JP5818238B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
一導電型の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の一主面上に設けられた絶縁体層と、
前記絶縁体層中に設けられた第2の半導体層と、
前記第2の半導体層に設けられた能動素子と、
前記第1の半導体層の前記一主面に設けられた前記一導電型とは反対導電型の他の導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域内に設けられた前記他の導電型であって前記第1の半導体領域よりも高不純物濃度の第2の半導体領域と、
前記絶縁体層に設けられたスルーホール内に前記第2の半導体領域に接続して設けられタングステンで構成された第1の導電体と、
前記絶縁体層中に設けられた半導体又は導電体で形成され、前記第1の導電体の周囲に設けられ、前記一主面に対して垂直な方向から見たときに、外側端部が前記第2の半導体領域よりも外側にある電界緩和層と、
前記絶縁体層に設けられたスルーホール内に前記電界緩和層に接続して設けられタングステンで構成された第2の導電体と、
前記第1の導電体と前記第2の導電体とを接続して設けられた第3の導電体と、
前記第1の半導体層に電気的に接続して設けられた第4の導電体と、
を備えるX線センサである半導体装置が提供される。
一導電型の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の一主面上に設けられた絶縁体層と、
前記第1の半導体層の前記一主面に設けられた前記一導電型とは反対導電型の他の導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域内に設けられた前記他の導電型であって前記第1の半導体領域よりも高不純物濃度の第2の半導体領域と、
前記絶縁体層に設けられたスルーホール内に前記第2の半導体領域に接続して設けられタングステンで構成された第1の導電体と、
前記絶縁体層中に設けられた半導体又は導電体で形成され、前記第1の導電体の周囲に設けられ、前記一主面に対して垂直な方向から見たときに、外側端部が前記第2の半導体領域よりも外側にある電界緩和層と、
前記絶縁体層に設けられたスルーホール内に前記電界緩和層に接続して設けられタングステンで構成された第2の導電体と、
前記第1の導電体と前記第2の導電体とを接続して設けられた第3の導電体と、
前記第1の半導体層に電気的に接続して設けられた第4の導電体と、
を備えるX線センサである半導体装置が提供される。
図1は、本発明の第1の実施の形態のX線センサを説明するための概略縦断面図である。図2は、図1の平面図であるが、理解の容易のために、導電体162、164、絶縁体層130は省略している。また、図1は図2のX1−X1線に沿った概略縦断面図である。
まず、N型基板100を準備し、N型基板100の一主面101にイオン注入等によりP型ウエル拡散層112を形成し、その後、イオン注入等によりP型ウエル拡散層112内にP型ウエル拡散層112よりも浅く高不純物濃度の高濃度P型拡散層114を形成する。次に、N型基板100の一主面101にイオン注入等によりN型基板100よりも高不純物濃度の高濃度N型拡散層102を形成する。
第1の実施の形態では、高濃度P型拡散層114、P型ウエル拡散層112、導電体166、高濃度N型拡散層102、埋込導電体152等は、正方形であったが、更に頂点の数の多い多角形や、図3のように円状の構造にすることによって、P型ウエル拡散層112内の電界を更に緩和することが可能となるため、耐圧向上が見込める。本実施の形態は、これらの構成要素の平面的な形状以外については、第1の実施の形態と同じである。
第1、2の実施の形態では、導電体166と、高濃度P型拡散層114に接続されている導電体164とを互いに分離された別々のものとして構成し、導電体166と導電体164とを導電体192で接続しているが、本実施の形態では、同じ配線層の導電体166と導電体164とを一体化して連続した構造の導電体168とした点が第1、2の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
上記第1〜第3の実施の形態では、低不純物濃度高抵抗のN型基板100を用いてダイオードを形成していたが、同じ基板内100に回路動作用のMOS等を形成するには不都合である。これを解決するために、第4の実施の形態としては、図5のように、例えば、下側の700μm程度の厚さで比抵抗10kΩ・cmの低不純物濃度高抵抗のN型基板100と、N型基板100の一主面101上に設けられた、例えば2000Å程度の厚さの埋込酸化膜132と、埋込酸化膜132上に設けられた、例えば、880Å程度の厚さで比抵抗10Ω・cmのP型の半導体層210と、を有するSOI(Silicon On Insulator)基板を用いる。
まず、図6に示すように、埋込酸化膜132を挟んで、上側に半導体層210、下側にN型基板100が積層されたSOI基板を用意する。本実施の形態では、一例として、N型基板100は、厚さ700μm程度の比抵抗10kΩ・cmであり、埋込酸化膜132は、厚さ2000Å程度のSiO2酸化膜を用いており、半導体層210は、P型で、厚さ880Å程度、比抵抗10Ω・cmである。
上記第4の実施の形態では、半導体層210を例えばN型の不純物の注入などで不純物濃度を1.0×1021cm−3に設定した半導体領域214とし、絶縁体層130に設けられたスルーホール145に埋め込まれた埋込導電体155を介して半導体領域214に接続され、絶縁体層130上に設けられた導電体165と、高濃度P型拡散層114に接続されている導電体164とを、導電体192で接続して、電界を緩和させたが、本実施の形態では、MOSトランジスタ20のゲート電極240と同じ層の導電体242を上記第4の実施の形態の半導体領域214と同形状にし、絶縁体層130に設けられたスルーホール146に埋め込まれた埋込導電体156を介して導電体242に接続され、絶縁体層130上に設けられた導電体165と、高濃度P型拡散層114に接続されている導電体164とを、導電体192で接続して、電界を緩和させた点が第4の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
