layer 111 having an impurity concentration of about 1 × 10 16 cm −3 , the same conductivity type as the semiconductor layer 111, and a higher impurity concentration than the semiconductor layer 111. The high-concentration layer 112 of N conductivity type (N +) is laminated. The high concentration layer 112 is a contact region with the drain electrode 170 in the semiconductor substrate 110, and the impurity concentration may be a concentration that can ensure ohmic characteristics with the drain electrode 170. In consideration of the point that it also functions as a part of the current transmission path between the drain electrode 170 and the drain region 140, in the present embodiment, it is about 1 × 10 20 cm −3 .

なお、このような構成の半導体基板110は、公知の半導体プロセスによって種々の方法により構成することができる。本実施形態においては、N導電型(N−)の基板の一面側から、LDMOS素子101の形成領域の表層にN導電型不純物を導入することにより、N導電型不純物を導入された基板の一部を高濃度層112とし、残りの部分を半導体層111としている。それ以外にも、高濃度層112を基板とし、高濃度層112上にエピ成長によって半導体層111を設けてなる構成としても良い。   The semiconductor substrate 110 having such a configuration can be configured by various methods by a known semiconductor process. In the present embodiment, the N conductivity type impurity is introduced into the surface layer of the formation region of the LDMOS element 101 from one surface side of the N conductivity type (N−) substrate, whereby the N conductivity type impurity is introduced into one surface of the substrate. The portion is a high concentration layer 112 and the remaining portion is a semiconductor layer 111. In addition, the high concentration layer 112 may be used as a substrate, and the semiconductor layer 111 may be provided on the high concentration layer 112 by epi growth.

半導体層111には、高濃度層112との境界とは反対側の表層(半導体基板110の表層)の一部に、例えば不純物濃度が1×1017cm−3程度のP導電型(P−)のウェル領域120が形成されている。そして、半導体基板110の表層であってウェル領域120内に、N導電型(N+)のソース領域130が形成されている。このソース領域130は、半導体基板110におけるソース電極160とのコンタクト領域であり、その不純物濃度は、ソース電極160との間でオーミック特性を確保できる濃度であれば良い。本実施形態においては、1×1020cm−3程度とされている。また、半導体層111の表層には、ウェル領域120とは離れて例えば不純物濃度が1×1020cm−3程度のN導電型(N+)のドレイン領域140が形成されている。そして、ソース領域130とドレイン領域140とに挟まれたウェル領域120の部分が、LDMOS素子101のチャネル形成領域となっている。すなわち、本実施形態においては、LDMOS素子101としてNチャネル型のLDMOS素子が形成されている。 The semiconductor layer 111 includes a P conductivity type (P−) having an impurity concentration of about 1 × 10 17 cm −3 , for example, on a part of a surface layer (surface layer of the semiconductor substrate 110) opposite to the boundary with the high concentration layer 112. ) Well region 120 is formed. An N conductivity type (N +) source region 130 is formed in the well region 120, which is a surface layer of the semiconductor substrate 110. The source region 130 is a contact region with the source electrode 160 in the semiconductor substrate 110, and the impurity concentration may be a concentration that can ensure ohmic characteristics with the source electrode 160. In this embodiment, it is about 1 × 10 20 cm −3 . Further, an N conductivity type (N +) drain region 140 having an impurity concentration of about 1 × 10 20 cm −3 is formed in the surface layer of the semiconductor layer 111 apart from the well region 120. A portion of the well region 120 sandwiched between the source region 130 and the drain region 140 is a channel formation region of the LDMOS element 101. That is, in the present embodiment, an N-channel type LDMOS element is formed as the LDMOS element 101.

ドレイン領域140などが形成された側の半導体基板110の表面上(半導体層111の表面上)であって、ソース領域130とドレイン領域140とに挟まれたウェル領域120の部位上(チャネル形成領域上)には、ゲート絶縁膜151を介してゲート電極150が形成されている。また、ウェル領域120の一部及びソース領域130上に、ソース電極160が形成されている。本実施形態においては、図1に示すように、複数のLDMOS素子101のソース電極160が一体化されてベタ状の共通ソース電極161となっており、共通ソース電極161の一部が保護膜(図示略)から露出されてソース用のパッド(図示略)となっている。しかしながら、従来と同様に、各LDMOS素子101のソース電極160が、配線やスルーホールなどの配線部を介して共通のパッドに接続された構成としても良い。なお、図1に示す符号152は、ゲート電極150とソース電極160との間に介在された絶縁膜、符号153は、ソース電極160と共通ソース電極161との間の層間絶縁膜、符号154は、絶縁膜152に形成されたコンタクトホール、符号155は、層間絶縁膜153に形成されたビアホールである。   On the surface of the semiconductor substrate 110 on the side where the drain region 140 and the like are formed (on the surface of the semiconductor layer 111), on the portion of the well region 120 sandwiched between the source region 130 and the drain region 140 (channel formation region) Above, a gate electrode 150 is formed via a gate insulating film 151. A source electrode 160 is formed on part of the well region 120 and the source region 130. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the source electrodes 160 of the plurality of LDMOS elements 101 are integrated to form a solid common source electrode 161, and a part of the common source electrode 161 is a protective film ( A source pad (not shown) is exposed from (not shown). However, as in the prior art, the source electrode 160 of each LDMOS element 101 may be connected to a common pad via a wiring portion such as a wiring or a through hole. In FIG. 1, reference numeral 152 denotes an insulating film interposed between the gate electrode 150 and the source electrode 160, reference numeral 153 denotes an interlayer insulating film between the source electrode 160 and the common source electrode 161, and reference numeral 154 denotes The contact hole 155 formed in the insulating film 152 is a via hole formed in the interlayer insulating film 153.

また、半導体基板110の裏面上(高濃度層112の半導体層111との境界とは反対の表面上)には、少なくとも高濃度層112の表面全面にベタ状のドレイン電極170が直接形成されている。すなわち、各LDMOS素子101のドレイン電極170が一体化されてベタ状となっている。なお、本実施形態においては、半導体基板110の裏面のうち、高濃度層112の表面全面のみ(LDMOS素子101の形成領域のみ)にドレイン電極170が形成されている。そして、このドレイン電極170の一部が、配線部(配線や接続用のビアホールなど)を介して、保護膜(図示略)から露出されたドレイン用のパッド(図示略)と電気的に接続されている。   In addition, a solid drain electrode 170 is directly formed on at least the entire surface of the high concentration layer 112 on the back surface of the semiconductor substrate 110 (on the surface opposite to the boundary between the high concentration layer 112 and the semiconductor layer 111). Yes. That is, the drain electrode 170 of each LDMOS element 101 is integrated into a solid shape. In the present embodiment, the drain electrode 170 is formed only on the entire surface of the high-concentration layer 112 (only the region where the LDMOS element 101 is formed) out of the back surface of the semiconductor substrate 110. A part of the drain electrode 170 is electrically connected to a drain pad (not shown) exposed from the protective film (not shown) via a wiring part (wiring, a connection via hole or the like). ing.

