JP2017034006A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor device and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017034006A JP2017034006A JP2015150008A JP2015150008A JP2017034006A JP 2017034006 A JP2017034006 A JP 2017034006A JP 2015150008 A JP2015150008 A JP 2015150008A JP 2015150008 A JP2015150008 A JP 2015150008A JP 2017034006 A JP2017034006 A JP 2017034006A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- well
- type
- field relaxation
- oxide film
- electric field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置、及びその製造方法に関し、特にLDMOSトランジスタ(Laterally Diffused MOS Transistor;ラテラル二重拡散MOSトランジスタ)、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to an LDMOS transistor (Laterally Diffused MOS Transistor) and a manufacturing method thereof.
半導体装置であるLDMOSトランジスタは、スイッチング速度が速い、また電圧駆動系のため使いやすいなどの特徴を活かして、スイッチングレギュレータや各種ドライバ、DC−DCコンバータ等に用いられ、パワー・高耐圧分野のキーデバイスとなっている。 LDMOS transistors, which are semiconductor devices, are used in switching regulators, various drivers, DC-DC converters, etc., taking advantage of their fast switching speed and ease of use because of their voltage drive system. It is a device.
一般的にLDMOSトランジスタの性能は、そのオフ時の耐圧(降伏耐圧)とオン抵抗で示される。しかし、これらは通常、トレードオフの関係にあり、高い耐圧と低いオン抵抗を両立させることは難しい。そのため、この両立をいかにして実現するかという点において、長年開発が行われている。 In general, the performance of an LDMOS transistor is expressed by its breakdown voltage (breakdown breakdown voltage) and on-resistance. However, these are usually in a trade-off relationship, and it is difficult to achieve both high breakdown voltage and low on-resistance. For this reason, development has been conducted for many years in terms of how to achieve this balance.
特許文献1の半導体装置は、高耐圧・低オン抵抗を実現するために、通常のウエハに代えてSOI(Silicon-On-Insulator)ウエハを採用している。
The semiconductor device of
特許文献2の半導体装置は、高耐圧・低オン抵抗を実現するために、埋め込みEPIウエハの採用によりLDMOSを形成している。
In the semiconductor device of
特許文献3の半導体装置は、内部にn型ソースコンタクト領域が形成されたp型ボディ領域の底面と接触するように、p型半導体基板の表面に平行な方向に、n型ドレインコンタクト領域の下方まで延在するp型埋め込み拡散領域を設けることによって、ドレイン側のゲート電極の端部における電界集中を緩和して耐圧を向上させている。
The semiconductor device of
また、特許文献1〜3の半導体装置は、ドリフト領域とゲート電極との間にLOCOS酸化膜を形成しており、ゲート電極の一部はLOCOS酸化膜上に位置している。これにより、ゲート端部での電界集中を緩和して耐圧を向上させている。
In the semiconductor devices of
しかしながら、特許文献1,2の半導体装置は、通常のウエハよりも高価なSOIウエハまたは埋め込みEPIウエハを用いているため、製造コストが掛かり、デバイス価格も高価となる。
However, since the semiconductor devices of
また、特許文献3の半導体装置において、耐圧をさらに向上させる場合、ドリフト領域とゲート領域の間のLOCOS酸化膜の長さを長くすることによって実現する方法が一般的である。しかしながら、LOCOS酸化膜の長さを長くすることによってデバイス面積を増大させる。また、耐圧を向上させる方法として、LOCOS酸化膜の厚みを厚くすることが考えられる。しなしながら、LOCOS酸化膜の厚みを厚くした場合、p型埋め込み拡散領域をより深い位置に形成する必要がある。
Further, in the semiconductor device of
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、その目的は、デバイス面積を大きくすることなく耐圧を向上させた、低コストの半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a low-cost semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, in which the breakdown voltage is improved without increasing the device area. .