上記第4の実施の形態では、半導体層210を例えばN型の不純物の注入などで不純物濃度を1.0×1021cm−3に設定した半導体領域214とし、絶縁体層130に設けられたスルーホール145に埋め込まれた埋込導電体155を介して半導体領域214に接続され、絶縁体層130上に設けられた導電体165と、高濃度P型拡散層114に接続されている導電体164とを、導電体192で接続して、電界を緩和させたが、本実施の形態では、絶縁体層130上に、上記第4の実施の形態の半導体領域214と同形状の導電体167を形成し、導電体167と、高濃度P型拡散層114に接続されている導電体164とを、導電体192で接続して、電界を緩和させた点が第4の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
10 ダイオード
20 MOSトランジスタ
100 N型基板
101 主面
102 高濃度N型拡散層
102b 内側端部
103 裏面
112 P型ウエル拡散層
112a 端部
113 PNジャンクション
114 高濃度P型拡散層
114a 端部
120 電極
130 絶縁体層
132 埋込酸化膜
133 フィールド酸化膜
135 絶縁膜
142、144、145、146、147、149 スルーホール
152、154、155、156、157、159 埋込導電体
162、164、165、166、167、168、169 導電体
165a、166a、168a 外側端部
166b 内側端部
170 電源
172 陽極
174 陰極
180 接地
192、194 導電体
210 半導体層
212、214 半導体領域
222 ソース
224 ドレイン
230 ゲート絶縁膜
240 ゲート電極
242 導電体
Claims (9)
- 一導電型の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の一主面上に設けられた絶縁体層と、
前記絶縁体層中に設けられた第2の半導体層と、
前記第2の半導体層に設けられた能動素子と、
前記第1の半導体層の前記一主面に設けられた前記一導電型とは反対導電型の他の導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域内に設けられた前記他の導電型であって前記第1の半導体領域よりも高不純物濃度の第2の半導体領域と、
前記絶縁体層に設けられたスルーホール内に前記第2の半導体領域に接続して設けられタングステンで構成された第1の導電体と、
前記絶縁体層中に設けられた半導体又は導電体で形成され、前記第1の導電体の周囲に設けられ、前記一主面に対して垂直な方向から見たときに、外側端部が前記第2の半導体領域よりも外側にある電界緩和層と、
前記絶縁体層に設けられたスルーホール内に前記電界緩和層に接続して設けられタングステンで構成された第2の導電体と、
前記第1の導電体と前記第2の導電体とを接続して設けられた第3の導電体と、
前記第1の半導体層に電気的に接続して設けられた第4の導電体と、
を備えるX線センサである半導体装置。 - 前記電界緩和層の前記外側端部が、前記一主面に対して垂直な方向から見たときに、前記第1の半導体領域よりも外側にある請求項1記載の半導体装置。
- 前記電界緩和層が前記第2の半導体層と同じ層の半導体で構成されている請求項1または2記載の半導体装置。
- 前記能動素子が絶縁ゲート型電界効果トランジスタであって、前記電界緩和層が絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート電極と同じ層の導電体で構成されている請求項1または2記載の半導体装置。
- 前記第1の導電体と前記第2の導電体とが同電位になるように接続されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第4の導電体は前記第1の半導体層の前記一主面および前記一主面とは反対側の主面で前記第1の半導体層に電気的に接続される請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第1の半導体層と前記第1の半導体領域とで極性が異なる電圧が印加される請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 一導電型の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の一主面上に設けられた絶縁体層と、
前記第1の半導体層の前記一主面に設けられた前記一導電型とは反対導電型の他の導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域内に設けられた前記他の導電型であって前記第1の半導体領域よりも高不純物濃度の第2の半導体領域と、
前記絶縁体層に設けられたスルーホール内に前記第2の半導体領域に接続して設けられタングステンで構成された第1の導電体と、
前記絶縁体層中に設けられた半導体又は導電体で形成され、前記第1の導電体の周囲に設けられ、前記一主面に対して垂直な方向から見たときに、外側端部が前記第2の半導体領域よりも外側にある電界緩和層と、
前記絶縁体層に設けられたスルーホール内に前記電界緩和層に接続して設けられタングステンで構成された第2の導電体と、
前記第1の導電体と前記第2の導電体とを接続して設けられた第3の導電体と、
前記第1の半導体層に電気的に接続して設けられた第4の導電体と、
を備えるX線センサである半導体装置。 - 前記電界緩和層の前記外側端部が、前記一主面に対して垂直な方向から見たときに、前記第1の半導体領域よりも外側にある請求項8記載の半導体装置。
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