さらに、本実施形態においては、ドレイン電極170とドレイン領域140との間を電気的に接続するために、半導体基板110のうちの少なくとも半導体層111に接続領域180が形成されている。この接続領域180は、高濃度層112とともに、ドレイン電極170とドレイン領域140との間の電流伝達経路としての機能を果たすものであり、半導体層111と同一導電型であって半導体層111よりも不純物濃度の高いN導電型(N+)の領域として構成されている。本実施形態においては、その不純物濃度が1×1020cm−3程度とされている。なお、本実施形態においては、接続領域180が、半導体層111にのみ形成され、高濃度層112とともに、ドレイン電極170とドレイン領域140との間の電流伝達経路としての機能を果たすように構成されている。しかしながら、接続領域180のみが、ドレイン電極170とドレイン領域140との間の電流伝達経路としての機能を果たす構成(接続領域180が半導体層111及び高濃度層112に形成された構成)としても良い。 Further, in the present embodiment, a connection region 180 is formed in at least the semiconductor layer 111 of the semiconductor substrate 110 in order to electrically connect the drain electrode 170 and the drain region 140. The connection region 180 functions as a current transmission path between the drain electrode 170 and the drain region 140 together with the high concentration layer 112, and has the same conductivity type as the semiconductor layer 111 and is higher than the semiconductor layer 111. It is configured as an N conductivity type (N +) region having a high impurity concentration. In the present embodiment, the impurity concentration is about 1 × 10 20 cm −3 . In the present embodiment, the connection region 180 is formed only in the semiconductor layer 111 and is configured so as to function as a current transmission path between the drain electrode 170 and the drain region 140 together with the high concentration layer 112. ing. However, only the connection region 180 may serve as a current transmission path between the drain electrode 170 and the drain region 140 (configuration in which the connection region 180 is formed in the semiconductor layer 111 and the high concentration layer 112). .

また、図1に示すように、1つのLDMOS素子101の形成領域において、接続領域180とウェル領域120との対向距離(最短距離)h2は、ドレイン領域140とウェル領域120との対向距離(最短距離)h1よりも長くされている。より詳しくは、半導体層111と高濃度層112の積層方向に垂直な方向において、接続領域180の断面積をドレイン領域140の断面積よりも小さくすることで、対向距離h2を対向距離h1よりも長くしている。このような構成とすると、ドレイン領域140とウェル領域120との対向距離h1が所謂ドリフト長となるので、所定のドリフト長を確保して耐圧(ドレイン-ソース耐圧)の低下を抑制することができる。また、接続領域180が存在しながら、ドレイン電流の流れを主として横方向(半導体層111の表層)とし、縦方向の動作を抑制することができる。なお、本実施形態においては、接続領域180の断面積が、半導体層111と高濃度層112の積層方向に沿ってほぼ一定となっている。   As shown in FIG. 1, in the formation region of one LDMOS element 101, the facing distance (shortest distance) h2 between the connection region 180 and the well region 120 is the facing distance (shortest distance) between the drain region 140 and the well region 120. Distance) longer than h1. More specifically, by making the cross-sectional area of the connection region 180 smaller than the cross-sectional area of the drain region 140 in the direction perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layer 111 and the high-concentration layer 112, the facing distance h2 is made smaller than the facing distance h1. It is long. With such a configuration, since the facing distance h1 between the drain region 140 and the well region 120 becomes a so-called drift length, a predetermined drift length can be secured and a decrease in breakdown voltage (drain-source breakdown voltage) can be suppressed. . In addition, while the connection region 180 exists, the drain current flow can be mainly set in the horizontal direction (surface layer of the semiconductor layer 111), and the operation in the vertical direction can be suppressed. In the present embodiment, the cross-sectional area of the connection region 180 is substantially constant along the stacking direction of the semiconductor layer 111 and the high concentration layer 112.

このように構成される半導体装置100は、公知の半導体プロセスを用いて形成することができる。例えばN導電型(N−)の基板を準備し、イオン注入によって基板の一面からその裏面まで到達するN導電型(N+)の接続領域180を形成する。次に、基板の位置面側の表層にP導電型(P−)のウェル領域120を形成し、次いでN導電型(N+)ソース領域130及びドレイン領域140を形成する。なお、ソース領域130及びドレイン領域140を形成した後に、接続領域180を形成しても良い。次に、基板のドレイン領域140などが形成された面の裏面のうち、LDMOS素子101の形成領域全面をN導電型(N+)の高濃度層112とする。この高濃度層112は、イオン注入、リンデポ、エピ成長、ウエハ貼り合せなどによって形成することができる。そして、高濃度層112全面にスパッタ法などによってドレイン電極170を形成する。また、基板のドレイン領域140などが形成された面側に、ゲート電極150やソース電極160などを形成することで、半導体装置100を形成することができる。   The semiconductor device 100 configured as described above can be formed using a known semiconductor process. For example, an N conductivity type (N−) substrate is prepared, and an N conductivity type (N +) connection region 180 reaching from one surface of the substrate to its back surface is formed by ion implantation. Next, a P conductivity type (P−) well region 120 is formed in the surface layer on the position surface side of the substrate, and then an N conductivity type (N +) source region 130 and a drain region 140 are formed. Note that the connection region 180 may be formed after the source region 130 and the drain region 140 are formed. Next, of the back surface of the surface on which the drain region 140 and the like of the substrate are formed, the entire region where the LDMOS element 101 is formed is an N conductivity type (N +) high concentration layer 112. The high concentration layer 112 can be formed by ion implantation, phosphorus deposition, epi growth, wafer bonding, or the like. Then, the drain electrode 170 is formed on the entire surface of the high concentration layer 112 by sputtering or the like. In addition, the semiconductor device 100 can be formed by forming the gate electrode 150, the source electrode 160, and the like on the surface side of the substrate where the drain region 140 and the like are formed.