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置は、第1導電型の半導体基板の表層に形成された第2導電型の第1ウエルと、上記第1ウエルの表層に形成された第1導電型の第2ウエルと、上記第2ウエル内に形成されたソース領域と、上記ソース領域とは離間して第1ウエルの表層に形成されたドレイン領域と、上記第1ウエルの表面上に、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間の領域の上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極の上記ドレイン領域側の端部と重なるように上記半導体基板の表層に形成された酸化膜と、上記第2ウエルの底部に接する第1導電型の電界緩和層と、を備えており、上記電界緩和層は、上記第2ウエルに接する部分と上記酸化膜の下方に位置する部分とで上記半導体基板の表面からの深さが異なっており、上記酸化膜の下方に位置する部分の深さは上記酸化膜の厚みに応じて設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a second conductivity type first well formed in a surface layer of a first conductivity type semiconductor substrate, and a surface layer of the first well. A first well of the first conductivity type formed, a source region formed in the second well, a drain region formed in a surface layer of the first well spaced apart from the source region, and the first On the surface of the well, the gate electrode formed on the region between the source region and the drain region, and formed on the surface layer of the semiconductor substrate so as to overlap with the end of the gate electrode on the drain region side And a first conductivity type electric field relaxation layer in contact with the bottom of the second well, wherein the electric field relaxation layer is positioned below the oxide film and a portion in contact with the second well. From the surface of the semiconductor substrate Have different depths, the depth of the portion located below the oxide film is characterized by being set in accordance with the thickness of the oxide film.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板の表層に形成された第2導電型の第1ウエルと、上記第1ウエルの表層に形成された第1導電型の第2ウエルと、上記第2ウエル内に形成されたソース領域と、上記ソース領域とは離間して第1ウエルの表層に形成されたドレイン領域と、上記第1ウエルの表面上に、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間の領域の上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極の上記ドレイン領域側の端部と重なるように上記半導体基板の表層に形成された酸化膜と、上記第2ウエルの底部に接する第1導電型の電界緩和層と、を備えた半導体装置の製造方法であって、上記半導体基板に凹部を形成する工程と、上記半導体基板に対して上記凹部が形成された面からイオンを注入することによって、上記電界緩和層を形成する工程と、上記凹部の内部に酸化膜を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a second conductivity type first well formed in a surface layer of a first conductivity type semiconductor substrate, and the first well. A second well of the first conductivity type formed in the surface layer, a source region formed in the second well, a drain region formed in the surface layer of the first well apart from the source region, On the surface of the first well, a gate electrode formed on a region between the source region and the drain region and an end of the gate electrode on the drain region side overlap with the gate electrode. A method of manufacturing a semiconductor device comprising: an oxide film formed on a surface layer; and a first conductivity type electric field relaxation layer in contact with a bottom of the second well, the step of forming a recess in the semiconductor substrate; The recess is formed with respect to the semiconductor substrate. By implanting ions from the made the surface, characterized in that it includes a step of forming the field relaxation layer, forming an oxide film on the inside of the recess, the.
本発明の一態様によれば、デバイス面積を大きくすることなく耐圧を向上させた、低コストの半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a low-cost semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, in which the breakdown voltage is improved without increasing the device area.
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施形態について、図1〜2に基づいて詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
本実施形態では、本発明の半導体装置として、リサーフ構造を有するNチャネル型のLDMOSトランジスタを例に挙げて説明する。すなわち、以下の説明におけるNチャネル型のLDMOSトランジスタは、本発明における第1導電型をP型とし、第2導電型をN型とした半導体装置である。 In this embodiment, an N-channel LDMOS transistor having a RESURF structure will be described as an example of the semiconductor device of the present invention. That is, the N-channel type LDMOS transistor in the following description is a semiconductor device in which the first conductivity type in the present invention is a P-type and the second conductivity type is an N-type.
しかしながら、本発明の半導体装置は、Nチャネル型のLDMOSトランジスタに限られず、Pチャネル型のLDMOSトランジスタであってもよい。この場合、Pチャネル型のLDMOSトランジスタは、本発明における第1導電型をN型とし、第2導電型をP型とした半導体装置となる。 However, the semiconductor device of the present invention is not limited to an N-channel type LDMOS transistor, and may be a P-channel type LDMOS transistor. In this case, the P-channel type LDMOS transistor is a semiconductor device in which the first conductivity type in the present invention is N-type and the second conductivity type is P-type.
<LDMOSトランジスタ>
図1は、本実施形態のLDMOSトランジスタの断面図である。
<LDMOS transistor>
FIG. 1 is a cross-sectional view of the LDMOS transistor of this embodiment.
