JP3778061B2 - 高耐圧icの製造方法 - Google Patents
高耐圧icの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3778061B2 JP3778061B2 JP2001352576A JP2001352576A JP3778061B2 JP 3778061 B2 JP3778061 B2 JP 3778061B2 JP 2001352576 A JP2001352576 A JP 2001352576A JP 2001352576 A JP2001352576 A JP 2001352576A JP 3778061 B2 JP3778061 B2 JP 3778061B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- well region
- ion implantation
- resist mask
- semiconductor substrate
- mask portion
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 37
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 33
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 31
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 29
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 24
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 101100014507 Arabidopsis thaliana GDU1 gene Proteins 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 101100317273 Caenorhabditis elegans ddl-1 gene Proteins 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 101100014510 Arabidopsis thaliana GDU4 gene Proteins 0.000 description 5
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102100026446 Aldo-keto reductase family 1 member C1 Human genes 0.000 description 3
- 101710117294 Aldo-keto reductase family 1 member C1 Proteins 0.000 description 3
- 102100024090 Aldo-keto reductase family 1 member C3 Human genes 0.000 description 3
- 206010017886 Gastroduodenal ulcer Diseases 0.000 description 2
- 101000718028 Homo sapiens Aldo-keto reductase family 1 member C1 Proteins 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 208000035790 developmental dysplasia of the hip 1 Diseases 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 101100014508 Arabidopsis thaliana GDU2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100014509 Arabidopsis thaliana GDU3 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100014512 Arabidopsis thaliana GDU6 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150109831 SIN4 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/266—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation using masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H01L29/063—Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
- H01L29/0634—Multiple reduced surface field (multi-RESURF) structures, e.g. double RESURF, charge compensation, cool, superjunction (SJ), 3D-RESURF, composite buffer (CB) structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
- H01L29/0873—Drain regions
- H01L29/0878—Impurity concentration or distribution