次に、このような構成の半導体装置100の効果について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、比較対象としての従来の半導体装置における、ドレイン用のパッドからLDMOS素子のドレイン領域までの電流経路を示す模式図である。図3は、本実施形態に係る半導体装置のうち、ドレイン用のパッドからLDMOS素子のドレイン領域までの電流経路を示す模式図である。なお、図2及び図3においては、一例として、LDMOS素子101の個数を3個としている。また、図2に示す従来の半導体装置に対しても、本実施形態に係る半導体装置の要素と同一の要素には、同一の符号を付与している。   Next, the effect of the semiconductor device 100 having such a configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic diagram showing a current path from a drain pad to a drain region of an LDMOS element in a conventional semiconductor device as a comparison target. FIG. 3 is a schematic diagram showing a current path from the drain pad to the drain region of the LDMOS element in the semiconductor device according to the present embodiment. 2 and 3, as an example, the number of LDMOS elements 101 is three. Also for the conventional semiconductor device shown in FIG. 2, the same reference numerals are assigned to the same elements as those of the semiconductor device according to the present embodiment.

図2に示すように、従来の半導体装置100においては、各LDMOS素子101のドレイン電極170は、配線や接続部材の充填されたビアホールなどの配線部200を介して、共通のドレイン用のパッド190に接続されている。また、各LDMOS素子101のドレイン電極170は、コンタクトホール210を介して半導体基板110に形成された対応するドレイン領域140と接続されている。   As shown in FIG. 2, in the conventional semiconductor device 100, the drain electrode 170 of each LDMOS element 101 is connected to a common drain pad 190 via a wiring portion 200 such as a wiring or a via hole filled with a connecting member. It is connected to the. In addition, the drain electrode 170 of each LDMOS element 101 is connected to a corresponding drain region 140 formed in the semiconductor substrate 110 through a contact hole 210.

このような構成においては、ドレイン用のパッド190から各LDMOS素子101のドレイン領域140までの電気抵抗を一定とすることは困難である。例えば素子面積を大きくするほど配線が高インピーダンスとなり、配線の長さの差によって各配線部200の抵抗に差異が生じることとなる。また、配線を多層化するほど、各配線部200として多くの配線やビアホールを備えることとなり、配線の取り回しによる配線長の差異だけでなく、配線やビアホールの製造ばらつきによっても各配線部200の抵抗に差異が生じることとなる。また、ドレイン電極170とドレイン領域140とを繋ぐコンタクトホール210の製造ばらつきによって抵抗に差異が生じることとなる。したがって、パッド190を介してESDによるサージ電流が流入すると、パッド190からドレイン領域140までのサージ電流の伝達に差異が生じて電流経路の抵抗値が低いLDMOS素子101にサージ電流が集中し、該素子101が破壊されてしまう。   In such a configuration, it is difficult to make the electric resistance from the drain pad 190 to the drain region 140 of each LDMOS element 101 constant. For example, the larger the element area, the higher the impedance of the wiring, and the resistance of each wiring section 200 varies depending on the length of the wiring. Further, as the number of wirings is increased, more wirings and via holes are provided as each wiring part 200. The resistance of each wiring part 200 is not only due to the difference in wiring length due to the wiring, but also due to manufacturing variations of the wirings and via holes. Will be different. In addition, a difference in resistance occurs due to manufacturing variations of the contact hole 210 that connects the drain electrode 170 and the drain region 140. Therefore, when a surge current due to ESD flows through the pad 190, a difference occurs in the transmission of the surge current from the pad 190 to the drain region 140, and the surge current is concentrated on the LDMOS element 101 having a low resistance value in the current path. The element 101 is destroyed.

これに対し、本実施形態に係る半導体装置100においては、上述したように、各LDMOS素子101のドレイン電極170が一体化されてベタ状の電極となっている。したがって、図3に示すように、ドレイン用のパッド190とドレイン電極170とを接続する配線や接続用のビアホールなどの配線部200が各素子101で共通となっている。すなわち、各LDMOS素子101において、パッド190とドレイン電極170との間で電流伝達に差異が生じない構成となっている。また、ドレイン電極170は、半導体基板110の裏面にベタ状に形成されており、各LDMOS素子101のドレイン領域140との間は、高濃度層112と接続領域180によってそれぞれ接続されている。   On the other hand, in the semiconductor device 100 according to the present embodiment, as described above, the drain electrode 170 of each LDMOS element 101 is integrated into a solid electrode. Therefore, as shown in FIG. 3, each element 101 has a common wiring portion 200 such as a wiring connecting the drain pad 190 and the drain electrode 170 and a connecting via hole. That is, each LDMOS element 101 has a configuration in which there is no difference in current transmission between the pad 190 and the drain electrode 170. The drain electrode 170 is formed in a solid shape on the back surface of the semiconductor substrate 110 and is connected to the drain region 140 of each LDMOS element 101 by the high concentration layer 112 and the connection region 180.

このような構成においては、サージ電流の伝達に影響を与える要素として、ベタ状のドレイン電極170における配線部200との接続点から各LDMOS素子101の接続領域180に対応する部位までの距離の差が考えられる。しかしながら、本実施形態においてはドレイン電極170が高濃度層112の表面全面を覆うベタ状となっているので、上述した従来の配線に比べて電流が流れやすく、距離の差がサージ電流の伝達に与える影響は小さい。   In such a configuration, the difference in distance from the connection point of the solid drain electrode 170 to the wiring part 200 to the part corresponding to the connection region 180 of each LDMOS element 101 is an element that affects the transmission of surge current. Can be considered. However, in this embodiment, since the drain electrode 170 has a solid shape that covers the entire surface of the high concentration layer 112, current flows more easily than the conventional wiring described above, and the difference in distance contributes to the transmission of surge current. The effect is small.