図1に示すように、Nチャネル型のLDMOSトランジスタ100(半導体装置)は、P型シリコン基板1(半導体基板)の表層に形成されたN型ウエル2(第1ウエル)と、N型ウエル2の表層に形成されたP型ウエル3(第2ウエル)と、P型ウエル3と離間してN型ウエル2の表層に形成されたN型ドレイン電界緩和層4と、を備えている。
As shown in FIG. 1, an N-channel LDMOS transistor 100 (semiconductor device) includes an N-type well 2 (first well) formed on the surface layer of a P-type silicon substrate 1 (semiconductor substrate), and an N-
P型ウエル3には、N型ソース領域9(ソース領域)と、P型拡散層10とが形成されている。図示は省略するが、N型ソース領域9とP型拡散層10との上には、ソース電極が形成される。
An N-type source region 9 (source region) and a P-
N型ドレイン電界緩和層4には、N型ドレイン領域12(ドレイン領域)が形成されている。N型ドレイン電界緩和層4は、オン抵抗を低減するために設けられた領域であり、N型ドレイン電界緩和層4の幅が長く、不純物濃度が高いほどオン抵抗を低減することができる。図示は省略するが、N型ドレイン領域12の上には、ドレイン電極が形成される。
An N-type drain region 12 (drain region) is formed in the N-type drain electric
また、N型ウエル2の表面上に、N型ソース領域9とN型ドレイン領域12との間の位置にゲート酸化膜7を介してゲート電極8が形成されている。
A
LDMOSトランジスタ100では、ゲート電極8に正電位を印加することによって、N型ソース領域9とN型ウエル2との間に挟まれたP型ウエル3にチャネルが形成される。この結果、N型ソース領域9とP型拡散層10との上に形成されたソース電極から、N型ドレイン領域12の上に形成されたドレイン電極に向かう経路において電子が移動し、ソース電極とドレイン電極との間に電流が流れる。
In the
N型ソース領域9とN型ドレイン領域12とは、N型ウエル2の表層に互いに離間して形成されている。N型ソース領域9とN型ドレイン領域12との間には、P型シリコン基板1の表面から所定の深さを有する電界緩和酸化膜11(酸化膜)が形成されている。ゲート電極8のN型ドレイン領域12側の端部は、電界緩和酸化膜11の一部に重なっている。
The N-
電界緩和酸化膜11は、ゲート電極8の端部とN型ドレイン領域12の間に位置しており、N型ドレイン領域12からゲート電極8の端部をオフセットさせ、これによりゲート電極8の端部での電界集中を防止し、LDMOSトランジスタ100の耐圧を向上させることができる。
The electric field
電界緩和酸化膜11の厚みをより厚くすることによって、LDMOSトランジスタ100の耐圧(OFF耐圧)をより向上させることができる。そのため、LDMOSトランジスタ100に要求される耐圧に応じて電界緩和酸化膜11の厚みを設定し、要求される耐圧が大きい場合には、電界緩和酸化膜11の厚みをより厚くすることができる。
By increasing the thickness of the electric field
また、LDMOSトランジスタ100は、N型ウエル2内において、P型ウエル3の下方に、P型ウエル3の底部に接するように形成されたP型電界緩和層5を備えている。
The
<P型電界緩和層>
図1に示すように、P型電界緩和層5は、P型ウエル3の下方から、電界緩和酸化膜11およびN型ドレイン電界緩和層4の下方に及んで形成されている。
<P-type electric field relaxation layer>
As shown in FIG. 1, the P-type
LDMOSトランジスタ100は、P型電界緩和層5を備えていることにより、P型ウエル3とN型ウエル2との間に逆バイアスが印加されている場合に、P型電界緩和層5とN型ウエル2の界面に沿って生じる空乏層が、N型ドレイン電界緩和層4とP型ウエル3が離間する方向に延在する。そのため、N型ドレイン電界緩和層4のP型ウエル3側の端部に電界が集中するのが緩和され、当該離間方向に対する耐圧が向上する。
Since the
P型電界緩和層5の、電界緩和酸化膜11の下方に位置する部分におけるP型シリコン基板1の表面からの深さは、電界緩和酸化膜11の厚みに応じて設定される。
The depth of the P-type
その結果、P型電界緩和層5の上面は段差を有しており、P型ウエル3に接する部分と、電界緩和酸化膜11の下方に位置する部分とで、P型シリコン基板1の表面からの深さが異なっている。より具体的には、P型電界緩和層5は、P型ウエル3に接する部分におけるP型シリコン基板1の表面からの深さと、電界緩和酸化膜11の下方に位置する部分における電界緩和酸化膜11の底面からの深さとが互いに等しい。
As a result, the upper surface of the P-type electric
P型電界緩和層5が段差を有していない平坦な形状を有している場合、LDMOSトランジスタ100に要求される耐圧に応じて電界緩和酸化膜11の厚みを厚くすることに伴って、P型電界緩和層5をより深い位置に形成する必要がある。その結果、P型電界緩和層5と接するP型ウエル3も深い位置まで形成する必要が生じる。
When the P-type
これに対して、本実施形態のLDMOSトランジスタ100では、P型電界緩和層5は段差を有しており、電界緩和酸化膜11の厚みに応じてP型電界緩和層5のP型シリコン基板1の表面からの深さが設定される。そのため、電界緩和酸化膜11の厚みを厚くした場合であっても、P型電界緩和層5と接するP型ウエル3を深く形成したり、デバイス面積を増大させたりする必要は生じない。
On the other hand, in the
<製造方法>
本実施形態のLDMOSトランジスタ100の製造方法について説明する。
<Manufacturing method>
A method for manufacturing the
図2の(a)〜(i)は、本実施形態のLDMOSトランジスタの製造工程を工程順に示す断面図である。 2A to 2I are cross-sectional views showing the manufacturing steps of the LDMOS transistor of this embodiment in the order of steps.
