JP2011091159A - Horizontal semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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雅人 滝
Hiroomi Eguchi
博臣 江口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology of prohibiting a decrease of a breakdown voltage of a semiconductor device while reducing the number of concentration regions with different impurity concentrations formed in a semiconductor layer. <P>SOLUTION: A drift region 12 provided between a well region 56 and a body region 26 includes a first layer 30 and a second layer 40. The impurity concentration in the second layer 40 is higher than that in the first layer 30. The second layer 40 is provided in contact with the well region 56 on a part of a top surface of a buried insulating layer 52, and has a plurality of concentration regions 41-43 of which impurity concentration is different from one another, the plurality of concentration regions 41-43 being arranged in the increasing order of the impurity concentration from the side of the body region 26 to the side of the well region 56. The first layer 30 is a part of the drift region 12 where the second layer 40 is not formed. The impurity concentration in the first layer 30 is uniform. The first layer 30 includes a first portion 31 and the like and a second region 32 and the like with a layer thickness smaller than that of the first portion 31 and the like arranged alternately. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、横型の半導体装置と、その製造方法に関する。   The present invention relates to a horizontal semiconductor device and a method for manufacturing the same.

特許文献1には、本発明者らが以前提案した横型半導体装置が開示されている。特許文献1には、横型半導体装置の例として、横型LDMOS(Laterally Diffused MOS)が開示されている。この横型LDMOSは、ドリフト領域に埋め込み拡散層を設けることによって、ドリフト領域の不純物濃度がソース側からドレイン側に向けて横方向に増加するように構成されている。具体的には、ドリフト領域の裏面側に設けられた埋め込み拡散層が、不純物濃度の異なる7個の濃度領域を有し、それら7個の濃度領域が、ソース側からドレイン側に向けて横方向に不純物濃度が増加する順に配置されている。これにより、ドリフト領域内には、埋め込み拡散層が設けられていない部分を含めて、ソース側からドレイン側に向けて順に不純物濃度が増加する8段階の濃度勾配が設けられることとなる。このように、ドリフト領域の不純物濃度が横方向に増加していると、オフ状態において、ドリフト領域内の電界分布を横方向に均一化することができる。これによって、半導体装置の耐圧を向上させることができる。   Patent Document 1 discloses a lateral semiconductor device previously proposed by the present inventors. Patent Document 1 discloses a lateral LDMOS (Laterally Diffused MOS) as an example of a lateral semiconductor device. This lateral LDMOS is configured such that by providing a buried diffusion layer in the drift region, the impurity concentration of the drift region increases laterally from the source side toward the drain side. Specifically, the buried diffusion layer provided on the back surface side of the drift region has seven concentration regions having different impurity concentrations, and these seven concentration regions are laterally directed from the source side to the drain side. Are arranged in order of increasing impurity concentration. As a result, an eight-step concentration gradient in which the impurity concentration increases in order from the source side to the drain side is provided in the drift region including the portion where the buried diffusion layer is not provided. Thus, when the impurity concentration in the drift region increases in the lateral direction, the electric field distribution in the drift region can be made uniform in the lateral direction in the off state. Thereby, the breakdown voltage of the semiconductor device can be improved.

特開2007−173422号公報JP 2007-173422 A

特許文献1の半導体装置のように、半導体層に不純物濃度が異なる複数の濃度領域を設けようとすると、濃度領域毎に導入される不純物の濃度を変える必要がある。このため、不純物濃度が異なる濃度領域の数が増えるほど、不純物注入工程の回数が増加するという問題がある。一方、不純物濃度が異なる濃度領域の数を減らせば、不純物注入工程の回数を減らすことはできるが、半導体層内の電解分布を横方向に均一化することができない。その結果、半導体装置の耐圧が低下するという問題がある。   When a plurality of concentration regions having different impurity concentrations are provided in the semiconductor layer as in the semiconductor device of Patent Document 1, it is necessary to change the concentration of impurities introduced for each concentration region. For this reason, there is a problem that the number of impurity implantation steps increases as the number of concentration regions having different impurity concentrations increases. On the other hand, if the number of concentration regions having different impurity concentrations is reduced, the number of impurity implantation steps can be reduced, but the electrolytic distribution in the semiconductor layer cannot be made uniform in the lateral direction. As a result, there is a problem that the breakdown voltage of the semiconductor device is lowered.

本明細書では、半導体層に形成する不純物濃度の異なる濃度領域の数を少なくしながら、半導体装置の耐圧が低下することを抑制することができる技術を提供する。   The present specification provides a technique capable of suppressing a decrease in breakdown voltage of a semiconductor device while reducing the number of concentration regions having different impurity concentrations formed in a semiconductor layer.

本明細書によって開示される横型半導体装置は、半導体基板と、その半導体基板上に形成されている埋め込み絶縁層と、その埋め込み絶縁層上に形成されている半導体層と、を備えている。半導体層は、第1導電型の第1半導体領域と、第2導電型の第2半導体領域と、第1導電型の第3半導体領域と、を有する。第1半導体領域は、半導体層の表面を含む深さ範囲に設けられている。第2半導体領域は、第1半導体領域と離隔されて、半導体層の表面を含む深さ範囲に設けられている。第3半導体領域は、第1半導体領域と第2半導体領域との間に、半導体層の表面から埋め込み絶縁層に接する深さ範囲に設けられており、第1半導体領域を第2半導体領域から分離している。第3半導体領域は、第1半導体領域と第2半導体領域とを結ぶ第1方向に沿って伸びている第1層と第2層とを有している。第2層は、第1層より不純物濃度が高くされており、埋め込み絶縁層の表面上の一部に設けられると共に第1半導体領域に接しており、不純物濃度がそれぞれ異なる複数の濃度領域を有している。複数の濃度領域は、第2半導体領域側から第1半導体領域側に向けて不純物濃度が増加する順に配置されている。第1層は、第2層が設けられた範囲では第2層上に設けられると共にそれ以外の範囲では埋め込み絶縁層上に設けられており、不純物濃度が前記第1方向に均一とされる。第2層の複数の濃度領域のうち少なくとも一つの濃度領域が設けられた前記第1方向の範囲内において、第1層は、第1半導体領域側に配置されている第1部分と、第2半導体領域側に配置されると共に第1部分より層厚が薄くされている第2部分を有している。   The lateral semiconductor device disclosed in this specification includes a semiconductor substrate, a buried insulating layer formed on the semiconductor substrate, and a semiconductor layer formed on the buried insulating layer. The semiconductor layer includes a first conductivity type first semiconductor region, a second conductivity type second semiconductor region, and a first conductivity type third semiconductor region. The first semiconductor region is provided in a depth range including the surface of the semiconductor layer. The second semiconductor region is spaced apart from the first semiconductor region and provided in a depth range including the surface of the semiconductor layer. The third semiconductor region is provided between the first semiconductor region and the second semiconductor region in a depth range in contact with the buried insulating layer from the surface of the semiconductor layer, and the first semiconductor region is separated from the second semiconductor region. is doing. The third semiconductor region has a first layer and a second layer extending along a first direction connecting the first semiconductor region and the second semiconductor region. The second layer has an impurity concentration higher than that of the first layer, is provided on a part of the surface of the buried insulating layer and is in contact with the first semiconductor region, and has a plurality of concentration regions having different impurity concentrations. is doing. The plurality of concentration regions are arranged in order of increasing impurity concentration from the second semiconductor region side toward the first semiconductor region side. The first layer is provided on the second layer in the range where the second layer is provided, and is provided on the buried insulating layer in the other ranges, and the impurity concentration is made uniform in the first direction. Within the range of the first direction in which at least one concentration region of the plurality of concentration regions of the second layer is provided, the first layer includes a first portion disposed on the first semiconductor region side, and a second portion The second portion is disposed on the semiconductor region side and has a layer thickness thinner than that of the first portion.