また、高耐圧のLDMOS素子101を形成するためには、半導体基板110(半導体層111)の厚さを厚くする(例えば数μm以上とする)必要がある。この場合、接続領域180の長さは、一般的なビアホールの長さ(例えば1μm程度)の数倍以上と大きくなり、これによって接続領域180の抵抗も大きくなる。したがって、サージ電流の伝達に影響を与える要素として、距離差以外にも、接続領域180の製造ばらつき(抵抗ばらつき)を考慮する必要がある。これに対し、本実施形態においては、ドレイン電極170を高濃度層112の表面全面(LDMOS素子101の形成領域全面)に配置しているので接続領域180の抵抗ばらつきの影響を小さくすることができる。例えば複数の接続領域180の一部として他のものよりも抵抗値の高いものがある場合、高抵抗の接続領域180を伝達するサージ電流は減少してその近傍のポテンシャルが局所的に上昇する。そして、ドレイン電極170のうち、接続領域180に対応する部位の周辺部位から半導体基板110に流入するサージ電流が増加することとなるが、このサージ電流はP導電型のウェル領域120を通してソース電極160に排出される。このように、本実施形態に係る半導体装置100においては、接続領域180よりも極めて大面積のダイオードがLDMOS素子101と並列に挿入された構成とみなすことができる。なお、N導電型の半導体層111とP導電型のウェル領域120とで構成される寄生ダイオードは、ESDのピークである数十V〜数百Vで作動し、LDMOS素子101の通常動作では作動しないように構成されているので、リーク電流の原因になることはない。   In addition, in order to form the high breakdown voltage LDMOS element 101, it is necessary to increase the thickness of the semiconductor substrate 110 (semiconductor layer 111) (for example, several μm or more). In this case, the length of the connection region 180 is several times larger than the length of a general via hole (for example, about 1 μm), thereby increasing the resistance of the connection region 180. Therefore, in addition to the distance difference, it is necessary to consider the manufacturing variation (resistance variation) of the connection region 180 as an element that affects the transmission of surge current. On the other hand, in the present embodiment, the drain electrode 170 is disposed over the entire surface of the high concentration layer 112 (the entire region where the LDMOS element 101 is formed), so that it is possible to reduce the influence of resistance variations in the connection region 180. . For example, when a part of the plurality of connection regions 180 has a higher resistance value than the others, the surge current transmitted through the high resistance connection region 180 is reduced and the potential in the vicinity thereof is locally increased. The surge current flowing into the semiconductor substrate 110 from the peripheral portion of the drain electrode 170 corresponding to the connection region 180 increases. This surge current passes through the P conductivity type well region 120 and the source electrode 160. To be discharged. As described above, in the semiconductor device 100 according to the present embodiment, it can be considered that a diode having an extremely larger area than the connection region 180 is inserted in parallel with the LDMOS element 101. The parasitic diode composed of the N-conductivity type semiconductor layer 111 and the P-conductivity type well region 120 operates at several tens to several hundreds volts, which is the peak of ESD, and operates in the normal operation of the LDMOS device 101. Therefore, it does not cause a leakage current.

このように本実施形態に係る半導体装置100によれば、パッド190を通じてESDによるサージ電流が流入するドレイン電極170が各LDMOS素子101に対して共通となっている。また、ドレイン電極170が、高濃度層112の表面全面に形成されている。さらには、ドレイン電極170が、コンタクトホールを介さずに高濃度層112の表面全面に直接形成されている。なお、LDMOS素子101によって接続領域180の抵抗ばらつきが生じたとしても、ESD時に、半導体層111とウェル領域120で構成される寄生ダイオードが作動し、サージ電流の排出を各LDMOS素子101の形成領域全体で行うことができる。したがって、ESDによるサージ電流は、各LDMOS素子101にほぼ均一に流入することとなり、従来よりもESD耐量を向上することができる。   As described above, according to the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the drain electrode 170 into which surge current due to ESD flows through the pad 190 is common to the LDMOS elements 101. A drain electrode 170 is formed on the entire surface of the high concentration layer 112. Furthermore, the drain electrode 170 is formed directly on the entire surface of the high concentration layer 112 without using a contact hole. Even if the resistance variation of the connection region 180 occurs due to the LDMOS element 101, a parasitic diode composed of the semiconductor layer 111 and the well region 120 is activated during ESD, and surge current is discharged in the formation region of each LDMOS element 101. Can be done in total. Therefore, the surge current due to ESD flows into each LDMOS element 101 almost uniformly, and the ESD tolerance can be improved as compared with the conventional case.

また、半導体層111と高濃度層112の積層方向に垂直な方向において、接続領域180の断面積をドレイン領域140の断面積よりも小さくすることで、1つのLDMOS素子101の形成領域において、接続領域180とウェル領域120との対向距離h2が、ドレイン領域140とウェル領域120との対向距離h1よりも長くなっている。したがって、所定のドリフト長を確保して耐圧の低下を抑制することができる。また、接続領域180が存在しながら、ドレイン電流の流れ方向を主として横方向とし、縦方向の動作を抑制することができる。   In addition, in the direction perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layer 111 and the high concentration layer 112, the cross-sectional area of the connection region 180 is made smaller than the cross-sectional area of the drain region 140, so The facing distance h <b> 2 between the region 180 and the well region 120 is longer than the facing distance h <b> 1 between the drain region 140 and the well region 120. Therefore, it is possible to secure a predetermined drift length and suppress a decrease in breakdown voltage. Further, while the connection region 180 exists, the drain current can flow mainly in the horizontal direction, and the vertical operation can be suppressed.

なお、本実施形態においては、ソース電極160が半導体基板110の表面側に配置され、ドレイン電極170が半導体基板110の裏面側にベタ状に配置される例を示した。これに対し、ドレイン電極170が半導体基板110の表面側に配置され、ソース電極160が半導体基板110の裏面側にベタ状に配置された構成とすることも考えられる。しかしながら、このような構成においてドレイン電極170をベタ状としても、ドレイン電極170はコンタクトホールを介して半導体基板110(ドレイン領域140)と接続されるので、コンタクトホールの製造ばらつき(抵抗ばらつき)により、サージ電流の伝達に差異が生じる恐れがある。したがって、本実施形態に示したように、サージ電流が流入する側のドレイン電極170が半導体基板110の裏面側に配置された構成とすることが好ましい。   In the present embodiment, an example in which the source electrode 160 is disposed on the front surface side of the semiconductor substrate 110 and the drain electrode 170 is disposed in a solid shape on the back surface side of the semiconductor substrate 110 is shown. On the other hand, it is also conceivable that the drain electrode 170 is disposed on the front surface side of the semiconductor substrate 110 and the source electrode 160 is disposed in a solid shape on the back surface side of the semiconductor substrate 110. However, even if the drain electrode 170 has a solid shape in such a configuration, since the drain electrode 170 is connected to the semiconductor substrate 110 (drain region 140) through the contact hole, due to manufacturing variation (resistance variation) of the contact hole, There may be a difference in the transmission of surge current. Therefore, as shown in the present embodiment, it is preferable that the drain electrode 170 on the side into which the surge current flows is arranged on the back side of the semiconductor substrate 110.