LDMOSトランジスタ100の製造工程では、第一に、図2の(a)に示すように、P型シリコン基板1の上に膜厚10〜100nm程度の熱酸化膜16を形成する。P型シリコン基板1は、例えば、比抵抗が1〜200Ωcmのものを用いることができる。
In the manufacturing process of the
次に、図2の(a)に示すように、リソグラフィ工程により、深いN型ウエル2を形成する領域のためのパターンニングを行い、レジスト15を形成する。次に、レジスト15をマスクとして、1.0×1012〜5.0×1013/cmのドーズ量のリン(P)イオンを1000〜10000keVの加速エネルギーで注入することにより、イオン注入層14を形成する。
Next, as shown in FIG. 2A, patterning for a region where the deep N-
次に、レジスト15を除去した後、1000〜1200℃で300〜600分間の熱拡散処理を施すことにより、図2の(b)に示すように、注入したリン(P)のドライブイン拡散を行い、深いN型ウエル2を形成する。リン(P)のドライブイン拡散を行う際、N型ウエル2の拡散深さXjが6.0〜12.0μmとなるように調整する。N型ウエル2を形成した後、フッ化水素によるウエットエッチングにより熱酸化膜16を剥離し、熱酸化にてP型シリコン基板1の表面に熱酸化膜18を形成し、熱酸化膜18の上にCVD(Chemical Vapor Deposition)等にてシリパターンニングされたシリコン窒化膜17を形成する。
Next, after removing the resist 15, a drive-in diffusion of the implanted phosphorus (P) is performed as shown in FIG. 2B by performing a thermal diffusion treatment at 1000 to 1200 ° C. for 300 to 600 minutes. A deep N-
次に、図2の(c)に示すように、シリコン窒化膜17をマスクとしてシリコンエッチングを施すことにより、P型シリコン基板1の表面に深さ200〜800nmの溝を形成する。次に、溝の中に熱酸化膜を形成するとともにHDP(High Density Plasma)を用いたCVD等を施すことにより、溝の中に素子分離膜6(STI素子分離膜)を形成し、CMP(Chemical Mechanical Poloshing)により素子分離膜6を平坦化する。素子分離膜6は、STI(Shallow Trench isolation)法によって形成することができる。次に、リン酸およびフッ化水素のウエットエッチングにてシリコン窒化膜17および熱酸化膜18を剥離した後、P型シリコン基板1の表面に熱酸化膜19を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, silicon etching is performed using the
次に、図2の(d)に示すように、CVD等にて、熱酸化膜19および素子分離膜6の表面に、エッチング部21を有するようパターニングされたシリコン窒化膜20を形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, a
次に、図2の(e)に示すように、シリコン窒化膜20をマスクとしてシリコンエッチングを施し、P型シリコン基板1の表面に深さ500〜1000nmの溝22(凹部)を形成する。後述するように、溝22には電界緩和酸化膜11が形成されるため、溝22は、所望の耐圧を確保するために必要な電界緩和酸化膜11の厚みに応じた深さに調整する。次に、溝22に熱酸化膜23を形成する。次に、シリコン窒化膜20の上に、リソグラフィ工程によりレジスト24をパターンニングする。レジスト24は、P型電界緩和層5を形成する領域を規定するものであり、その開口幅は溝22の開口幅よりも広く、開口の一端が溝22の一端に一致するようにパターニングする。形成したレジスト24をマスクとして、1.0×1012〜5.0×1013/cmのドーズ量のリン(P)イオンを500〜5000keVの加速エネルギーで注入することにより、N型ウエル2の内部にP型電界緩和層5を形成する。次に、レジスト24を剥離する。なお、レジスト24の開口内におけるP型シリコン基板1の表面には、溝22が形成された部分と、溝22が形成されていない部分とで段差があるため、イオン注入により形成されるP型電界緩和層5は、P型シリコン基板1の表面の段差に対応する段差を有している。