この構成によると、第1層の第2部分の層厚が第1層の第1部分の層厚より薄く形成されているため、層厚が薄い分、第1層の第2部分に含まれる不純物の総量は第1層の第1部分の不純物の総量より少なくなる。その結果、第1層の第1部分と第2部分が接する第2層の濃度領域が同一濃度であっても、第1層の第2部分と第1層の第1部分との間に2段階の濃度勾配が形成される。そして、第1層の第1部分が第1半導体領域側に配置されるとともに、第2層の第2部分が第2半導体領域側に配置される。従って、第2層の一つの濃度領域が設けられた範囲内に、第2半導体領域側から第1半導体領域側に向けて不純物濃度が増加する2段階の濃度勾配が形成されることとなる。これによって、半導体層に形成する不純物濃度の異なる濃度領域の数を少なくしながら、半導体装置の耐圧が低下することを抑制することができる。   According to this configuration, since the layer thickness of the second portion of the first layer is formed thinner than the layer thickness of the first portion of the first layer, the layer thickness is included in the second portion of the first layer. The total amount of impurities is less than the total amount of impurities in the first portion of the first layer. As a result, even if the concentration region of the second layer where the first portion and the second portion of the first layer are in contact with each other has the same concentration, 2 between the second portion of the first layer and the first portion of the first layer is 2 A step concentration gradient is formed. The first portion of the first layer is disposed on the first semiconductor region side, and the second portion of the second layer is disposed on the second semiconductor region side. Therefore, a two-stage concentration gradient in which the impurity concentration increases from the second semiconductor region side toward the first semiconductor region side is formed within the range where one concentration region of the second layer is provided. Accordingly, it is possible to suppress the breakdown voltage of the semiconductor device from being lowered while reducing the number of concentration regions having different impurity concentrations formed in the semiconductor layer.

第2層の複数の濃度領域のそれぞれが設けられた前記第1方向の各範囲内において、第1層は、第1半導体領域側に配置されている第1部分と、第2半導体領域側に配置されると共に第1部分より層厚が薄くされている第2部分を有していてもよい。この構成によると、例えば、第2層が3つの濃度領域を備えるとすると、6段階の濃度勾配が設けられることとなる。半導体層に形成する不純物濃度の異なる濃度領域の数を少なくしながら、半導体装置の耐圧が低下することを効果的に抑制することができる。   Within each range in the first direction in which each of the plurality of concentration regions of the second layer is provided, the first layer is disposed on the first semiconductor region side and on the second semiconductor region side. You may have the 2nd part arrange | positioned and the layer thickness is made thinner than the 1st part. According to this configuration, for example, if the second layer includes three concentration regions, a six-step concentration gradient is provided. A reduction in the breakdown voltage of the semiconductor device can be effectively suppressed while reducing the number of concentration regions having different impurity concentrations formed in the semiconductor layer.

第1層と埋め込み絶縁層とが接する前記第1方向の範囲内において、第1層は、第1半導体領域側に配置されている第1部分と、第2半導体領域側に配置されると共に第1部分より層厚が薄くされている第2部分を有していてもよい。この構成によると、第2層が形成されていない部分にも2段階の濃度勾配が形成されることとなる。半導体層に形成する不純物濃度の異なる濃度領域の数を少なくしながら、半導体装置の耐圧が低下することを効果的に抑制することができる。   Within the range of the first direction in which the first layer and the buried insulating layer are in contact, the first layer is disposed on the first semiconductor region side, on the second semiconductor region side and on the second semiconductor region side. You may have the 2nd part by which layer thickness was made thinner than 1 part. According to this configuration, a two-stage concentration gradient is formed even in a portion where the second layer is not formed. A reduction in the breakdown voltage of the semiconductor device can be effectively suppressed while reducing the number of concentration regions having different impurity concentrations formed in the semiconductor layer.

第1部分のぞれぞれの表面側に第1の表面絶縁層が設けられていてもよい。第2部分のぞれぞれの表面側に第2の表面絶縁層が設けられていてもよい。第1の表面絶縁層の層厚が第2の表面絶縁層の層厚より薄くされていてもよい。   A first surface insulating layer may be provided on the surface side of each of the first portions. A second surface insulating layer may be provided on the surface side of each of the second portions. The thickness of the first surface insulating layer may be made thinner than the thickness of the second surface insulating layer.

本明細書によって開示される横型半導体装置の製造方法は、半導体基板と、その半導体基板上に形成されている埋め込み絶縁層と、その埋め込み絶縁層上に形成されている半導体層と、を備えている横型半導体装置を製造する方法である。この方法は、半導体層に、層厚の厚い第1部分と層厚の薄い第2部分とを所定の方向に並べて形成する第1工程と、第1工程後に、隣合う第1部分と第2部分とを含む領域に同一濃度の不純物を導入する第2工程と、を備えている。   A method for manufacturing a lateral semiconductor device disclosed in this specification includes a semiconductor substrate, a buried insulating layer formed on the semiconductor substrate, and a semiconductor layer formed on the buried insulating layer. This is a method for manufacturing a horizontal semiconductor device. In this method, a first step of forming a first portion having a large thickness and a second portion having a small thickness on a semiconductor layer are arranged in a predetermined direction, and a first portion and a second portion adjacent to each other after the first step. And a second step of introducing an impurity with the same concentration into the region including the portion.

この製造方法によると、第1工程において、層厚の薄い第2部分と層厚の厚い第1部分との間に2段階の濃度勾配が形成され、さらに、第2工程において、隣合う第1部分と第2部分とを含む領域に同一濃度の濃度領域が形成される。その結果、一つの濃度領域上に2段階の濃度勾配が形成されることとなる。半導体層に形成する不純物濃度の異なる濃度領域の数を少なくしながら、半導体装置の耐圧が低下することを抑制することができる。   According to this manufacturing method, in the first step, a two-stage concentration gradient is formed between the second portion having a thin layer thickness and the first portion having a thick layer thickness. Further, in the second step, the adjacent first portions are adjacent to each other. A concentration region having the same concentration is formed in a region including the portion and the second portion. As a result, a two-stage concentration gradient is formed on one concentration region. A reduction in the breakdown voltage of the semiconductor device can be suppressed while reducing the number of concentration regions having different impurity concentrations formed in the semiconductor layer.

本発明によれば、半導体層に形成する不純物濃度の異なる濃度領域の数を少なくしながら、半導体装置の耐圧が低下することを抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the breakdown voltage of the semiconductor device from being lowered while reducing the number of concentration regions having different impurity concentrations formed in the semiconductor layer.

半導体装置の要部断面を示す。2 illustrates a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device. 半導体装置の製造過程を示す(1)。The manufacturing process of a semiconductor device is shown (1). 半導体装置の製造過程を示す(2)。The manufacturing process of a semiconductor device is shown (2). 半導体装置の製造過程を示す(3)。The manufacturing process of a semiconductor device is shown (3). 半導体装置の製造過程を示す(4)。The manufacturing process of a semiconductor device is shown (4). 半導体装置の製造過程を示す(5)。The manufacturing process of a semiconductor device is shown (5).

以下に説明する実施例の特徴を以下に列記する。
(特徴1)半導体装置は、n型の横型LDMOSである。
(特徴2)第1半導体領域は、n型ウェル領域である。第2半導体領域は、p型ボディ領域である。第3半導体領域は、n型ドリフト領域である。
(特徴3)第1部分の表面側に、n型の不純物を低濃度に含むn型トップ層を設けてもよい。
(特徴4)第1部分の表面側に、p型の不純物を低濃度に含むp型トップ層を設けてもよい。
(特徴5)第1部分の表面側に、p型の不純物を高濃度に含むp型トップ層を設けてもよい。その場合、第1層のうち、第2層の複数の濃度領域のそれぞれが設けられた水平方向の各範囲内において、第2半導体領域側に第1部分、第1半導体領域側に第2部分、をそれぞれ配置してもよい。
(特徴6)半導体装置は、n型の横型LDMOSに限らず、p型の横型LDMOS、n型又はp型の横型LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)、横型ダイオードなど、SOI基板を用いるいずれの横型の高耐圧素子であってもよい。
The features of the embodiments described below are listed below.
(Feature 1) The semiconductor device is an n-type lateral LDMOS.
(Feature 2) The first semiconductor region is an n-type well region. The second semiconductor region is a p-type body region. The third semiconductor region is an n-type drift region.
(Feature 3) An n-type top layer containing an n-type impurity at a low concentration may be provided on the surface side of the first portion.
(Feature 4) A p-type top layer containing p-type impurities at a low concentration may be provided on the surface side of the first portion.
(Feature 5) A p-type top layer containing a high concentration of p-type impurities may be provided on the surface side of the first portion. In that case, the first portion on the second semiconductor region side and the second portion on the first semiconductor region side within each horizontal range in which each of the plurality of concentration regions of the second layer is provided in the first layer. , May be arranged respectively.
(Feature 6) The semiconductor device is not limited to an n-type lateral LDMOS, but any lateral type using an SOI substrate, such as a p-type lateral LDMOS, an n-type or p-type lateral LIGBT (Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor), or a lateral diode. The high breakdown voltage element may be used.