また、VDMOS素子に代表される縦型パワーMOS素子においては、ソース電極が半導体基板の表面側に配置され、ドレイン電極が半導体基板の裏面側に配置される。しかしながら縦型パワーMOS素子は半導体基板の厚さ方向の設計要因が入るため、CMOSなどの他の素子との集積化が困難である。これに対し、本実施形態に示すようにLDMOS素子101を備えた半導体装置100によれば、CMOSなどの他の素子との工程整合性が良く、集積化が容易である。   In a vertical power MOS device typified by a VDMOS device, the source electrode is disposed on the front surface side of the semiconductor substrate, and the drain electrode is disposed on the back surface side of the semiconductor substrate. However, since the vertical power MOS device has design factors in the thickness direction of the semiconductor substrate, it is difficult to integrate it with other devices such as CMOS. On the other hand, according to the semiconductor device 100 including the LDMOS element 101 as shown in the present embodiment, process consistency with other elements such as CMOS is good, and integration is easy.

また、本実施形態においては、接続領域180の断面積が、半導体層111と高濃度層112の積層方向に沿ってほぼ一定とされる例を示した。しかしながら、接続領域180の形態は、ドレイン電流の流れ方向が横方向となり、縦方向の動作を抑制することができるものであれば採用することができる。例えば、図4に示すように、半導体層111と高濃度層112の積層方向に垂直な方向において、接続領域180の断面積が高濃度層112からドレイン領域140に向けて小さくなる構成としても良い。このような構成とすると、LDMOS素子101の動作に影響を及ぼすことなく、接続領域180を低抵抗化することができる。図4は、変形例を示す断面図である。   Further, in the present embodiment, an example is shown in which the cross-sectional area of the connection region 180 is substantially constant along the stacking direction of the semiconductor layer 111 and the high concentration layer 112. However, the form of the connection region 180 can be adopted as long as the drain current flows in the horizontal direction and the operation in the vertical direction can be suppressed. For example, as shown in FIG. 4, the cross-sectional area of the connection region 180 may decrease from the high concentration layer 112 toward the drain region 140 in a direction perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layer 111 and the high concentration layer 112. . With such a configuration, the resistance of the connection region 180 can be reduced without affecting the operation of the LDMOS element 101. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification.

また、本実施形態においては、半導体基板110として、接続領域180を含む半導体層111と高濃度層112とを有する例を示した。しかしながら、例えば図5に示すように、高濃度層112と半導体層111との間及び接続領域180と半導体層111との間に、半導体層111とは逆の導電型のP導電型(P−)の拡散領域220が形成された構成としても良い。このような構成は、拡散領域220の形成後、高濃度層112を形成することで得ることができる。このような構成とすると、半導体基板110との耐圧を確保するとともに通常動作においてリーク電流をより生じにくくすることができる。図5は、変形例を示す断面図である。   In the present embodiment, an example in which the semiconductor substrate 110 includes the semiconductor layer 111 including the connection region 180 and the high concentration layer 112 has been described. However, for example, as shown in FIG. 5, between the high concentration layer 112 and the semiconductor layer 111 and between the connection region 180 and the semiconductor layer 111, a P conductivity type (P− ) Diffusion region 220 may be formed. Such a configuration can be obtained by forming the high concentration layer 112 after the diffusion region 220 is formed. With such a configuration, it is possible to secure a withstand voltage with respect to the semiconductor substrate 110 and to make it difficult to generate a leakage current in normal operation. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification.

また、本実施形態においては、ドレイン電極170が、配線部200を介してパッド190と接続される例を示した。しかしながら、ドレイン電極170の一部が保護膜から露出されてパッド190とされた構成としても良い。このような構成としても、上述した構成と同様の効果を発揮することができるだけでなく、配線部200を不要とできる分、サージ電流を流れやすくすることができる。   In the present embodiment, the drain electrode 170 is connected to the pad 190 through the wiring part 200. However, a configuration in which a part of the drain electrode 170 is exposed from the protective film to form the pad 190 may be adopted. Even with such a configuration, not only can the same effect as the above-described configuration be exhibited, but also a surge current can easily flow because the wiring portion 200 can be omitted.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図6に基づいて説明する。図6は、第2実施形態に係る半導体装置のうち、LDMOS素子形成領域の一部の概略構成を示す断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of part of the LDMOS element formation region in the semiconductor device according to the second embodiment.

第2実施形態に係る半導体装置は、第1実施形態に示した半導体装置と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第1実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。   Since the semiconductor device according to the second embodiment is often in common with the semiconductor device shown in the first embodiment, the detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be described mainly. In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown in 1st Embodiment.

本実施形態においては、図6に示すように、接続領域180と半導体層111とを絶縁分離するように、接続領域180の周囲に絶遠分離トレンチ230が形成されている点を特徴とする。本実施形態においては、高濃度層112のドレイン電極形成側の表面(ドレイン電極170の配置面)からドレイン領域140の底部までの範囲に渡って略垂直にトレンチが形成され、該トレンチ内に多結晶シリコンやシリコン酸化物などが充填されて絶遠分離トレンチ230が構成されている。なお、半導体層111と高濃度層112の積層方向に垂直な方向において、絶遠分離トレンチ230によって囲まれた接続領域180の断面積は、ドレイン領域140の断面積よりも若干小さいながらも、第1実施形態に示した断面積よりも大きくなっている。   As shown in FIG. 6, the present embodiment is characterized in that an isolation trench 230 is formed around the connection region 180 so as to insulate and isolate the connection region 180 and the semiconductor layer 111. In the present embodiment, trenches are formed substantially vertically over a range from the surface of the high concentration layer 112 on the drain electrode formation side (surface where the drain electrode 170 is disposed) to the bottom of the drain region 140, and many trenches are formed in the trench. An isolation trench 230 is formed by filling crystalline silicon, silicon oxide, or the like. Note that the cross-sectional area of the connection region 180 surrounded by the isolation trench 230 in the direction perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layer 111 and the high-concentration layer 112 is slightly smaller than the cross-sectional area of the drain region 140, but It is larger than the cross-sectional area shown in one embodiment.

このように本実施形態に係る半導体装置100によれば、絶遠分離トレンチ230によって、接続領域180と接続領域180を除く半導体基板110の部位との間で寄生素子が構成されるのを抑制することができる。したがって、高温化に適し、より微細なレイアウトに対応することができる。   As described above, according to the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the distant isolation trench 230 prevents a parasitic element from being formed between the connection region 180 and the portion of the semiconductor substrate 110 excluding the connection region 180. be able to. Therefore, it is suitable for high temperature and can cope with a finer layout.