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66681—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、高耐圧IC(IC:集積回路)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
パワーデバイスは、モータ制御用のインバータやコンバータ、照明用のインバータ、各種電源およびソレノイドやリレーの駆動用スイッチ等の多くの分野でスイッチング素子として広く利用されている。このパワーデバイスの駆動や制御は、従来個別の半導体素子や電子部品を組み合わせて構成した電子回路によっていたが、近年LSI(高集積度IC)技術を利用した数十V級の低耐圧ICや数百V級の高耐圧ICが実用化されており、さらに駆動・制御回路とパワーデバイスとを同一半導体基板に集積化したパワーICが用いられインバータやコンバータなどの変換装置などの小型化や高信頼性が図られている。
【0003】
図9はモータ制御用インバータのパワー部分を中心に説明する回路構成図である。三相モータMoを駆動するために用いるパワーデバイス(ここではIGBTであるQ1〜Q6とダイオードであるD1〜D6を示す)はブリッジ回路を構成し同一パッケージに収納されたパワーモジュールの構造をしている。ここでIGBTとは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのことである。主電源VCCは通常直流100〜400Vと高電圧である。主電源VCCの高電位側をVCCH 、低電位側をVCCL と表した場合、VCCH に接続されるIGBTQ1〜Q3を駆動するためには、IGBTのゲート電極の電位はこれよりさらに高電位となるため、駆動回路にはフォトカプラー(PC:Photo Coupler)や高耐圧IC(HVIC:High Voltage Integrated Circuit)が用いられる。駆動回路の入出力端子I/O(Input/Output)は通常マイクロコンピュータへ接続され、そのマイクロコンピュータによりインバータ全体の制御がなされる。
【0004】
図10は、図9で用いられる高耐圧IC(HVIC)の内部構成ユニットのブロック図を示す。その構成をつぎに説明する。入出力端子I/Oを通してマイクロコンピュータと信号のやりとりを行い、どのIGBTをオンさせ、どれをオフさせるかの制御信号を発生させる制御回路CU(Control Unit)と、この制御回路CUからの信号を入力ラインSIN4〜6で受けてIGBTのゲートドライブ用の出力ラインOUT4〜6から信号を出力し、また、IGBTの過電流を電流検出端子OC4〜6で、過熱を温度端子OT4〜6で検出し、異常信号を出力ラインSOUT4〜6で出力し、図9の主電源VCCの低電位側VCCL に接続するIGBTQ4〜Q6を駆動する、ゲート駆動回路GDU(Gate Drive Unit)4〜6と、GDU4〜6と同じ機能で主電源VCCの高電位側VCCH に接続するQ1からQ3を駆動するゲート駆動回路GDU1〜3と、VCCL レベルの制御回路CUの信号とVCCH レベルとVCCL レベルの間を行き来するGDU1〜3の信号(SIN1〜3、SOUT1〜3)との間を媒介する働きをするレベルシフト回路LSU(Level Shift Unit)とから構成されている。
【0005】
GDU1〜3のドライブ電源(図11参照)VDD1 〜VDD3 の高電位側をVDDH1〜VDDH3、低電位側をVDDL1〜VDDL3で示し、GDU4〜6のドライブ電源は共通電源VDDC (図11でも省略されている)であり、この共通電源VDDC の高電位側をVDDHC、低電位側をVDDLCで示す。またGDU4〜6およびCUのドライブ共通電源VDDC は10〜20V程度であり、この共通電源VDDC の低電位側VDDLCは図9の主電源VCCの低電位側VCCL に接続する。
【0006】
図11は図10のGDU1とIGBTQ1のさらに詳細な接続図である。ここではその他のGDUとIGBTは省略している。GDU1のドライブ電源VDD1 は10〜20V程度であり、その低電位側VDDL1はIGBTQ1 のエミッタ端子Eに即ちインバータ出力のU相に接続され、IGBTQ1のコレクタ端子Cが主電源VCCの高電位側VCCH に接続されている。このため、IGBTQ1がオンした時はVDDL1の電位はVCCH の電位とほぼ等しくなり、またIGBTQ1がオフした時はVDDL1の電位はVCCL の電位とほぼ等しくなる。従って、GDU1と他の回路ユニットとの間には主電源VCCの電圧より、さらに高い絶縁耐圧が必要であり、このことはGDU2、3についても同様である。そしてレベルシフト回路LSUはそれ自体が高耐圧でなければならない。同図においてIGBTQ1は電流検出端子Mと温度検出素子θおよび温度検出端子Tempを備え、ゲート駆動回路GDU1は電流検出端子OC1や温度検出端子OT1によりIGBTQ1の異常を検出し、異常信号を出力ラインSOUT1から出力する。OUT1はゲート駆動端子である。
【0007】
図12は図10に示した高耐圧IC(HVIC)のチップの平面図を示し、各回路ユニットの配置が分かるように描いている。他の回路ユニットから高耐圧で分離される必要のあるGDU1は自己分離、接合分離あるいは誘電体分離により電気的に分離された島の中に形成されており、その周縁部を高耐圧接合終端構造HVJT(絶縁するために高電圧が印加される接合の終端部のリサーフ構造等をいう)により囲まれている。レベルシフト回路LSUの中には主電源VCCの低電位側の電位VCCL レベルの信号をドライブ電源VDD1 の低電位側の電位VDDL1レベルの信号(入力ラインSIN1の信号)にレベルシフトするための高耐圧nチャネルMOSFET(HVN)が設けられている。
【0008】