(第1実施例)
図1に、半導体装置10の要部断面図を模式的に示す。半導体装置10は、p型の半導体基板50と、半導体基板50上に設けられている埋め込み絶縁層52と、埋め込み絶縁層52上に設けられている半導体層54とが積層された積層基板57を備えている。半導体基板50の主材料はシリコンであり、不純物濃度はおよそ3×1018cm−3に調整されている。半導体基板50は、接地電位に固定されている。埋め込み絶縁層52の主材料は酸化シリコンであり、その厚みはおよそ4μmである。半導体層54の主材料はシリコンであり、半導体構造が作りこまれる前の不純物濃度はおよそ1×1015cm−3に調整されている。半導体装置10は、例えば、シリコン基板と表面シリコン層(半導体層)との間に絶縁層を挿入したSOI(Silicon On Insulator)基板等を用い、その半導体層に不純物をイオン注入することによって製造される。
(First embodiment)
FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of the main part of the semiconductor device 10. The semiconductor device 10 includes a laminated substrate 57 in which a p-type semiconductor substrate 50, a buried insulating layer 52 provided on the semiconductor substrate 50, and a semiconductor layer 54 provided on the buried insulating layer 52 are laminated. I have. The main material of the semiconductor substrate 50 is silicon, and the impurity concentration is adjusted to about 3 × 10 18 cm −3 . The semiconductor substrate 50 is fixed to the ground potential. The main material of the buried insulating layer 52 is silicon oxide, and the thickness thereof is approximately 4 μm. The main material of the semiconductor layer 54 is silicon, and the impurity concentration before the semiconductor structure is built is adjusted to about 1 × 10 15 cm −3 . The semiconductor device 10 is manufactured, for example, by using an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which an insulating layer is inserted between a silicon substrate and a surface silicon layer (semiconductor layer), and implanting impurities into the semiconductor layer. The

半導体装置10はn型の横型LDMOSであり、n型のウェル領域56と、p型のボディ領域26と、n型のドリフト領域12が設けられている。本実施例では、ウェル領域56は、上記のドリフト領域12によってボディ領域26と離隔され、半導体層54の表面から埋め込み絶縁層52に深さ範囲に設けられている。ウェル領域56の内部には、ドレイン領域58が設けられている。ドレイン領域58は、半導体層54の表面の一部を含む範囲に設けられている。ドレイン領域58は、ドレイン電極2に接続されている。ドレイン領域58は、ウェル領域56によって囲まれており、ドレイン領域58とドリフト領域12とは、ウェル領域56によって分離されている。ここで、ウェル領域56の不純物濃度はおよそ5×1016〜5×1017cm−3に調整されている。ドレイン領域58の不純物濃度はおよそ1×1019〜1×1021cm−3に調整されている。 The semiconductor device 10 is an n-type lateral LDMOS, and is provided with an n-type well region 56, a p-type body region 26, and an n-type drift region 12. In this embodiment, the well region 56 is separated from the body region 26 by the drift region 12, and is provided in a depth range from the surface of the semiconductor layer 54 to the buried insulating layer 52. A drain region 58 is provided inside the well region 56. The drain region 58 is provided in a range including a part of the surface of the semiconductor layer 54. The drain region 58 is connected to the drain electrode 2. The drain region 58 is surrounded by the well region 56, and the drain region 58 and the drift region 12 are separated by the well region 56. Here, the impurity concentration of the well region 56 is adjusted to approximately 5 × 10 16 to 5 × 10 17 cm −3 . The impurity concentration of the drain region 58 is adjusted to about 1 × 10 19 to 1 × 10 21 cm −3 .

本実施例では、ボディ領域26は、半導体層54の表面から埋め込み絶縁層52に接する深さ範囲に設けられている。ボディ領域26内には、n型のソース領域24が設けられている。ソース領域24は、半導体層54の表面の一部を含む範囲に設けられている。ソース領域24は、ボディ領域26によって囲まれており、ソース領域24とドリフト領域12とは、ボディ領域26によって分離されている。ボディ領域26内には、ボディコンタクト領域22が設けられている。ボディコンタクト領域22は、半導体層54の表面の一部を含む範囲に設けられている。ここで、ボディ領域26の不純物濃度はおよそ5×1016〜5×1017cm−3に調整されている。ソース領域24の不純物濃度はおよそ1×1019〜1×1021cm−3に調整されている。ボディコンタクト領域22の不純物濃度はおよそ1×1019〜1×1021cm−3に調整されている。 In the present embodiment, the body region 26 is provided in a depth range in contact with the buried insulating layer 52 from the surface of the semiconductor layer 54. An n + type source region 24 is provided in the body region 26. The source region 24 is provided in a range including a part of the surface of the semiconductor layer 54. The source region 24 is surrounded by the body region 26, and the source region 24 and the drift region 12 are separated by the body region 26. A body contact region 22 is provided in the body region 26. The body contact region 22 is provided in a range including a part of the surface of the semiconductor layer 54. Here, the impurity concentration of the body region 26 is adjusted to approximately 5 × 10 16 to 5 × 10 17 cm −3 . The impurity concentration of the source region 24 is adjusted to approximately 1 × 10 19 to 1 × 10 21 cm −3 . The impurity concentration of the body contact region 22 is adjusted to approximately 1 × 10 19 to 1 × 10 21 cm −3 .

ボディ領域26のうち、ソース領域24とドリフト領域12を分離している部分には、ゲート絶縁膜16aを介して、ゲートポリシリコン14が対向している。ゲートポリシリコン14は多結晶シリコンであり、不純物(リン)がイオン注入されている。ゲートポリシリコン14の不純物濃度はおよそ1×1020cm−3に調整されているので、ゲートポリシリコン14は導体とみなすことができる。ゲートポリシリコン14には、ゲート電極18が接続されている。 In the body region 26, the gate polysilicon 14 is opposed to the portion separating the source region 24 and the drift region 12 through the gate insulating film 16 a. The gate polysilicon 14 is polycrystalline silicon, and an impurity (phosphorus) is ion-implanted. Since the impurity concentration of the gate polysilicon 14 is adjusted to about 1 × 10 20 cm −3 , the gate polysilicon 14 can be regarded as a conductor. A gate electrode 18 is connected to the gate polysilicon 14.

ドリフト領域12は、上述のように、ウェル領域56とボディ領域26の間に設けられている。ドリフト領域12は、半導体層54の表面から埋め込み絶縁層52に接する深さ範囲に設けられている。ドリフト領域12の表面上には、ゲート絶縁膜16a〜16eとフィールド絶縁層6a〜6dとが交互に設けられている。ゲート絶縁膜16a〜16eの表面上には、ポリシリコン15a〜15dが設けられている。各ポリシリコン15a〜15dの端部は、フィールド絶縁層6a〜6dの表面側の一部を覆って設けられている。各フィールド絶縁層6a〜6dの層厚は、隣接するゲート絶縁膜16a〜16eの膜厚より厚くなるように設けられている。各フィールド絶縁層6a〜6dの下端は、ドリフト領域12の内側に入り込んで設けられている。   As described above, the drift region 12 is provided between the well region 56 and the body region 26. The drift region 12 is provided in a depth range in contact with the buried insulating layer 52 from the surface of the semiconductor layer 54. On the surface of the drift region 12, gate insulating films 16a to 16e and field insulating layers 6a to 6d are provided alternately. Polysilicon 15a to 15d are provided on the surfaces of the gate insulating films 16a to 16e. The ends of the polysilicons 15a to 15d are provided so as to cover a part of the surface side of the field insulating layers 6a to 6d. Each field insulating layer 6a-6d is provided to have a thickness greater than that of adjacent gate insulating films 16a-16e. The lower ends of the field insulating layers 6 a to 6 d are provided so as to enter the inside of the drift region 12.