また、絶遠分離トレンチ230によって囲まれた接続領域180は、LDMOS素子101の動作に影響を与えないので、断面積を大きくして接続領域180をより低抵抗化することが可能である。すなわち、オン抵抗を低減しつつESD耐量を向上することができる。   Further, since the connection region 180 surrounded by the far isolation trench 230 does not affect the operation of the LDMOS element 101, the cross-sectional area can be increased and the resistance of the connection region 180 can be further reduced. That is, the ESD resistance can be improved while reducing the on-resistance.

なお、本実施形態においては、絶遠分離トレンチ230が高濃度層112のドレイン電極形成側の表面からドレイン領域140の底部までの範囲に渡って形成される例を示した。しかしながら、絶遠分離トレンチ230としては、接続領域180と半導体層111とを絶縁分離しつつ、LDMOS素子101の機能を損なわない形態であれば、採用することができる。例えば図7に示すように、絶遠分離トレンチ230が高濃度層112のドレイン電極形成側の表面からドレイン領域140を貫通して半導体層111の表面まで形成され、半導体層111の表面上には、絶遠分離トレンチ230内の接続領域180と絶遠分離トレンチ230外のドレイン領域140とを電気的に接続する繋ぎ配線240が形成された構成としても良い。このように、絶遠分離トレンチ230が半導体基板110の表裏面に渡って貫通する構成とすると、上述の構成よりも複雑化するものの、絶遠分離トレンチ230の形成と、半導体基板110における絶遠分離トレンチ形成部位以外の部位(例えばLDMOS素子形成領域以外)におけるトレンチの形成とを同一の工程で実施することができる。図7は、変形例を示す断面図である。   In the present embodiment, the example in which the far isolation trench 230 is formed over the range from the surface on the drain electrode formation side of the high concentration layer 112 to the bottom of the drain region 140 is shown. However, the far isolation trench 230 can be adopted as long as it does not impair the function of the LDMOS element 101 while insulatingly separating the connection region 180 and the semiconductor layer 111. For example, as shown in FIG. 7, an isolation trench 230 is formed from the surface on the drain electrode formation side of the high concentration layer 112 to the surface of the semiconductor layer 111 through the drain region 140, and on the surface of the semiconductor layer 111. Alternatively, a connection wiring 240 that electrically connects the connection region 180 in the far isolation trench 230 and the drain region 140 outside the far isolation trench 230 may be formed. As described above, the configuration in which the isolation trench 230 penetrates over the front and back surfaces of the semiconductor substrate 110 is more complicated than the above configuration, but the formation of the isolation trench 230 and the isolation in the semiconductor substrate 110 are performed. Trench formation in a part other than the isolation trench formation part (for example, other than the LDMOS element formation region) can be performed in the same process. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態を、図8に基づいて説明する。図8は、第3実施形態に係る半導体装置のうち、LDMOS素子形成領域の一部の概略構成を示す断面図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of part of the LDMOS element formation region in the semiconductor device according to the third embodiment.

第3実施形態に係る半導体装置は、第1実施形態に示した半導体装置と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第1実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。   Since the semiconductor device according to the third embodiment is common in common with the semiconductor device shown in the first embodiment, a detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be described mainly. In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown in 1st Embodiment.

上述した各実施形態においては、高濃度層112及び接続領域180を介して、ドレイン電極170とドレイン領域140とが電気的に接続される例を示した。これに対し、本実施形態においては、例えば図8に示すように、半導体基板110に、半導体層111のウェル形成面と反対の面に開口するトレンチ113が形成され、ドレイン電極170がトレンチ113の形成面上にも形成され、高濃度層112がトレンチの形成面の周囲に形成されてドレイン領域140と接している点を特徴とする。すなわち、高濃度層112のみを介して、ドレイン電極170とドレイン領域140とが電気的に接続されている点を特徴とする。なお、このような構成は、半導体基板110の裏面側からドレイン領域140に到達しない程度の深さをもつトレンチ113を形成後、半導体基板110の裏面のうち、トレンチ113を含むLDMOS素子101の形成領域全面に、イオン注入などによってドレイン領域140まで到達する高濃度層112を形成する。そして、半導体基板110の裏面のうち、少なくとも高濃度層112の表面全面にドレイン電極170を形成することで得ることができる。   In each of the embodiments described above, the drain electrode 170 and the drain region 140 are electrically connected via the high concentration layer 112 and the connection region 180. On the other hand, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 8, a trench 113 is formed in the semiconductor substrate 110 so as to open on the surface opposite to the well formation surface of the semiconductor layer 111, and the drain electrode 170 is It is also formed on the formation surface, and is characterized in that the high concentration layer 112 is formed around the formation surface of the trench and is in contact with the drain region 140. That is, the drain electrode 170 and the drain region 140 are electrically connected through only the high concentration layer 112. In this configuration, after forming the trench 113 having a depth that does not reach the drain region 140 from the back surface side of the semiconductor substrate 110, the LDMOS element 101 including the trench 113 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 110. A high concentration layer 112 that reaches the drain region 140 is formed on the entire region by ion implantation or the like. Then, it can be obtained by forming the drain electrode 170 on at least the entire surface of the high concentration layer 112 on the back surface of the semiconductor substrate 110.

このように本実施形態に係る半導体装置100によれば、接続領域180を形成しなくとも、ESD耐量を向上することができる。   Thus, according to the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the ESD tolerance can be improved without forming the connection region 180.

なお、本実施形態においては、図8に示すように、トレンチ113に対応して、ドレイン電極170の表面に凹部171を有する例を示した。すなわち、トレンチ113内の一部がドレイン電極170によって埋められた構成を示した。しかしながら、図9に示すように、トレンチ113内が、ドレイン電極170によって完全に埋められた構成としても良い。図9は、変形例を示す断面図である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the example in which the concave portion 171 is provided on the surface of the drain electrode 170 corresponding to the trench 113 is shown. That is, a configuration in which a part of the trench 113 is filled with the drain electrode 170 is shown. However, as shown in FIG. 9, the trench 113 may be completely filled with the drain electrode 170. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本実施形態においては、複数のLDMOS素子を有する例として、半導体装置100が複数のNチャネル型のLDMOS素子101を有する例を示した。しかしながら、Pチャネル型のLDMOS素子101に対しても上述した各実施形態の構成を適用することができる。また、Nチャネル型とPチャネル型のLDMOS素子101をそれぞれ有する構成としても良い。   In the present embodiment, as an example having a plurality of LDMOS elements, the example in which the semiconductor device 100 has a plurality of N-channel type LDMOS elements 101 is shown. However, the configurations of the above-described embodiments can also be applied to the P-channel type LDMOS element 101. Further, it may be configured to have the N-channel type and P-channel type LDMOS elements 101, respectively.