この高耐圧nチャネルMOSFETには、中心のドレイン電極DN を囲んで高耐圧接合終端構造HVJTが設けられている。またGDU1の分離された島の中にはVDDL1レベルの信号(出力ラインSOUT1の信号)をVCCL レベルの信号にレベルシフトするための高耐圧pチャネルMOSFET(HVP)が設けられており、この場合もドレイン電極DP を囲んで高耐圧接合終端構造HVJTが設けられている。そして、GDU1の入力ラインSIN1と出力ラインSOUT1が、高耐圧接合終端構造HVJTの上を通ってGDU1とLSUの間にそれぞれ跨がって配線されている。また各GDUには図11で示したOUT端子、OC端子、OT端子が配置され、GDU1〜GDU3にはVDDH1〜VDDH3の端子、VDDL1〜VDDL3の端子が配置され、またGDU4〜GDU6にはVDDHCの端子とVDDLCの端子が配置されている。同図ではGDU1とGDU4の詳細な説明をし、他のGDUは詳細な配置説明は省略した。
【0009】
以上が、特開平9−74198号公報で説明されている内容である。前記の図12の耐圧接合終端構造HVJTが形成されるn型の第2ウエル領域と、浮遊基準回路であるGDUが形成されるn型の第1ウエル領域と、接地基準回路であるLSIやCUを形成するp型の半導体基板(半導体層としても構わない)について次に説明する。
【0010】
図13は、従来の高耐圧ICの構成図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のX−X線で切断した要部断面図、同図(c)は、同図(a)のB部の要部断面斜視図である。これはリサーフ構造の高耐圧ICの活性領域と耐圧接合終端構造の箇所の要部断面図である。ここでは、耐圧接合終端構造は第2ウエル領域52に形成される。
【0011】
高電位側の第1活性領域に形成されるゲート駆動回路である浮遊基準回路は、n型の第1ウエル領域51に形成され、周囲が耐圧接合終端構造(周縁部領域)の形成されるn型の第2ウエル領域52で囲まれ、低電位側の第2活性領域に形成される制御回路である接地基準回路(p型の半導体基板53に形成される)とは基準電位が分離されている。
【0012】
第1ウエル領域51に高電位、半導体基板53にグランド電位が印加されると図14に示すように、リサーフ構造となっている耐圧接合終端構造が形成されている第2ウエル領域52内全域に空乏層が広がって、表面とpn接合(第2ウエル領域52と半導体基板53とのpn接合)での電界強度が緩和されて、安定した耐圧を得ることができる。リサーフ構造では、第2ウエル領域52の不純物濃度は低く、拡散深さが浅いので、空乏層が広がり易くなっている。尚、この第2ウエル領域52を形成しない場合は、空乏層が第1ウエル領域51内に広がり図示しない活性領域に到達してパンチスルーするため、高耐圧化を図ることは困難である。
【0013】
前記の高耐圧ICにおいて、接地基準回路から浮遊基準回路への信号の伝達は、例えば、高耐圧NMOSを用いたレベルシフトアップによって行われる。前記したように、この第1活性領域に形成される浮遊基準回路は第1ウエル領域51に形成され、高耐圧接合終端構造は第2ウエル領域52に形成される。この第2ウエル領域52は、第1ウエル領域51より低い不純物濃度で、浅い拡散深さに形成する必要がある。このため、イオン注入するときのレジストマスクを形成するフォトマスクは、それぞれ各1枚必要となる。つまり、第1ウエル領域51と第2ウエル領域52を形成するために2枚のフォトマスクが必要となりイオン注入も2回必要となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
このように、2枚のマスクを用いて、第1ウエル領域、第2ウエル領域を形成すると、当然製造コストが増大する。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、1枚のフォトマスクで、第1ウエル領域および第2ウエル領域を形成し、低コストの高耐圧ICおよびその製造方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、第1導電型の半導体基板の第1主面の表面層に、活性領域を形成する第2導電型の第1ウエル領域と、該第1ウエル領域の周囲に、該第1ウエル領域と接して、該第1ウエル領域より拡散後の不純物濃度が低く、耐圧接合終端構造となる第2導電型の第2ウエル領域とを形成する高耐圧ICの製造方法において、
第1導電型の半導体基板上にフォトレジスト膜を被覆する工程と、
第1ウエル領域を形成するための第1のパターンと、該第1のパターンよりも小さい複数であって第2ウエル領域を形成するための第2のパターンとを有する1枚のフォトマスクを用いて、第1イオン注入レジストマスク部と、複数個の開口を有する第2イオン注入レジストマスク部とを前記フォトレジスト膜に形成する工程と、
前記第1イオン注入レジストマスク部と第2イオン注入レジストマスク部に、同一ドーズ量で、同時にイオン注入する工程と、
前記半導体基板を熱処理し、複数個の開口を有する第2イオン注入レジストマスク部により形成された複数の拡散領域を互いに横方向拡散で接続させる工程とを有することとする。
【0016】
【0017】
【0018】
また、第1導電型の半導体基板の第1主面の表面層に、活性領域を形成する第2導電型の第1ウエル領域と、該第1ウエル領域の周囲に、該第1ウエル領域と接して、該第1ウエル領域より拡散後の不純物濃度が低く、耐圧接合終端構造となる第2導電型の第2ウエル領域とを形成する高耐圧ICの製造方法において、
第1導電型の半導体基板上にフォトレジスト膜を被覆する工程と、
第1ウエル領域を形成するための第1のパターンと、該第1のパターンよりも小さい複数であって第2ウエル領域を形成するための第2のパターンとを有する1枚のフォトマスクを用いて、第1イオン注入レジストマスク部と、複数個の開口を有する第2イオン注入レジストマスク部とを前記フォトレジスト膜に形成する工程と、
前記第1イオン注入レジストマスク部と第2イオン注入レジストマスク部に、同一ドーズ量で、同時にイオン注入する工程と、