ドリフト領域12は、横方向に伸びている第1層30と第2層40を有している。ドリフト領域12のうち、不純物(リン)がイオン注入された範囲が第2層40であり、不純物がイオン注入されなかった範囲が第1層30である。第1層30の不純物濃度は横方向に均一であって、およそ1×1015cm−3である。第2層40は、第1層30より不純物を高濃度に含んでいる。 The drift region 12 has a first layer 30 and a second layer 40 extending in the lateral direction. In the drift region 12, a range where the impurity (phosphorus) is ion-implanted is the second layer 40, and a range where the impurity is not ion-implanted is the first layer 30. The impurity concentration of the first layer 30 is uniform in the lateral direction and is approximately 1 × 10 15 cm −3 . The second layer 40 contains impurities at a higher concentration than the first layer 30.

先に第2層40について詳しく説明する。第2層40は、埋め込み絶縁層52の表面上に設けられており、一端がウェル領域56に接している。ドリフト領域12のうち、埋め込み絶縁層52の表面と接するボディ領域26の近傍には、不純物がイオン注入されておらず、第2層40が形成されていない。第2層40は、ボディ領域26側からウェル領域56側に向けて不純物濃度が増加する順に配置された3個の濃度領域41、42、43を備える。即ち、濃度領域41、42、43の順に不純物濃度が濃くなっている。第2層40は、2回のイオン注入により形成することができる。詳しい製造方法は後述するが、まず、濃度領域41、43に対してリンイオンをドーズ量1×1012cm−2、加速電圧1.4MeVで注入する。次いで、濃度領域42、43に対してリンイオンをドーズ量2×1012cm−2、加速電圧1.4MeVで注入する。これにより、濃度領域41、42、43のイオン注入ドーズ量はそれぞれ「1×1012cm−2」、「2×1012cm−2」、「3×1012cm−2」となる。濃度領域41〜43のイオン注入ドーズ量は1×1012cm−2ずつ変化する。なお、本実施例では、第2層40の不純物濃度はウェル領域56側に向けて不連続に(階段状に)増加しているが、第2層40の不純物濃度がウェル領域56側に向けて連続的に増加していてもよい。 First, the second layer 40 will be described in detail. The second layer 40 is provided on the surface of the buried insulating layer 52, and one end thereof is in contact with the well region 56. Impurities are not ion-implanted in the vicinity of the body region 26 in contact with the surface of the buried insulating layer 52 in the drift region 12, and the second layer 40 is not formed. The second layer 40 includes three concentration regions 41, 42, and 43 arranged in order of increasing impurity concentration from the body region 26 side toward the well region 56 side. That is, the impurity concentration increases in the order of the concentration regions 41, 42, and 43. The second layer 40 can be formed by two ion implantations. Although a detailed manufacturing method will be described later, first, phosphorus ions are implanted into the concentration regions 41 and 43 at a dose of 1 × 10 12 cm −2 and an acceleration voltage of 1.4 MeV. Next, phosphorus ions are implanted into the concentration regions 42 and 43 at a dose of 2 × 10 12 cm −2 and an acceleration voltage of 1.4 MeV. As a result, the ion implantation doses of the concentration regions 41, 42, and 43 are “1 × 10 12 cm −2 ”, “2 × 10 12 cm −2 ”, and “3 × 10 12 cm −2 ”, respectively. The ion implantation dose in the concentration regions 41 to 43 changes by 1 × 10 12 cm −2 . In the present embodiment, the impurity concentration of the second layer 40 increases discontinuously toward the well region 56 side (stepwise), but the impurity concentration of the second layer 40 faces the well region 56 side. May increase continuously.

続いて第1層30について詳しく説明する。上述の通り、第1層30は、ドリフト領域12のうち、第2層40が形成されなかった範囲に設けられている。即ち、第1層30は、第2層40が設けられた範囲では第2層40上に設けられると共に、それ以外の範囲では埋め込み絶縁層52上に設けられている。第1層30は、ボディ領域26側からウェル領域56側に向けて横方向に、第1部分31、33、35、37、39と、第2部分32、34、36、38と、が交互に配置されている。第1部分31〜39は、第2部分32〜38より層厚が厚く形成されている。即ち、第1層30は、層厚の厚い第1部分31〜39と層厚の薄い第2部分32〜38とを交互に備えている。第1部分31〜39の表面上には、上述のゲート絶縁膜16a〜16eが形成されている。第2部分32〜38の表面上には、上述のフィールド絶縁層6a〜6dが形成されている。上述の通り、第1層30の不純物濃度は均一であるが、第2部分32〜38は、層厚が第1部分31〜39に比べて薄いため、不純物の総量が第1部分31〜39に比べて少なくなる。そのため、隣合う第1部分31〜39と第2部分32〜38との間には2段階の濃度勾配が形成されることとなる。   Next, the first layer 30 will be described in detail. As described above, the first layer 30 is provided in the drift region 12 in a range where the second layer 40 is not formed. That is, the first layer 30 is provided on the second layer 40 in the range where the second layer 40 is provided, and is provided on the buried insulating layer 52 in other ranges. In the first layer 30, the first portions 31, 33, 35, 37, 39 and the second portions 32, 34, 36, 38 are alternately arranged in the lateral direction from the body region 26 side to the well region 56 side. Is arranged. The first portions 31 to 39 are formed thicker than the second portions 32 to 38. In other words, the first layer 30 includes first portions 31 to 39 having a large thickness and second portions 32 to 38 having a small thickness. On the surfaces of the first portions 31 to 39, the above-described gate insulating films 16a to 16e are formed. On the surfaces of the second portions 32 to 38, the above-described field insulating layers 6a to 6d are formed. As described above, the impurity concentration of the first layer 30 is uniform, but the second portions 32 to 38 have a thinner layer thickness than the first portions 31 to 39, and therefore the total amount of impurities is the first portions 31 to 39. Less than Therefore, a two-stage concentration gradient is formed between the adjacent first portions 31 to 39 and second portions 32 to 38.

上記の第2層40の濃度領域41の上方には、第2部分34及び第1部分35が設けられている。第2部分34は、濃度領域41の上方のうち、ボディ領域26側に設けられている。第2部分34のボディ領域26側の端部は、濃度領域41のボディ領域26側の端部と、横方向において同一位置である。一方、第1部分35は、濃度領域41の上方のうち、ウェル領域56側の部分に設けられている。第1部分35のウェル領域56側の端部は、濃度領域41のウェル領域56側の端部と、横方向において同一位置である。従って、濃度領域41の上方において、ボディ領域26側からウェル領域56側に向けて不純物濃度が増加する2段階の濃度勾配が形成されることとなる。これと同様に、濃度領域42の上方には第2部分36及び第1部分37が設けられている。また、濃度領域43の上方には第2部分38及び第1部分39が設けられている。従って、3段階の不純物濃度を備える濃度領域41、42、43のそれぞれの上方に、ボディ領域26側からウェル領域56側に向けて不純物濃度が増加する2段階の濃度勾配が形成されることとなり、合計6段階の濃度勾配が設けられる。さらに、第1層30のうち、第2層40が形成されていない部分においても、第2部分32と第1部分33とで2段階の濃度勾配が設けられる。従って、ドリフト領域12内には、ボディ領域26側からウェル領域56側に向けて不純物濃度が増加する合計8段階の濃度勾配が設けられることとなる。   A second portion 34 and a first portion 35 are provided above the concentration region 41 of the second layer 40. The second portion 34 is provided on the body region 26 side above the concentration region 41. The end of the second portion 34 on the body region 26 side is at the same position as the end of the concentration region 41 on the body region 26 side in the lateral direction. On the other hand, the first portion 35 is provided in a portion on the well region 56 side above the concentration region 41. The end of the first portion 35 on the well region 56 side is at the same position as the end of the concentration region 41 on the well region 56 side in the lateral direction. Therefore, a two-stage concentration gradient in which the impurity concentration increases from the body region 26 side to the well region 56 side is formed above the concentration region 41. Similarly, a second portion 36 and a first portion 37 are provided above the concentration region 42. Further, a second portion 38 and a first portion 39 are provided above the concentration region 43. Accordingly, a two-stage concentration gradient in which the impurity concentration increases from the body region 26 side to the well region 56 side is formed above the concentration regions 41, 42, and 43 having the three-step impurity concentration. A total of 6 concentration gradients are provided. Further, even in the portion of the first layer 30 where the second layer 40 is not formed, the second portion 32 and the first portion 33 are provided with a two-stage concentration gradient. Accordingly, in the drift region 12, a total of eight stages of concentration gradients in which the impurity concentration increases from the body region 26 side toward the well region 56 side are provided.