本実施形態においては、半導体装置100において、LDMOS素子101以外の構成については特に言及しなかった。しかしながら、実際の用途ではCMOSやバイポーラ等、動作電圧の異なる他の素子と集積化されることが多い。このような場合、ドレイン電極170は、少なくとも高濃度層112の表面全面にベタ状に配置されれば良いが、LDMOS素子101以外の部分との絶縁性さえ確保できれば、半導体基板110の裏面全面にドレイン電極170を配置することも可能である。ただし、例えば回路部といった動作電圧の異なる部位の基板電位を、LDMOS素子101と同一にすることは望ましくない場合がある。この場合は、例えば図10に示すように、半導体基板110の裏面のうち、LDMOS素子101以外の部位(図10においては、回路部102)に対応する部位に絶縁膜250を形成し、これによって半導体基板110とドレイン電極170とを絶縁分離すれば良い。このような構成とすると、LDMOS素子101以外の裏面電位を、適宜所定電位に制御することが可能となる。なお、このような半導体装置100は、例えば絶縁膜250として埋め込み酸化膜を付けたウエハに対し、LDMOS素子101の形成領域のみ絶縁膜250を除去し、高濃度層112を選択的に形成した後に、ドレイン電極170を半導体基板110の裏面全面に形成することで得ることができる。また、LDMOS素子101の形成領域の側面との電気絶縁性を問題にする場合には、図10に示すように、回路部102の側面領域の耐圧が確保できるよう周囲に半導体基板110と逆の導電型のP導電型(P−)領域260を形成しておけばよい。図10は、その他変形例を示す断面図である。   In the present embodiment, in the semiconductor device 100, the configuration other than the LDMOS element 101 is not particularly mentioned. However, in actual applications, they are often integrated with other elements having different operating voltages, such as CMOS and bipolar. In such a case, the drain electrode 170 may be disposed in a solid form at least on the entire surface of the high concentration layer 112, but if the insulation from the portion other than the LDMOS element 101 can be ensured, the drain electrode 170 may be disposed on the entire back surface of the semiconductor substrate 110. It is also possible to arrange the drain electrode 170. However, it may not be desirable to make the substrate potential of a portion having a different operating voltage, such as a circuit portion, the same as that of the LDMOS element 101. In this case, for example, as shown in FIG. 10, an insulating film 250 is formed in a portion corresponding to a portion other than the LDMOS element 101 (the circuit portion 102 in FIG. 10) on the back surface of the semiconductor substrate 110, thereby The semiconductor substrate 110 and the drain electrode 170 may be insulated and separated. With such a configuration, the back surface potential other than the LDMOS element 101 can be appropriately controlled to a predetermined potential. Note that, in such a semiconductor device 100, for example, after the insulating film 250 is removed only in the formation region of the LDMOS element 101 and a high concentration layer 112 is selectively formed on a wafer provided with a buried oxide film as the insulating film 250. The drain electrode 170 can be formed on the entire back surface of the semiconductor substrate 110. Also, in the case where electrical insulation with the side surface of the formation region of the LDMOS element 101 is a problem, as shown in FIG. 10, as shown in FIG. A conductive P conductivity type (P−) region 260 may be formed. FIG. 10 is a cross-sectional view showing another modification.

また、絶縁膜250を介しての、半導体基板110におけるLDMOS素子101以外の部分とドレイン電極170との容量結合が問題になる場合には、本実施形態に示したように、半導体基板110の裏面のうち、LDMOS101の形成領域のみ(高濃度層112の表面のみ)にドレイン電極170を形成するようにしても良い。また必要に応じてダイオードなどのESD保護素子を半導体基板110におけるLDMOS素子101以外の部分に形成し、この部分の絶縁膜250を除去した構成としても良い。   When capacitive coupling between the drain electrode 170 and the portion other than the LDMOS element 101 in the semiconductor substrate 110 via the insulating film 250 becomes a problem, as shown in this embodiment, the back surface of the semiconductor substrate 110 is used. Of these, the drain electrode 170 may be formed only in the formation region of the LDMOS 101 (only the surface of the high concentration layer 112). Further, if necessary, an ESD protection element such as a diode may be formed in a portion of the semiconductor substrate 110 other than the LDMOS element 101, and the insulating film 250 in this portion may be removed.

また、図11に示すように、絶縁膜250の代わりに、半導体基板110と逆の導電型のP導電型(P−)領域270を形成した構成としても良い。すなわち、電位障壁を形成してやれば良い。LDMOS電位が低い場合には、絶縁膜250を不要とすることができるので、より低コストで形成することが可能である。図11は、その他変形例を示す断面図である。   Further, as shown in FIG. 11, instead of the insulating film 250, a P conductivity type (P−) region 270 having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 110 may be formed. That is, a potential barrier may be formed. When the LDMOS potential is low, the insulating film 250 can be dispensed with and can be formed at a lower cost. FIG. 11 is a cross-sectional view showing another modification.

第1実施形態に係る半導体装置のうち、LDMOS素子形成領域の一部の概略構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a part of an LDMOS element formation region in a semiconductor device according to a first embodiment. 比較対象としての従来の半導体装置における、ドレイン用のパッドからLDMOS素子のドレイン領域までの電流経路を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a current path from a drain pad to a drain region of an LDMOS element in a conventional semiconductor device as a comparison target. 本実施形態に係る半導体装置のうち、ドレイン用のパッドからLDMOS素子のドレイン領域までの電流経路を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a current path from a drain pad to a drain region of an LDMOS element in the semiconductor device according to the present embodiment. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. 第2実施形態に係る半導体装置のうち、LDMOS素子形成領域の一部の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a part of LDMOS element formation area among the semiconductor devices which concern on 2nd Embodiment. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. 第3実施形態に係る半導体装置のうち、LDMOS素子形成領域の一部の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a part of LDMOS element formation area among the semiconductor devices which concern on 3rd Embodiment. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. その他変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another modification. その他変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another modification.