Next, as shown in FIG. 2E, silicon etching is performed using the
次に、図2の(f)に示すように、シリコン窒化膜20および溝22の表面に、リソグラフィ工程により、N型ドレイン電界緩和層4を形成する領域を規定するレジスト25をパターンニングする。レジスト25は、溝22の一部から素子分離膜6の端部に掛けて開口するように形成される。形成したレジスト25をマスクとして、1.0×1012〜5.0×1014/cmのドーズ量のボロン(B)イオンを500〜1000keVの加速エネルギーで注入することにより、N型ウエル2の内部にN型ドレイン電界緩和層4を形成する。その後、レジスト25を剥離する。
Next, as shown in FIG. 2F, a resist 25 defining a region for forming the N-type drain electric
次に、図2の(g)に示すように、HDPを用いたCVD等を施すことにより、溝22の中に電界緩和酸化膜11を形成し、CMPにより電界緩和酸化膜11を平坦化する。次に、リン酸およびフッ化水素のウエットエッチングにてシリコン窒化膜20を剥離する。
Next, as shown in FIG. 2G, the field
次に、図2の(h)に示すように、P型ウエル3を形成するためにリソグラフィ工程においてパターンニングを行い、ボロン(B)イオンを数回の異なった加速エネルギー(30〜5000keV)でイオン注入(ドーズ量は1.0×1012〜5.0×1013/cmの範囲が好ましい)を行い、N型ウエル2の内部にP型ウエル3を形成する。このとき、P型ウエル3が先に形成したP型電界緩和層5に繋がることが望ましい。その後、フッ化水素のウエットエッチングにて熱酸化膜19を除去し、熱酸化により熱酸化膜を形成する。この熱酸化膜は他のデバイスのゲート酸化膜7として共用される。次に、ポリシリコン膜をCVD法により堆積し、リンをドーピングして低抵抗化する。更に抵抗を下げる為にタングステンシリサイド膜をCVD法により堆積し、その後リソグラフィ技術によりパターンニングを行いドライエッチング技術にてエッチングを行う。その後レジストを除去し、P型シリコン基板1の表面上にゲート電極8を形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (h), patterning is performed in the lithography process to form the P-
次に、図2の(i)に示すように、P型ウエル3、N型ドレイン電界緩和層4、及び2つの素子分離膜6の間のN型ウエル2のそれぞれに、N型ソース領域9、N型ドレイン領域12、及びP型シリコン基板1の電位をとるための拡散層13を形成するためにレジストを形成し、BF2イオンを注入することによって、N型ソース領域9、N型ドレイン領域12、及び拡散層13を形成する。次に、P型ウエル3の電位をとるためのP型拡散層10を形成するためにレジストを形成し、砒素(As)イオンを注入することによって、N型ソース領域9に隣接する位置にP型拡散層10を形成する。なお、砒素(As)イオンを注入する際、他のトランジスタを形成するためのLDD(Lightly Doped Drain)注入を行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 2I, an N-
次に、レジストを剥離する。以降は、従来のMOSトランジスタの製造工程と同様の製造工程により、LDMOSトランジスタ100を製造することができる。なお、上記の製造方法は一例であり、イオン注入の条件などは適宜変更することができる。
Next, the resist is peeled off. Thereafter, the
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図3に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図3は、本実施形態に係るLDMOSトランジスタの断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the LDMOS transistor according to the present embodiment.
図3に示すように、本実施形態のLDMOSトランジスタ101(半導体装置)は、P型電界緩和層5に代えてP型電界緩和層50を備えている点で、実施形態1のLDMOSトランジスタ100とは異なっている。
As shown in FIG. 3, the LDMOS transistor 101 (semiconductor device) of the present embodiment includes a P-type electric
P型電界緩和層50は、互いに離間した第1P型電界緩和層51(第1電界緩和層)と第2P型電界緩和層52(第2電界緩和層)とからなり、第1P型電界緩和層51はP型ウエル3に接しており、第2P型電界緩和層52は電界緩和酸化膜11の下方に位置している。
The P-type
本実施形態のように、電界緩和層として、第1P型電界緩和層51と第2P型電界緩和層52とからなるP型電界緩和層50を備えている場合であっても、リサーフが形成され、従来のLDMOSトランジスタの耐圧よりも高い耐圧を実現することができる。
Even if the P-type
なお、実施形態1のLDMOSトランジスタ100の製造工程において、図2の(e)に示すレジスト24のパターンを変更し、溝22の端部近傍にレジスト24の島を追加することによって、互いに離間した第1P型電界緩和層51と第2P型電界緩和層52とからなるP型電界緩和層50を備えたLDMOSトランジスタ101を製造することができる。
In the manufacturing process of the
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、図4に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図4は、本実施形態に係るLDMOSトランジスタの断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the LDMOS transistor according to this embodiment.
図4に示すように、本実施形態のLDMOSトランジスタ102(半導体装置)は、素子分離膜6に代えてLOCOS素子分離膜60(素子分離膜)を備えている点で、実施形態1のLDMOSトランジスタ100とは異なっている。
As shown in FIG. 4, the LDMOS transistor 102 (semiconductor device) of this embodiment includes a LOCOS element isolation film 60 (element isolation film) instead of the
LOCOS素子分離膜60は、SiNをマスクとしてシリコンを酸化することにより必要な箇所のみに厚い酸化膜を形成する方法であるLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法によって形成された素子分離膜である。LOCOS法によりLOCOS素子分離膜60を形成することによって、製造工程を簡略化することができる。
The LOCOS
なお、LDMOSトランジスタ102の製造工程では、P型電界緩和層5およびN型ドレイン電界緩和層4を形成する各イオン注入工程を2回に分け、P型ウエル3を形成するよりも前にイオン注入を行う。
In the manufacturing process of the
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る半導体装置(LDMOSトランジスタ100・101・102)は、第1導電型の半導体基板(P型シリコン基板1)の表層に形成された第2導電型の第1ウエル(N型ウエル2)と、上記第1ウエルの表層に形成された第1導電型の第2ウエル(P型ウエル3)と、上記第2ウエル内に形成されたソース領域(N型ソース領域9)と、上記ソース領域とは離間して第1ウエルの表層に形成されたドレイン領域(N型ドレイン領域12)と、上記第1ウエルの表面上に、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間の領域の上に形成されたゲート電極(8)と、上記ゲート電極の上記ドレイン領域側の端部と重なるように上記半導体基板の表層に形成された酸化膜(電界緩和酸化膜11)と、上記第2ウエルの底部に接する第1導電型の電界緩和層(P型電界緩和層5)と、を備えており、上記電界緩和層は、上記第2ウエルに接する部分と上記酸化膜の下方に位置する部分とで上記半導体基板の表面からの深さが異なっており、上記酸化膜の下方に位置する部分の深さは上記酸化膜の厚みに応じて設定されていることを特徴とする。
[Summary]
The semiconductor device (
上記の構成によれば、電界緩和層は、酸化膜の厚みに応じて半導体基板の表面からの深さが設定される。そのため、酸化膜の厚みを厚くした場合であっても、電界緩和層と接する第2ウエルを深く形成したり、デバイス面積を増大させたりする必要は生じない。 According to said structure, the electric field relaxation layer sets the depth from the surface of a semiconductor substrate according to the thickness of an oxide film. Therefore, even when the thickness of the oxide film is increased, it is not necessary to form the second well in contact with the electric field relaxation layer or to increase the device area.
そのため、デバイス面積を大きくすることなく、リサーフ構造により耐圧を向上させた、低コストの半導体装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a low-cost semiconductor device in which the breakdown voltage is improved by the RESURF structure without increasing the device area.
本発明の態様2に係る半導体装置は、上記態様1において、上記電界緩和層は、上記第2ウエルに接する部分における上記半導体基板の表面からの深さと、上記酸化膜の下方に位置する部分における上記酸化膜の底面からの深さとが、互いに等しい構成であってもよい。
The semiconductor device according to
本発明の態様3に係る半導体装置は、上記態様1または2において、上記電界緩和層は、上記第2ウエルに接する第1電界緩和層(第1P型電界緩和層51)と、上記酸化膜の下方に位置し、上記第1電界緩和層とは離間した第2電界緩和層(第2P型電界緩和層52)と、からなる構成であってもよい。
The semiconductor device according to
上記の構成のように、第1電界緩和層と第2電界緩和層とからなる電界緩和層を備えている場合であっても、リサーフが形成され、従来のLDMOSトランジスタの耐圧よりも高い耐圧を実現することができる。 Even in the case of having the electric field relaxation layer composed of the first electric field relaxation layer and the second electric field relaxation layer as in the above configuration, the RESURF is formed and has a higher breakdown voltage than that of the conventional LDMOS transistor. Can be realized.
本発明の態様4に係る半導体装置は、上記態様1〜3の何れかにおいて、上記酸化膜の厚みは、要求される耐圧に応じて設定されている構成であってもよい。
The semiconductor device according to
本発明の態様5に係る半導体装置は、上記態様1〜4の何れかにおいて、素子分離膜(6)として、LOCOS素子分離膜(60)またはSTI素子分離膜を備えている構成であってもよい。
The semiconductor device according to
本発明の態様6に係る半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板の表層に形成された第2導電型の第1ウエルと、上記第1ウエルの表層に形成された第1導電型の第2ウエルと、上記第2ウエル内に形成されたソース領域と、上記ソース領域とは離間して第1ウエルの表層に形成されたドレイン領域と、上記第1ウエルの表面上に、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間の領域の上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極の上記ドレイン領域側の端部と重なるように上記半導体基板の表層に形成された酸化膜と、上記第2ウエルの底部に接する第1導電型の電界緩和層と、を備えた半導体装置の製造方法であって、上記半導体基板に凹部を形成する工程と、上記半導体基板に対して上記凹部が形成された面からイオンを注入することによって、上記電界緩和層を形成する工程と、上記凹部の内部に酸化膜を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first well of a second conductivity type formed in a surface layer of a semiconductor substrate of a first conductivity type; and a first conductivity formed in a surface layer of the first well. A second well of the mold, a source region formed in the second well, a drain region formed in a surface layer of the first well so as to be separated from the source region, and a surface of the first well, A gate electrode formed on a region between the source region and the drain region, and an oxide film formed on a surface layer of the semiconductor substrate so as to overlap an end of the gate electrode on the drain region side; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first conductivity type electric field relaxation layer in contact with a bottom of the second well, wherein the step of forming a recess in the semiconductor substrate; Ions are implanted from the formed surface By Rukoto, characterized in that it includes a step of forming the field relaxation layer, forming an oxide film on the inside of the recess, the.
上記の製造方法によれば、第2ウエルに接する部分と酸化膜の下方に位置する部分とで半導体基板の表面からの深さが異なっており、酸化膜の下方に位置する部分の深さは凹部の深さ(酸化膜の厚み)に応じて設定された電界緩和層を形成することができる。 According to the above manufacturing method, the depth from the surface of the semiconductor substrate differs between the portion in contact with the second well and the portion located below the oxide film, and the depth of the portion located below the oxide film is An electric field relaxation layer set according to the depth of the recess (thickness of the oxide film) can be formed.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
1 P型シリコン基板(半導体基板)
2 N型ウエル(第1ウエル)
3 P型ウエル(第2ウエル)
5、50 P型電界緩和層(電界緩和層)
6 素子分離膜(STI素子分離膜)
8 ゲート電極
9 N型ソース領域(ソース領域)
11 電界緩和酸化膜(酸化膜)
12 N型ドレイン領域(ドレイン領域)
60 LOCOS素子分離膜
100、101、102 LDMOSトランジスタ(半導体装置)
1 P-type silicon substrate (semiconductor substrate)
2 N-type well (first well)
3 P-type well (second well)
5, 50 P-type electric field relaxation layer (electric field relaxation layer)
6 Element isolation film (STI element isolation film)
8 Gate electrode 9 N-type source region (source region)
11 Electric field relaxation oxide film (oxide film)
12 N-type drain region (drain region)
60 LOCOS
Claims (5)
上記第1ウエルの表層に形成された第1導電型の第2ウエルと、
上記第2ウエル内に形成されたソース領域と、
上記ソース領域とは離間して第1ウエルの表層に形成されたドレイン領域と、
上記第1ウエルの表面上に、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間の領域の上に形成されたゲート電極と、
上記ゲート電極の上記ドレイン領域側の端部と重なるように上記半導体基板の表層に形成された酸化膜と、
上記第2ウエルの底部に接する第1導電型の電界緩和層と、を備えており、
上記電界緩和層は、上記第2ウエルに接する部分と上記酸化膜の下方に位置する部分とで上記半導体基板の表面からの深さが異なっており、上記酸化膜の下方に位置する部分の深さは上記酸化膜の厚みに応じて設定されていることを特徴とする半導体装置。 A first well of a second conductivity type formed in the surface layer of the semiconductor substrate of the first conductivity type;
A second well of the first conductivity type formed in the surface layer of the first well;
A source region formed in the second well;
A drain region formed in a surface layer of the first well apart from the source region;
A gate electrode formed on a surface between the source region and the drain region on the surface of the first well;
An oxide film formed on a surface layer of the semiconductor substrate so as to overlap an end of the gate electrode on the drain region side;
An electric field relaxation layer of a first conductivity type in contact with the bottom of the second well,
The electric field relaxation layer has different depths from the surface of the semiconductor substrate between a portion in contact with the second well and a portion located below the oxide film, and a depth of a portion located below the oxide film. The thickness is set according to the thickness of the oxide film.
上記第1ウエルの表層に形成された第1導電型の第2ウエルと、
上記第2ウエル内に形成されたソース領域と、
上記ソース領域とは離間して第1ウエルの表層に形成されたドレイン領域と、
上記第1ウエルの表面上に、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間の領域の上に形成されたゲート電極と、
上記ゲート電極の上記ドレイン領域側の端部と重なるように上記半導体基板の表層に形成された酸化膜と、
上記第2ウエルの底部に接する第1導電型の電界緩和層と、を備えた半導体装置の製造方法であって、
上記半導体基板に凹部を形成する工程と、
上記半導体基板に対して上記凹部が形成された面からイオンを注入することによって、上記電界緩和層を形成する工程と、
上記凹部の内部に酸化膜を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first well of a second conductivity type formed in the surface layer of the semiconductor substrate of the first conductivity type;
A second well of the first conductivity type formed in the surface layer of the first well;
A source region formed in the second well;
A drain region formed in a surface layer of the first well apart from the source region;
A gate electrode formed on a surface between the source region and the drain region on the surface of the first well;
An oxide film formed on a surface layer of the semiconductor substrate so as to overlap an end of the gate electrode on the drain region side;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a first conductivity type electric field relaxation layer in contact with a bottom of the second well,
Forming a recess in the semiconductor substrate;
Forming the electric field relaxation layer by implanting ions from the surface where the recess is formed in the semiconductor substrate;
Forming an oxide film inside the recess, and a method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015150008A JP2017034006A (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015150008A JP2017034006A (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017034006A true JP2017034006A (en) | 2017-02-09 |
Family
ID=57986307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015150008A Pending JP2017034006A (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017034006A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019212796A (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-12 | エイブリック株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
2015
- 2015-07-29 JP JP2015150008A patent/JP2017034006A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019212796A (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-12 | エイブリック株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
CN110571263A (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-13 | 艾普凌科有限公司 | semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR20190138740A (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-16 | 에이블릭 가부시키가이샤 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP7109266B2 (en) | 2018-06-06 | 2022-07-29 | エイブリック株式会社 | Semiconductor device and its manufacturing method |
KR102580978B1 (en) * | 2018-06-06 | 2023-09-20 | 에이블릭 가부시키가이샤 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7279277B2 (en) | Multiple shield trench gate FET | |
US8716791B1 (en) | LDMOS with corrugated drift region | |
US9466700B2 (en) | Semiconductor device and method of fabricating same | |
JP6713453B2 (en) | Method and apparatus for LDMOS devices with cascaded resurf injection and double buffer | |
US9054133B2 (en) | High voltage trench transistor | |
TWI438898B (en) | Self-aligned complementary ldmos | |
JP4590884B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US7508032B2 (en) | High voltage device with low on-resistance | |
US8999769B2 (en) | Integration of high voltage trench transistor with low voltage CMOS transistor | |
TWI590457B (en) | Semiconductor device and fabrication method thereof | |
US7928508B2 (en) | Disconnected DPW structures for improving on-state performance of MOS devices | |
US20070290260A1 (en) | Trench Type Mosfet And Method Of Fabricating The Same | |
US20080290411A1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
US8786013B2 (en) | Trench transistor | |
CN110649100B (en) | LDMOS transistor with improved RDS CGD and method of forming the same | |
US11152505B2 (en) | Drain extended transistor | |
JP2006019508A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2004039774A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
WO2017175544A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
US11145718B2 (en) | Semiconductor device with separate active region and method of fabricating the same | |
KR20110078621A (en) | Semiconductor device, and fabricating method thereof | |
JP2014192361A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP5410055B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP2014022487A (en) | Semiconductor device | |
JP2017034006A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same |