半導体装置10の動作を説明する。半導体装置10のターンオンは、ドレイン電極2が正電位となるように電圧を印加した状態で、ゲート電極18に正電圧(正バイアス)を印加することにより実現される。ゲート電極18に正電圧を印加すると、ゲート絶縁膜16を介してゲートポリシリコン14に隣接するボディ領域26にn型のチャネルが形成される。このチャネルによって電子がソース領域24からドリフト領域12に移動し、ドリフト領域12とウェル領域56を通ってドレイン領域58に流れる。即ち、ドレイン領域58からソース領域24に電流が流れる。   The operation of the semiconductor device 10 will be described. The turn-on of the semiconductor device 10 is realized by applying a positive voltage (positive bias) to the gate electrode 18 in a state where a voltage is applied so that the drain electrode 2 has a positive potential. When a positive voltage is applied to the gate electrode 18, an n-type channel is formed in the body region 26 adjacent to the gate polysilicon 14 via the gate insulating film 16. Electrons move from the source region 24 to the drift region 12 by this channel and flow to the drain region 58 through the drift region 12 and the well region 56. That is, a current flows from the drain region 58 to the source region 24.

ドレイン電極2に正電圧が印加され、ゲート電極18に電圧が印加されていないときは、半導体装置10はオフ状態であり、ドレイン領域58からソース領域24に向けて電位差が生じる。一般的に、電界強度を一定割合毎に示す等電位線を作成すると、その等電位線の密度は、高電圧側で密になり低電圧側で疎になる。しかしながら、半導体装置10では、上述のように、ドリフト領域12内にソース領域24側からドレイン領域58側に向けて不純物濃度が増加するように8段階の濃度勾配が設けられている。そのため、等電位線の間隔がドリフト領域12の横方向の全体に亘って均一になって、ドリフト領域12内に局所的に電界が集中することを防止することができ、半導体装置10の耐圧を高くすることができる。上記の横方向の電位差は、ドリフト領域12の第1層30と第2層40とが空乏化することによって維持される。本実施例の半導体装置10は、横方向の電界を均一に保つために、空乏化した領域の空間電荷バランスが、以下の式1を満足するように各領域の不純物濃度が設定されている。   When a positive voltage is applied to the drain electrode 2 and no voltage is applied to the gate electrode 18, the semiconductor device 10 is in an off state, and a potential difference is generated from the drain region 58 toward the source region 24. In general, when an equipotential line indicating the electric field strength at a certain ratio is created, the density of the equipotential line becomes dense on the high voltage side and sparse on the low voltage side. However, in the semiconductor device 10, as described above, an eight-stage concentration gradient is provided in the drift region 12 so that the impurity concentration increases from the source region 24 side to the drain region 58 side. For this reason, the equipotential lines are evenly spaced across the entire lateral direction of the drift region 12, and it is possible to prevent the electric field from being locally concentrated in the drift region 12. Can be high. The potential difference in the lateral direction is maintained by depletion of the first layer 30 and the second layer 40 in the drift region 12. In the semiconductor device 10 of this embodiment, in order to keep the electric field in the lateral direction uniform, the impurity concentration of each region is set so that the space charge balance of the depleted region satisfies the following Expression 1.

q×(Nsoi(x)+Nbl(x))〜(εox/Tox)×V(x)・・・(式1)   q × (Nsoi (x) + Nbl (x)) to (εox / Tox) × V (x) (Equation 1)

上記式1において、xはボディ領域26からウェル領域56に向けての横方向距離を示す。Nsoi(x)は、xの位置における第1層30の不純物濃度を示す。Nbl(x)は、xの位置における第2層40の不純物濃度を示す。εoxは、埋め込み絶縁層52の誘電率、Toxは、埋め込み絶縁層52の厚さを示す。V(x)は、xの位置におけるドリフト領域12内の電位を示す。qは素電荷を示す。   In the above formula 1, x indicates a lateral distance from the body region 26 toward the well region 56. Nsoi (x) indicates the impurity concentration of the first layer 30 at the position of x. Nbl (x) indicates the impurity concentration of the second layer 40 at the position of x. εox represents the dielectric constant of the buried insulating layer 52, and Tox represents the thickness of the buried insulating layer 52. V (x) indicates the potential in the drift region 12 at the position of x. q represents an elementary charge.

上記の式1において、左辺は、空乏化する第1層30及び第2層40の持つ空間電荷量を示す。右辺は、半導体装置10が有するMOS構造のキャパシタに蓄積される空間電荷の量を示す。本実施例の半導体装置10では、右辺中のV(x)はボディ領域26側からウェル領域56側に向けて上昇する。左辺の値も、V(x)の上昇に伴って、ボディ領域26側からウェル領域56側に向けて線形的に大きくなる。   In the above formula 1, the left side indicates the amount of space charge of the first layer 30 and the second layer 40 that are depleted. The right side shows the amount of space charge stored in the MOS structure capacitor of the semiconductor device 10. In the semiconductor device 10 of this embodiment, V (x) in the right side rises from the body region 26 side toward the well region 56 side. The value on the left side also increases linearly from the body region 26 side toward the well region 56 side as V (x) increases.

本実施例では、上述したように、ドリフト領域12に、第1層30及び第2層40が設けられている。第2層40には3つの濃度領域41、42、43が設けられ、第1層30には第1部分31等と第2部分32等とが交互に設けられている。本実施例の半導体装置10は、ドリフト領域12内に8段階の不純物濃度勾配を備えている。第2層40が有する濃度領域は3段階と少ないにも関わらず、ドリフト領域12内には8段階の不純物濃度勾配を設けることができ、効果的に半導体装置10の耐圧を高めることができる。   In the present embodiment, as described above, the first layer 30 and the second layer 40 are provided in the drift region 12. The second layer 40 is provided with three concentration regions 41, 42, and 43, and the first layer 30 is provided with first portions 31 and the like and second portions 32 and the like alternately. The semiconductor device 10 according to the present embodiment includes an eight-step impurity concentration gradient in the drift region 12. Although the concentration region of the second layer 40 is as small as three steps, an eight-step impurity concentration gradient can be provided in the drift region 12, and the breakdown voltage of the semiconductor device 10 can be effectively increased.