前記半導体基板を熱処理し、複数個の開口を有する第2イオン注入レジストマスク部により形成された複数の拡散領域を独立して設け、該拡散領域から前記半導体基板へそれぞれ伸びる空乏層が、該第2ウエル領域と前記半導体基板とのpn接合が絶縁破壊する電圧より低い電圧で接するように、複数の前記拡散領域を配置する工程を有することとする。
【0019】
また、前記第2イオン注入レジストマスク部のパターンが、ストライプ状、リング状又はドット状のいずれかであるとよい。
また、前記第2ウエル領域に、第1導電型の拡散領域を第2のオフセット領域として形成するとよい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下の図の説明で、導電型を逆にしても構わない。
図1は、この発明の第1実施例の高耐圧ICの構成図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のX−X線で切断した要部断面図、同図(c)は同図(a)のY−Y線およびZ−Z線で切断した要部断面図である。また、図2は、図1のA部の断面斜視図であり、図3は、図1の高耐圧ICの製造に用いたフォトマスクである。
【0021】
図1、図2および図3を用いて、この発明の第1実施例の高耐圧ICを説明する。p型の半導体基板3の表面層に、不純物濃度が高く、拡散深さの深いn型の第1ウエル領域1を形成し、また、この第1ウエル領域1と接して、第1ウエル領域1より不純物濃度が低く、拡散深さが浅いn型の第2ウエル領域2を形成する。この第2ウエル領域2が、n型オフセット領域の耐圧接合終端構造となる。
【0022】
第1ウエル領域1に浮遊基準回路を形成し、第2ウエル領域2の外周部の半導体基板3に接地基準回路を形成する。
第2ウエル領域2の拡散深さは図示イの深いと図示ロの浅いを繰り返し、その領域先端の断面形状は波形4となる。
この第1ウエル領域1と第2ウエル領域2は、図3のようなストライプ6形状を有するフォトマスク5を用いて、イオン注入用のレジストマスクを半導体基板3上に形成し、1回のイオン注入を行なった後、熱処理することで形成する。第2ウエル領域2を形成するレジストマスクは、フォトマスク5のストライプ6に相当する箇所のフォトレジストが除去され、ハッチングを施した箇所に相当するフォトレジストだけ残っている。このレジストマスクを用いて、イオン注入すると、フォトレジストの開口部には不純物がイオン注入され、フォトレジストで覆われた箇所には不純物がイオン注入されない。そのために、イオン注入した後の熱拡散で、第2ウエル領域2の先端の断面形状は波形となる。
【0023】
図4は、図1の高耐圧ICの製造方法であり、同図(a)から同図(d)は工程順に示した要部工程断面図である。
図4において、p型の半導体基板3の表面に、フォトレジスト膜7を全面に被覆する(同図(a))。
つぎに、第1ウエル領域1形成箇所と第2ウエル領域2形成箇所のフォトレジスト膜7を開口するために、図3のようなストライプ6の形状を有する1枚のフォトマスク5を用いて、フォトレジスト膜7をフォトリソグラフィーで露光・現像してパターン形成し(レジストマスクとする)、第1ウエル領域1形成箇所のフォトレジスト膜を開口し、第2ウエル領域2形成箇所のフォトレジスト膜をストライプ6状に開口する。図4のa、bは、図3のa、bの箇所を示す。図3からも分かるように、第1ウエル領域1を形成する箇所のフォトレジスト膜7の開口度は100%であるのに対して、第2ウエル領域2を形成する箇所のフォトレジスト膜7の開口度は、複数のストライプ状の開口部のため、小さい(同図(b))。
【0024】
つぎに、同一のドーズ量でn型の不純物8のイオン注入9を行う(同図(c))。
つぎに、フォトレジスト膜7を除去した後、熱処理して、イオン注入された不純物8を拡散する。この場合、第1ウエル領域1より、第2ウエル領域2に打ち込まれた不純物8の総量が少ないために、第2ウエル領域2の不純物濃度が低く、また、拡散深さが小さい。また、第2ウエル領域2の拡散された先端の断面形状は、図2に示すように、波形4となる(同図(d))。
【0025】
つぎに、図示しないが、第1ウエル領域1に、浮遊基準回路を形成し、第2ウエル領域2にn型オフセット領域(耐圧接合終端構造)を形成し、第1ウエル領域1と第2ウエル領域2以外の半導体基板3に接地基準回路を形成する。
尚、接地基準回路を、第1ウエル領域1と同じ拡散工程で第1ウエル領域1とは離して形成されるウエル領域内に形成すると、浮遊基準回路と同じ構成の回路素子が形成できるので設計上都合がよい。
【0026】
前記のように、第1ウエル領域1、第2ウエル領域2を形成するときに用いるフォトマスクが1枚でよく、また、イオン注入も同一条件で1回で済むために、製造コストを低減できる。
図5は、この発明の第2実施例の高耐圧ICの要部断面斜視図である。図2との違いは、第2ウエル領域2がそれぞれ分離・独立したn型の拡散領域2aで構成されている点である。この場合、拡散領域2aから前記半導体基板へそれぞれ伸びる空乏層が、拡散領域2aと半導体基板とのpn接合が絶縁破壊する電圧より低い電圧で、互いに接するように、拡散領域2a間の間隔を決めることで、耐圧低下を防止することができる。
【0027】
この高耐圧ICの製造方法において、図4との違いは、図4(b)の工程で、第2ウエル領域2を形成するフォトレジスト膜の開口度を小さくするか、図4(d)の工程で、熱拡散時間を短くすることで、第2ウエル領域を構成する拡散領域2aを分離・独立して形成することである。この場合、前記したように、拡散領域2aから半導体基板1へそれぞれ伸びる空乏層10が、拡散領域2aと半導体基板1とのpn接合が絶縁破壊する電圧より低い電圧で、互いに接するように、分離・独立した拡散領域間の間隔Lを決めることである。
【0028】
図6は、フォトマスクの平面形状を示し、同図(a)はリング状、同図(b)はドット状とした図である。