符号の説明Explanation of symbols

100・・・半導体装置
101・・・LDMOS素子
110・・・半導体基板
111・・・半導体層
112・・・高濃度層
120・・・ウェル領域
130・・・ソース領域
140・・・ドレイン領域
170・・・ドレイン電極
180・・・接続領域
190・・・ドレイン用パッド
200・・・配線部
210・・・コンタクト部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Semiconductor device 101 ... LDMOS element 110 ... Semiconductor substrate 111 ... Semiconductor layer 112 ... High concentration layer 120 ... Well region 130 ... Source region 140 ... Drain region 170 ... Drain electrode 180 ... Connection region 190 ... Drain pad 200 ... Wiring part 210 ... Contact part

Claims (12)

半導体基板の一部としての第1導電型の半導体層と、
前記半導体層の表層に形成された前記第1導電型とは逆の第2導電型のウェル領域と、
前記ウェル領域の表層に形成された第1導電型のソース領域と、
前記半導体層の表層に、前記ウェル領域とは離れて形成された第1導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記ドレイン領域との間で、前記ウェル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記ウェル領域及び前記ソース領域上に形成されたソース電極と、
前記ドレイン領域と電気的に接続されたドレイン電極とを有する横型DMOS素子を複数備えた半導体装置であって、
前記半導体基板における前記複数の横型DMOS素子の形成領域として、前記半導体層とともに、前記半導体層のウェル形成面とは反対の面上に、前記半導体層よりも不純物濃度の高い第1導電型の高濃度層が形成され、
前記半導体基板におけるゲート電極形成面の裏面であって、少なくとも前記高濃度層の半導体層との境界とは反対の表面全面に前記ドレイン電極が直接形成され、
前記ドレイン電極と複数の前記ドレイン領域とが、それぞれ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 first conductivity type semiconductor layer as a part of the semiconductor substrate;
A well region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type formed in a surface layer of the semiconductor layer;
A first conductivity type source region formed in a surface layer of the well region;
A drain region of a first conductivity type formed in a surface layer of the semiconductor layer apart from the well region;
A gate electrode formed on the well region via a gate insulating film between the source region and the drain region;
A source electrode formed on the well region and the source region;
A semiconductor device comprising a plurality of lateral DMOS elements each having a drain electrode electrically connected to the drain region,
As a formation region of the plurality of lateral DMOS elements in the semiconductor substrate, a first conductivity type high impurity concentration higher than that of the semiconductor layer is formed on the surface opposite to the well formation surface of the semiconductor layer together with the semiconductor layer. A concentration layer is formed,
The drain electrode is directly formed on the entire surface of the semiconductor substrate opposite to the boundary with the semiconductor layer of the high-concentration layer on the back surface of the gate electrode formation surface,
The semiconductor device, wherein the drain electrode and the plurality of drain regions are electrically connected to each other.
前記半導体層に、前記半導体層よりも不純物濃度が高い第1導電型の接続領域が形成され、
前記接続領域及び前記高濃度層を介して、前記ドレイン電極と複数の前記ドレイン領域とが、それぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
A connection region of a first conductivity type having a higher impurity concentration than the semiconductor layer is formed in the semiconductor layer,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the drain electrode and the plurality of drain regions are electrically connected to each other through the connection region and the high concentration layer.
1つの前記横型DMOS素子の形成領域において、前記接続領域と前記ウェル領域との対向距離が、前記ドレイン領域と前記ウェル領域との対向距離よりも長いことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor according to claim 2, wherein in one formation region of the lateral DMOS element, a facing distance between the connection region and the well region is longer than a facing distance between the drain region and the well region. apparatus. 前記半導体層と前記高濃度層の積層方向に垂直な方向において、前記接続領域のほうが前記ドレイン領域よりも断面積が小さいことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a cross-sectional area of the connection region is smaller than that of the drain region in a direction perpendicular to a stacking direction of the semiconductor layer and the high concentration layer. 前記半導体層と前記高濃度層の積層方向に垂直な方向において、前記接続領域の断面積が、前記高濃度層から前記ドレイン領域に向けて小さくなっていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の半導体装置。   4. The cross-sectional area of the connection region decreases from the high concentration layer toward the drain region in a direction perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layer and the high concentration layer. Item 5. The semiconductor device according to Item 4. 前記高濃度層及び前記接続領域と前記半導体層との間に、第2導電型の拡散領域が形成されていることを特徴とする請求項2〜5いずれか1項に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 2, wherein a diffusion region of a second conductivity type is formed between the high-concentration layer and the connection region and the semiconductor layer. 前記接続領域の周囲には、前記接続領域を前記半導体層と絶縁分離する絶遠分離トレンチが形成されていることを特徴とする請求項2〜6いずれか1項に記載の半導体装置。   7. The semiconductor device according to claim 2, wherein an isolation trench that insulates and isolates the connection region from the semiconductor layer is formed around the connection region. 前記絶遠分離トレンチは、前記高濃度層のドレイン電極形成側の表面から前記ドレイン領域の底部まで形成されていることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the far isolation trench is formed from a surface of the high concentration layer on a drain electrode forming side to a bottom of the drain region. 前記絶遠分離トレンチは、前記高濃度層のドレイン電極形成側の表面から前記ドレイン領域を貫通して前記半導体層の表面まで形成され、
前記半導体層の表面上には、前記絶遠分離トレンチ内の接続領域と前記絶遠分離トレンチ外のドレイン領域とを電気的に接続する繋ぎ配線が形成されていることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
The distant isolation trench is formed from the surface on the drain electrode forming side of the high concentration layer to the surface of the semiconductor layer through the drain region,
8. A connecting wiring for electrically connecting a connection region in the far isolation trench and a drain region outside the far isolation trench is formed on the surface of the semiconductor layer. A semiconductor device according to 1.
前記半導体基板に、前記半導体層のウェル形成面と反対の面に開口するトレンチが形成され、
前記ドレイン電極が、前記トレンチの形成面上にも形成され、
前記高濃度層が、前記トレンチの形成面の周囲に形成されて前記ドレイン領域と接していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
In the semiconductor substrate, a trench is formed that opens on a surface opposite to the well formation surface of the semiconductor layer,
The drain electrode is also formed on the formation surface of the trench,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the high-concentration layer is formed around a formation surface of the trench and is in contact with the drain region.
前記半導体基板において、前記横型DMOS素子の形成領域と前記横型DMOS素子の形成領域を除く領域とが絶縁分離され、
前記半導体基板におけるゲート電極形成面の裏面上全面に、前記ドレイン電極が形成されていることを特徴とする請求項1〜10いずれか1項に記載の半導体装置。
In the semiconductor substrate, the formation region of the lateral DMOS element and the region excluding the formation region of the lateral DMOS element are insulated and separated.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the drain electrode is formed on the entire back surface of the gate electrode forming surface of the semiconductor substrate.
前記半導体基板のうち、前記横型DMOS素子の形成領域を除く領域と前記ドレイン電極とが、絶縁分離されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 11, wherein a region of the semiconductor substrate excluding the formation region of the lateral DMOS element and the drain electrode are insulated and separated.
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