(製造方法)
続いて、図2〜図6を参照して、本実施例の半導体装置10の製造方法を説明する。まず、図2に示すように、半導体基板50、埋め込み絶縁層52、半導体層54が積層された積層基板57を準備する。具体的には、まず、p型の不純物を高濃度に含む半導体基板50をウェット酸化し、半導体基板50の表面に4μm程度の厚みの埋め込み絶縁層52を形成する。ウェット酸化の条件は、1200℃、15時間に設定されている。次に、埋め込み絶縁層52の表面に、抵抗率が4.5Ωcm程度の半導体層を貼り合わせる。埋め込み絶縁層52と半導体層54とは、1100℃、1時間の熱処理によって強固に貼り合わせることができる。次いで、半導体層54を表面から研磨し、半導体層54の厚みを1.4μm程度に調整する。上記各工程により、積層基板57が完成される。
(Production method)
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, a laminated substrate 57 in which a semiconductor substrate 50, a buried insulating layer 52, and a semiconductor layer 54 are laminated is prepared. Specifically, first, the semiconductor substrate 50 containing a high concentration of p-type impurities is wet-oxidized to form a buried insulating layer 52 having a thickness of about 4 μm on the surface of the semiconductor substrate 50. The conditions for wet oxidation are set at 1200 ° C. for 15 hours. Next, a semiconductor layer having a resistivity of about 4.5 Ωcm is bonded to the surface of the buried insulating layer 52. The buried insulating layer 52 and the semiconductor layer 54 can be firmly bonded by heat treatment at 1100 ° C. for 1 hour. Next, the semiconductor layer 54 is polished from the surface, and the thickness of the semiconductor layer 54 is adjusted to about 1.4 μm. The laminated substrate 57 is completed by the above steps.

次に、図3に示すように、半導体層54の表面に断続的にフィールド絶縁層6a〜6dを設ける。具体的には、まず、図2で準備した積層基板57の半導体層54表面に約30nmの熱酸化膜及び窒化膜(図示省略)とを形成する。次いで、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程とによって、フィールド絶縁層6a〜6dを形成する部分の、窒化膜、熱酸化膜、半導体層54を除去する。ここで除去する半導体層54の深さは、約100nm程度である。次いで、ウェット酸化により層厚約500nmのフィールド絶縁層6a〜6dを形成する。次いで、窒化膜と熱酸化膜を除去し、半導体層54の表面及びフィールド絶縁層6a〜6dの表面全体に犠牲酸化膜(図示省略)を形成する。フィールド絶縁層6a〜6dを形成することにより、半導体層54内に、層厚の厚い第1部分31〜39と層厚の薄い第2部分32〜38が交互に形成される。   Next, as shown in FIG. 3, field insulating layers 6 a to 6 d are intermittently provided on the surface of the semiconductor layer 54. Specifically, first, a thermal oxide film and a nitride film (not shown) of about 30 nm are formed on the surface of the semiconductor layer 54 of the multilayer substrate 57 prepared in FIG. Next, the nitride film, the thermal oxide film, and the semiconductor layer 54 are removed from portions where the field insulating layers 6a to 6d are to be formed by a photolithography process and a dry etching process. The depth of the semiconductor layer 54 to be removed here is about 100 nm. Next, field insulating layers 6a to 6d having a layer thickness of about 500 nm are formed by wet oxidation. Next, the nitride film and the thermal oxide film are removed, and a sacrificial oxide film (not shown) is formed on the surface of the semiconductor layer 54 and the entire surfaces of the field insulating layers 6a to 6d. By forming the field insulating layers 6 a to 6 d, the thick first portions 31 to 39 and the thin second portions 32 to 38 are alternately formed in the semiconductor layer 54.

次に、図4、図5を参照して、第2層40を作成する工程を説明する。第2層40は、不純物濃度が異なる3つの濃度領域41〜43を有している。第2層40は、2枚の異なるパターンが形成されたフォトマスクを用いてレジストパターン60、70を形成し、レジストパターン60、70を利用して異なる濃度の不純物を半導体層54内に2回に分けてイオン注入することによって形成される。なお、イオン注入する不純物の注入量は、2のべき乗で変化させる。   Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, a process of creating the second layer 40 will be described. The second layer 40 has three concentration regions 41 to 43 having different impurity concentrations. For the second layer 40, resist patterns 60 and 70 are formed using a photomask having two different patterns formed thereon, and impurities having different concentrations are introduced into the semiconductor layer 54 twice using the resist patterns 60 and 70. It is formed by ion implantation separately. Note that the amount of impurities implanted for ion implantation is changed by a power of two.

まず、図4に示すように、図示しないフォトマスクを利用して、半導体層54上に第1のレジストパターン60を形成する。第1のレジストパターン60は、第2部分34及び第1部分35と、第2部分38及び第1部分39と、に対応する範囲に開口部62、64が設けられている。半導体層54のうち、上記の開口部62、64に対応する部分が濃度領域41、43に対応する領域となっている。次いで、第1のレジストパターン60を利用して、濃度領域41、43に対応する領域にリンをイオン注入する。即ち、隣合う第2部分34と第1部分35からなる領域と、第2部分38と第1部分39からなる領域に同一濃度のリンをイオン注入する。図4の工程では、イオン注入条件は1.4MeV、1×1012cm-2である。イオン注入後、第1のレジストパターン60を除去する。 First, as shown in FIG. 4, a first resist pattern 60 is formed on the semiconductor layer 54 using a photomask (not shown). The first resist pattern 60 has openings 62 and 64 in ranges corresponding to the second portion 34 and the first portion 35, and the second portion 38 and the first portion 39. In the semiconductor layer 54, portions corresponding to the openings 62 and 64 are regions corresponding to the concentration regions 41 and 43. Next, phosphorus is ion-implanted into regions corresponding to the concentration regions 41 and 43 using the first resist pattern 60. That is, phosphorus having the same concentration is ion-implanted into the region composed of the adjacent second portion 34 and the first portion 35 and the region composed of the second portion 38 and the first portion 39. In the step of FIG. 4, the ion implantation conditions are 1.4 MeV and 1 × 10 12 cm −2 . After the ion implantation, the first resist pattern 60 is removed.

次いで、図5に示すように、図示しないフォトマスクを利用して、半導体層54上に第2のレジストパターン70を形成する。第2のレジストパターン70は、第2部分36から第1部分39までの領域に対応する範囲に開口部72が設けられている。半導体層54のうち、上記の開口部72に対応する部分が濃度領域42、43に対応する領域となっている。次いで、第1のレジストパターン60を利用して、濃度領域42、43に対応する領域にリンをイオン注入する。即ち、第2部分36から第1部分39までの領域に同一濃度のリンをイオン注入する。図5の工程では、イオン注入条件は1.4MeV、2×1012cm-2である。ここで、図5の工程のイオン注入量である「2×1012cm-2」は、図4の工程のイオン注入量である「1×1012cm-2」を2のべき乗で変化させた量である。 Next, as shown in FIG. 5, a second resist pattern 70 is formed on the semiconductor layer 54 using a photomask (not shown). The second resist pattern 70 has an opening 72 in a range corresponding to the region from the second portion 36 to the first portion 39. A portion of the semiconductor layer 54 corresponding to the opening 72 is a region corresponding to the concentration regions 42 and 43. Next, phosphorus is ion-implanted into regions corresponding to the concentration regions 42 and 43 using the first resist pattern 60. That is, phosphorus of the same concentration is ion-implanted into the region from the second portion 36 to the first portion 39. In the process of FIG. 5, the ion implantation conditions are 1.4 MeV and 2 × 10 12 cm −2 . Here, “2 × 10 12 cm −2 ” that is the ion implantation amount in the process of FIG. 5 is obtained by changing “1 × 10 12 cm −2 ” that is the ion implantation amount in the process of FIG. Amount.

上記の2回のイオン注入工程によって、濃度領域41には1×1012cm-2のリンが導入され、濃度領域42には2×1012cm-2のリンが導入され、濃度領域43には3×1012cm-2のリンが導入される。これによって、濃度領域41、42、43の順に不純物濃度が高くなる。この工程により、半導体層54内に第2層40が形成される。 By two ion implantation steps described above, the concentration region 41 of phosphorus is introduced into 1 × 10 12 cm -2, the density region 42 of phosphorus is introduced into 2 × 10 12 cm -2, the concentration region 43 3 × 10 12 cm −2 of phosphorus is introduced. As a result, the impurity concentration increases in the order of the concentration regions 41, 42, and 43. Through this step, the second layer 40 is formed in the semiconductor layer 54.