このフォトマスクのハッチング箇所がフォトレジスト膜が残って、レジストマスクとなる部分に相当し、フォトレジスト膜の開口部から、半導体基板3上に不純物がイオン注入される。また同図(a)のリング11の本数は耐圧によって増減させるとよい。同図(b)のドット12の形状は多角形でも円形でもよい。
【0029】
尚、第2ウエル領域2に、図7のように、レベルシフト回路用のMOSFETを形成しても構わない。このMOSFETのpチャネル層16の深さは、図示ロの深さより浅く形成する。図中の17はn+ ソース、18はn+ ドレイン、19はゲート、20はコンタクトをとるためのp+ 層である。
図8は、この発明の第3実施例の高耐圧ICの要部断面図である。図8は、図1(c)に相当する図であり、図1(c)との違いは、第2ウエル領域2の表面層にp型の拡散領域21を形成し、ダブルリサーフ構造とした点である。n型の第2ウエル領域を第1のオフセット領域とすると、p型の拡散領域21が第2のオフセット領域となり、図1より、耐圧の確保が容易になる。
【0030】
【発明の効果】
この発明により、高耐圧ICを構成する浮遊基準回路を形成する第1ウエル領域と、耐圧接合終端構造を形成する第2ウエル領域(オフセット領域)を、1枚のフォトマスクと、1回のイオン注入で形成することができて、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施例の高耐圧ICの構成図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のX−X線で切断した要部断面図、(c)は(a)のY−Y線およびZ−Z線で切断した要部断面図
【図2】 図1のA部の断面斜視図
【図3】 図1の高耐圧ICの製造に用いたフォトマスクの平面パターン図
【図4】 図1の高耐圧ICの製造方法であり、(a)から(d)は工程順に示した要部工程断面図
【図5】 この発明の第2実施例の高耐圧ICの要部断面斜視図
【図6】 フォトマスクの平面形状を示し、(a)はリング状、(b)はドット状の図
【図7】 第2ウエル領域にMOSFETを形成した図
【図8】 この発明の第3実施例の高耐圧ICの要部断面図
【図9】 モータ制御用インバータのパワー部分を中心に説明する回路構成図
【図10】 図9で用いられる高耐圧IC(HVIC)の内部構成ユニットのブロック図
【図11】 図10のGDU1とIGBTQ1のさらに詳細な接続図
【図12】 図9と同一回路をインテリジェントパワーモジュールと呼ばれる製品を用いて構成した構成図
【図13】 従来の高耐圧ICの構成図であり、(a)平面図、(b)は(a)のX−X線で切断した要部断面図、(c)は、(a)のB部の要部断面斜視図
【図14】 第2ウエル領域の全域に広がる空乏層の図
【符号の説明】
1 第1ウエル領域(n型)
2 第2ウエル領域(n型)
2a 拡散領域(n型)
3 半導体基板(p型)
4 波形
5 フォトマスク
6 ストライプ
7 フォトレジスト膜
8 n型不純物
9 イオン注入
10 空乏層
11 リング
12 ドット
17 n+ ソース
18 n+ ドレイン
19 ゲート
20 p+ 層
21 p型の拡散領域
Claims (4)
- 第1導電型の半導体基板の第1主面の表面層に、活性領域を形成する第2導電型の第1ウエル領域と、該第1ウエル領域の周囲に、該第1ウエル領域と接して、該第1ウエル領域より拡散後の不純物濃度が低く、耐圧接合終端構造となる第2導電型の第2ウエル領域とを形成する高耐圧ICの製造方法において、
第1導電型の半導体基板上にフォトレジスト膜を被覆する工程と、
第1ウエル領域を形成するための第1のパターンと、該第1のパターンよりも小さい複数であって第2ウエル領域を形成するための第2のパターンとを有する1枚のフォトマスクを用いて、第1イオン注入レジストマスク部と、複数個の開口を有する第2イオン注入レジストマスク部とを前記フォトレジスト膜に形成する工程と、
前記第1イオン注入レジストマスク部と第2イオン注入レジストマスク部に、同一ドーズ量で、同時にイオン注入する工程と、
前記半導体基板を熱処理し、複数個の開口を有する第2イオン注入レジストマスク部により形成された複数の拡散領域を互いに横方向拡散で接続させる工程とを有することを特徴とする高耐圧ICの製造方法。 - 第1導電型の半導体基板の第1主面の表面層に、活性領域を形成する第2導電型の第1ウエル領域と、該第1ウエル領域の周囲に、該第1ウエル領域と接して、該第1ウエル領域より拡散後の不純物濃度が低く、耐圧接合終端構造となる第2導電型の第2ウエル領域とを形成する高耐圧ICの製造方法において、
第1導電型の半導体基板上にフォトレジスト膜を被覆する工程と、
第1ウエル領域を形成するための第1のパターンと、該第1のパターンよりも小さい複数であって第2ウエル領域を形成するための第2のパターンとを有する1枚のフォトマスクを用いて、第1イオン注入レジストマスク部と、複数個の開口を有する第2イオン注入レジストマスク部とを前記フォトレジスト膜に形成する工程と、
前記第1イオン注入レジストマスク部と第2イオン注入レジストマスク部に、同一ドーズ量で、同時にイオン注入する工程と、
前記半導体基板を熱処理し、複数個の開口を有する第2イオン注入レジストマスク部により形成された複数の拡散領域を独立して設け、該拡散領域から前記半導体基板へそれぞれ伸びる空乏層が、該第2ウエル領域と前記半導体基板とのpn接合が絶縁破壊する電圧より低い電圧で接するように、複数の前記拡散領域を配置する工程を有することを特徴とする高耐圧ICの製造方法。 - 前記第2イオン注入レジストマスク部のパターンが、ストライプ状、リング状又はドット状のいずれかであることを特徴とする請求項1又は2に記載の高耐圧ICの製造方法。
- 前記第2ウエル領域に、第1導電型の拡散領域を形成することを特徴とする請求項1に記載の高耐圧ICの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001352576A JP3778061B2 (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 高耐圧icの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001352576A JP3778061B2 (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 高耐圧icの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003152095A JP2003152095A (ja) | 2003-05-23 |
JP3778061B2 true JP3778061B2 (ja) | 2006-05-24 |
Family
ID=19164730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001352576A Expired - Fee Related JP3778061B2 (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 高耐圧icの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3778061B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9293525B2 (en) | 2012-05-28 | 2016-03-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100598035B1 (ko) * | 2004-02-24 | 2006-07-07 | 삼성전자주식회사 | 전하 전송 이미지 소자의 제조 방법 |
JP2005294584A (ja) | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Eudyna Devices Inc | 半導体装置および不純物導入用マスクならびに半導体装置の製造方法 |
JP5135978B2 (ja) * | 2007-10-02 | 2013-02-06 | 株式会社デンソー | 高電圧ic |
JP5422167B2 (ja) * | 2008-09-29 | 2014-02-19 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
JP2011097080A (ja) * | 2009-01-15 | 2011-05-12 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
DE102011056412B4 (de) * | 2011-12-14 | 2013-10-31 | Austriamicrosystems Ag | Hochvolttransistorbauelement und Herstellungsverfahren |
JP6107156B2 (ja) * | 2012-05-21 | 2017-04-05 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JP5972058B2 (ja) * | 2012-06-13 | 2016-08-17 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
CN104471710A (zh) * | 2012-07-20 | 2015-03-25 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
JP6091242B2 (ja) * | 2013-02-18 | 2017-03-08 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP5991435B2 (ja) * | 2013-07-05 | 2016-09-14 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JP6538577B2 (ja) * | 2016-01-22 | 2019-07-03 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL8401983A (nl) * | 1984-06-22 | 1986-01-16 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting met verhoogde doorslagspanning. |
JPS63269514A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子の製造方法 |
JP3228093B2 (ja) * | 1995-06-28 | 2001-11-12 | 富士電機株式会社 | 高耐圧ic |
DE19526183C1 (de) * | 1995-07-18 | 1996-09-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von mindestens zwei Transistoren in einem Halbleiterkörper |
JPH11111855A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Nec Corp | フォトマスク及び半導体装置の製造方法 |
JPH11204660A (ja) * | 1998-01-09 | 1999-07-30 | Nippon Foundry Inc | 半導体装置の製造方法 |
JP4622048B2 (ja) * | 1999-12-13 | 2011-02-02 | 富士電機システムズ株式会社 | 半導体装置 |