続いて、図6に示すように、フォトリソグラフィ工程とイオン注入工程を繰り返すことによって、n型のウェル領域56及びp型のボディ領域26を形成する。ウェル領域56及びボディ領域26は、複数回のイオン注入を実施することによって、低温プロセスで作製される。ウェル領域56及びボディ領域26は、半導体層54の表面から埋め込み絶縁層52に達する深さ範囲に形成される。この工程により、ウェル領域56とボディ領域26との間にドリフト領域12が形成され、また、ドリフト領域12内に、上記の第1層30と第2層40とが画定される。   Subsequently, as shown in FIG. 6, an n-type well region 56 and a p-type body region 26 are formed by repeating a photolithography process and an ion implantation process. The well region 56 and the body region 26 are produced by a low temperature process by performing multiple ion implantations. The well region 56 and the body region 26 are formed in a depth range that reaches the buried insulating layer 52 from the surface of the semiconductor layer 54. By this step, the drift region 12 is formed between the well region 56 and the body region 26, and the first layer 30 and the second layer 40 are defined in the drift region 12.

この後の表面構造を作り込む工程は、一般的なCMOSの製造工程を利用することができる。以上の各工程により、図1の半導体装置10が完成する。   A process for forming the subsequent surface structure can use a general CMOS manufacturing process. The semiconductor device 10 of FIG. 1 is completed through the above steps.

本実施例の半導体装置10の製造方法では、2つのレジストパターン60、70を使用して2回のイオン注入を行うことで3個の濃度領域41、42、43を形成し、フィールド絶縁層6a〜6dを断続的に備えることで、第1層30内に、層厚の厚い第1部分31〜39と層厚の薄い第2部分32〜38とを交互に形成する。その結果、2回のイオン注入によってドリフト領域12内に8段階の濃度勾配を形成することができる。即ち、n−1枚(nは整数)のフォトレジストを用いてn−1回のイオン注入を行うことで、ドリフト領域12内に2段階の濃度勾配を形成することができる。イオン注入回数を少なくすることができるため、半導体装置の製造効率が向上し、コスト減にも資する。 In the manufacturing method of the semiconductor device 10 of this embodiment, two concentration patterns 41, 42, 43 are formed by performing ion implantation twice using the two resist patterns 60, 70, and the field insulating layer 6a. ˜6d are intermittently provided, and first portions 31 to 39 having a large layer thickness and second portions 32 to 38 having a thin layer thickness are alternately formed in the first layer 30. As a result, an eight-stage concentration gradient can be formed in the drift region 12 by two ion implantations. In other words, by performing n−1 ion implantations using n−1 (n is an integer) photoresist, a 2 n step concentration gradient can be formed in the drift region 12. Since the number of ion implantations can be reduced, the manufacturing efficiency of the semiconductor device is improved and the cost is reduced.

(第2実施例)
第2実施例について説明する。上記の第1実施例では、第2部分32〜38の層厚を第1部分31〜39より薄くすることによって、隣り合う第1部分31〜39と第2部分32〜38との間で2段階の濃度勾配を設けていた。一方、本実施例では、第2部分32〜38の層厚を第1部分31〜39より薄くすることに加え、第1部分31〜39の表面側にn型の不純物を低濃度に含むn型トップ層を設ける。第1部分31〜39の表面側に低濃度のn型トップ層を設けることにより、第1部分31〜39内の不純物濃度を増加させることができる。第1部分31〜39内の不純物濃度を適当な濃度に調整することができ、第1部分31〜39と第2部分32〜38との間の濃度勾配を高精度に形成することができる。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described. In the first embodiment described above, the layer thickness of the second portions 32 to 38 is made thinner than that of the first portions 31 to 39, whereby 2 between the adjacent first portions 31 to 39 and the second portions 32 to 38. A step concentration gradient was provided. On the other hand, in the present embodiment, in addition to making the layer thickness of the second portions 32 to 38 thinner than that of the first portions 31 to 39, n containing n-type impurities at a low concentration on the surface side of the first portions 31 to 39. A mold top layer is provided. By providing a low-concentration n-type top layer on the surface side of the first portions 31 to 39, the impurity concentration in the first portions 31 to 39 can be increased. The impurity concentration in the first portions 31 to 39 can be adjusted to an appropriate concentration, and the concentration gradient between the first portions 31 to 39 and the second portions 32 to 38 can be formed with high accuracy.

(第3実施例)
本実施例では、第2部分32〜38の層厚を第1部分31〜39より薄くすることに加え、第1部分31〜39の表面側にp型の不純物を低濃度に含むp型トップ層を設ける。第1部分31〜39の表面側に低濃度のp型トップ層を設けることにより、第1部分31〜39のn型の不純物濃度を減少させることができる。第1部分31〜39内の不純物濃度を適当な濃度に調整することができ、第1部分31〜39と第2部分32〜38との間の濃度勾配を高精度に形成することができる。
(Third embodiment)
In this embodiment, in addition to making the layer thickness of the second portions 32 to 38 thinner than that of the first portions 31 to 39, the p-type top containing p-type impurities at a low concentration on the surface side of the first portions 31 to 39. Provide a layer. By providing a low-concentration p-type top layer on the surface side of the first portions 31 to 39, the n-type impurity concentration of the first portions 31 to 39 can be reduced. The impurity concentration in the first portions 31 to 39 can be adjusted to an appropriate concentration, and the concentration gradient between the first portions 31 to 39 and the second portions 32 to 38 can be formed with high accuracy.

(第4実施例)
上記の各実施例では、層厚の厚い第1部分31〜39の不純物濃度が、層厚の薄い第2部分32〜38の不純物濃度より高くなるように形成されている。しかし、本実施例では、層厚の厚い第1部分31〜39の不純物濃度が、層厚の薄い第2部分32〜38の不純物濃度より低くなるように形成されている。具体的には、第1部分31〜39の表面に、p型の不純物を高濃度に含むp型トップ層を設ける。第1部分31〜39の表面側に高濃度のp型トップ層を設けることにより、第1部分31〜39の不純物濃度を大幅に減少させ、第2部分32〜38の不純物濃度より低くすることができる。本実施例の方法によっても、第1部分31〜39と第2部分32〜38との間の濃度勾配を高精度に形成することができる。但し、本実施例の場合、濃度領域41、42、43の上方では、不純物濃度の低い第1部分がボディ領域26側寄りに、不純物濃度の高い第2部分がウェル領域56側寄りに配置されるように、第1部分31〜39と第2部分32〜38の配置を、上記各実施例の配置と入れ替える必要がある。
(Fourth embodiment)
In each of the above embodiments, the first portions 31 to 39 having a large layer thickness are formed so as to have an impurity concentration higher than that of the second portions 32 to 38 having a small layer thickness. However, in this embodiment, the first portions 31 to 39 having a large layer thickness are formed so as to have an impurity concentration lower than that of the second portions 32 to 38 having a small layer thickness. Specifically, a p-type top layer containing a high concentration of p-type impurities is provided on the surfaces of the first portions 31 to 39. By providing a high-concentration p-type top layer on the surface side of the first portions 31 to 39, the impurity concentration of the first portions 31 to 39 is greatly reduced to be lower than the impurity concentration of the second portions 32 to 38. Can do. Also by the method of the present embodiment, the concentration gradient between the first portions 31 to 39 and the second portions 32 to 38 can be formed with high accuracy. However, in the present embodiment, above the concentration regions 41, 42, and 43, the first portion having a low impurity concentration is disposed closer to the body region 26, and the second portion having a higher impurity concentration is disposed closer to the well region 56. Thus, it is necessary to replace the arrangement of the first parts 31 to 39 and the second parts 32 to 38 with the arrangement of each of the above embodiments.

(変形例)
上記各実施例では、半導体装置10をn型の横型LDMOSとして説明した。しかし、半導体装置10はn型の横型LDMOSには限られず、p型の横型LDMOS、n型又はp型の横型LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)、横型ダイオードなど、SOI基板を用いるいずれの横型の高耐圧方素子であってもよい。
(Modification)
In each of the above embodiments, the semiconductor device 10 has been described as an n-type lateral LDMOS. However, the semiconductor device 10 is not limited to an n-type lateral LDMOS, and any lateral type using an SOI substrate such as a p-type lateral LDMOS, an n-type or p-type lateral LIGBT (Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor), or a lateral diode. A high withstand voltage element may be used.

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

2 ドレイン電極
6a〜6d フィールド絶縁層
10 半導体装置
12 ドリフト領域(第3半導体領域)
14 ゲートポリシリコン
15a〜15d ポリシリコン
16a〜16e ゲート絶縁膜
18 ゲート電極
20 ソース電極
22 ボディコンタクト領域
24 ソース領域
26 ボディ領域(第2半導体領域)
30 第1層
31、33、35、37、39 第1部分
32、34、36、38 第2部分
40 第2層
41、42、43 濃度領域
50 半導体基板
52 埋め込み絶縁層
54 半導体層
56 ウェル領域(第1半導体領域)
57 積層基板
58 ドレイン領域
2 Drain electrodes 6a to 6d Field insulating layer 10 Semiconductor device 12 Drift region (third semiconductor region)
14 gate polysilicon 15a-15d polysilicon 16a-16e gate insulating film 18 gate electrode 20 source electrode 22 body contact region 24 source region 26 body region (second semiconductor region)
30 First layer 31, 33, 35, 37, 39 First portion 32, 34, 36, 38 Second portion 40 Second layer 41, 42, 43 Concentration region 50 Semiconductor substrate 52 Embedded insulating layer 54 Semiconductor layer 56 Well region (First semiconductor region)
57 Multilayer substrate 58 Drain region

Claims (5)

横型半導体装置であり、
半導体基板と、
その半導体基板上に形成されている埋め込み絶縁層と、
その埋め込み絶縁層上に形成されている半導体層と、を備えており、
前記半導体層は、第1導電型の第1半導体領域と、第2導電型の第2半導体領域と、第1導電型の第3半導体領域と、を有し、
第1半導体領域は、半導体層の表面を含む深さ範囲に設けられており、
第2半導体領域は、第1半導体領域と離隔されて、半導体層の表面を含む深さ範囲に設けられており、
第3半導体領域は、第1半導体領域と第2半導体領域との間に、半導体層の表面から埋め込み絶縁層に接する深さ範囲に設けられており、前記第1半導体領域を第2半導体領域から分離しており、
前記第3半導体領域は、前記第1半導体領域と第2半導体領域とを結ぶ第1方向に沿って伸びている第1層と第2層とを有しており、
前記第2層は、前記第1層より不純物濃度が高くされており、前記埋め込み絶縁層の表面上の一部に設けられると共に第1半導体領域に接しており、さらに、不純物濃度がそれぞれ異なる複数の濃度領域を有しており、その複数の濃度領域は、第2半導体領域側から第1半導体領域側に向けて不純物濃度が増加する順に配置されており、
前記第1層は、前記第2層が設けられた範囲では第2層上に設けられると共にそれ以外の範囲では埋め込み絶縁層上に設けられており、不純物濃度が前記第1方向に均一であり、
前記第2層の前記複数の濃度領域のうち少なくとも一つの濃度領域が設けられた前記第1方向の範囲内において、前記第1層は、第1半導体領域側に配置されている第1部分と、第2半導体領域側に配置されると共に第1部分より層厚が薄くされている第2部分を有している、
横型半導体装置。
A horizontal semiconductor device,
A semiconductor substrate;
A buried insulating layer formed on the semiconductor substrate;
A semiconductor layer formed on the buried insulating layer,
The semiconductor layer includes a first conductivity type first semiconductor region, a second conductivity type second semiconductor region, and a first conductivity type third semiconductor region;
The first semiconductor region is provided in a depth range including the surface of the semiconductor layer,
The second semiconductor region is spaced apart from the first semiconductor region and is provided in a depth range including the surface of the semiconductor layer,
The third semiconductor region is provided between the first semiconductor region and the second semiconductor region in a depth range in contact with the buried insulating layer from the surface of the semiconductor layer, and the first semiconductor region is separated from the second semiconductor region. Separated
The third semiconductor region has a first layer and a second layer extending along a first direction connecting the first semiconductor region and the second semiconductor region,
The second layer has a higher impurity concentration than the first layer, is provided on a part of the surface of the buried insulating layer, is in contact with the first semiconductor region, and has a plurality of different impurity concentrations. The plurality of concentration regions are arranged in order of increasing impurity concentration from the second semiconductor region side toward the first semiconductor region side,
The first layer is provided on the second layer in the range where the second layer is provided, and is provided on the buried insulating layer in the other range, and the impurity concentration is uniform in the first direction. ,
In the range of the first direction where at least one concentration region of the plurality of concentration regions of the second layer is provided, the first layer includes a first portion disposed on the first semiconductor region side, and , Having a second portion disposed on the second semiconductor region side and having a layer thickness thinner than that of the first portion,
Horizontal semiconductor device.
前記第2層の前記複数の濃度領域のそれぞれが設けられた前記第1方向の各範囲内において、前記第1層は、第1半導体領域側に配置されている第1部分と、第2半導体領域側に配置されると共に第1部分より層厚が薄くされている第2部分を有している、請求項1の横型半導体装置。   In each range of the first direction in which each of the plurality of concentration regions of the second layer is provided, the first layer includes a first portion disposed on the first semiconductor region side, and a second semiconductor The horizontal semiconductor device according to claim 1, further comprising a second portion that is disposed on the region side and has a thickness smaller than that of the first portion. 前記第1層と前記埋め込み絶縁層とが接する前記第1方向の範囲内において、前記第1層は、第1半導体領域側に配置されている第1部分と、第2半導体領域側に配置されると共に第1部分より層厚が薄くされている第2部分を有している、請求項1又は2の横型半導体装置。   Within the range in the first direction where the first layer and the buried insulating layer are in contact, the first layer is disposed on the first semiconductor region side and the second semiconductor region side. The lateral semiconductor device according to claim 1, further comprising a second portion having a layer thickness smaller than that of the first portion. 前記第1部分のぞれぞれの表面側に第1の表面絶縁層が設けられており、前記第2部分のぞれぞれの表面側に第2の表面絶縁層が設けられており、第1の表面絶縁層の層厚が第2の表面絶縁層の層厚より薄くされている請求項2の横型半導体装置。   A first surface insulating layer is provided on each surface side of the first part, and a second surface insulating layer is provided on each surface side of the second part; 3. The lateral semiconductor device according to claim 2, wherein the thickness of the first surface insulating layer is made thinner than the thickness of the second surface insulating layer. 半導体基板と、その半導体基板上に形成されている埋め込み絶縁層と、その埋め込み絶縁層上に形成されている半導体層と、を備えている横型半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体層に、層厚の厚い第1部分と層厚の薄い第2部分とを所定の方向に並べて形成する第1工程と、
第1工程後に、隣合う前記第1部分と第2部分とを含む領域に同一濃度の不純物を導入する第2工程と、を備えている、
横型半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a lateral semiconductor device comprising a semiconductor substrate, a buried insulating layer formed on the semiconductor substrate, and a semiconductor layer formed on the buried insulating layer,
A first step of forming, in the semiconductor layer, a thick first portion and a thin second portion arranged in a predetermined direction;
A second step of introducing an impurity having the same concentration into a region including the first portion and the second portion adjacent to each other after the first step;
A method of manufacturing a horizontal semiconductor device.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259456A (en) * 1991-12-20 1993-10-08 Philips Gloeilampenfab:Nv Thin-film soi device
JP2005150300A (en) * 2003-11-13 2005-06-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Semiconductor device and its manufacturing method
JP2007173422A (en) * 2005-12-21 2007-07-05 Toyota Motor Corp Semiconductor device, and method of manufacturing same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259456A (en) * 1991-12-20 1993-10-08 Philips Gloeilampenfab:Nv Thin-film soi device
JP2005150300A (en) * 2003-11-13 2005-06-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Semiconductor device and its manufacturing method
JP2007173422A (en) * 2005-12-21 2007-07-05 Toyota Motor Corp Semiconductor device, and method of manufacturing same

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