JP4023062B2 (ja) * | 2000-03-03 | 2007-12-19 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置 |
-
2001
- 2001-11-19 JP JP2001352576A patent/JP3778061B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9293525B2 (en) | 2012-05-28 | 2016-03-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003152095A (ja) | 2003-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100457413B1 (ko) | 유전체 분리구조를 갖는 절연게이트형 바이폴러트랜지스터를 갖춘 반도체장치 및 그 제조방법 | |
US8841744B2 (en) | Semiconductor apparatus | |
US6144538A (en) | High voltage MOS transistor used in protection circuits | |
EP2325889B1 (en) | High voltage integrated circuit, high voltage junction terminating structure, and high voltage MIS transistor | |
JP3778061B2 (ja) | 高耐圧icの製造方法 | |
US20060011985A1 (en) | Asymmetric hetero-doped high-voltage MOSFET (AH2MOS) | |
US10135445B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
JPH08264787A (ja) | パワーmosfetのエッジターミネーション方法および構造 | |
JPH0955498A (ja) | 高耐圧icおよびそれに用いる高耐圧接合終端構造と高耐圧misトランジスタ | |
KR20100004789A (ko) | 필드 형성층을 구비하는 고전압 반도체소자 및 그 제조방법 | |
US20100163990A1 (en) | Lateral Double Diffused Metal Oxide Semiconductor Device | |
KR20090103607A (ko) | 레벨 시프트 소자들을 구비하는 고압 반도체소자 및 그의제조방법 | |
US11322610B2 (en) | High voltage lateral junction diode device | |
JP2014138091A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2954854B2 (ja) | 集積回路チップ | |
EP0481454B1 (en) | Lateral MOSFET and manufacturing method thereof | |
JPH10189950A (ja) | 高耐圧集積回路 | |
TWI396180B (zh) | 單元電晶體及積體電路 | |
JP2004006555A (ja) | 半導体装置 | |
JP4945868B2 (ja) | 集積回路 | |
JP4775357B2 (ja) | 高耐圧ic | |
JP4193604B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JPH10223883A (ja) | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタおよびその製造方法 | |
JP2988047B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP3719642B2 (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040517 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050415 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050419 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050620 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050920 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060207 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060220 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090310 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100310 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100310 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100310 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110310 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |