JP6056243B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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以下においては、半導体装置およびその製造方法の実施形態について説明する。   In the following, embodiments of the semiconductor device and the manufacturing method thereof will be described.

近年、システムLSIなどにおいては高電圧素子と低電圧素子の混載が進んでいる。このような高電圧素子としては、例えば電源用途の半導体素子や、自動車用途であればモータ駆動回路に使われる高サージ対応の半導体素子などが挙げられ、低電圧素子としては、例えばロジック半導体素子などが挙げられる。   In recent years, high-voltage elements and low-voltage elements are mixedly mounted in system LSIs and the like. Examples of such a high voltage element include a semiconductor element for power supply and a semiconductor element for high surge used in a motor drive circuit for automobile applications. Examples of the low voltage element include a logic semiconductor element. Is mentioned.

特開2004−363136号公報JP 2004-363136 A 特開平10−116895号公報JP-A-10-116895 特開平10−50948号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-50948 特開平9−321135号公報JP-A-9-321135

高耐圧ダイオードと低電圧のロジック回路を混載したシステムLSIが検討されている。   A system LSI in which a high voltage diode and a low voltage logic circuit are mixedly mounted has been studied.

半導体集積回路において、配線層への印加電圧が定格で例えば40V前後にもなると、半導体基板表面や素子領域に含まれるウェルの表面の導電型が反転してしまい、導電チャネルが形成されることがある。その結果、例えばその半導体基板上に素子としてダイオードを構成していても、かかる導電チャネルを介して電流が流れてしまい、その素子がダイオードとして機能しなくなるなどの問題が生じることがある。   In a semiconductor integrated circuit, when the applied voltage to the wiring layer is about 40 V, for example, the conductivity type of the surface of the semiconductor substrate or the well included in the element region is reversed, and a conductive channel is formed. is there. As a result, for example, even if a diode is configured as an element on the semiconductor substrate, a current may flow through the conductive channel, causing a problem that the element does not function as a diode.

そこでこのような高耐圧ダイオードについては、システムLSIに組み込む際に、多層配線構造を利用し、当該高耐圧ダイオードへの配線を、半導体基板表面から離間するように多層配線構造の上層部あるいは最上層の配線層により構成し、配線層とダイオードの接続を深いビアプラグにより行う対応策が検討されている。しかし上層あるいは最上層の配線層は配線レイアウトの自由度が少ない問題点があり、さらにこのような対策をとったとしても、サージが発生した場合ダイオードの接合部において破壊が生じるのを回避できないという問題が残る。   Therefore, when such a high voltage diode is incorporated in a system LSI, a multilayer wiring structure is used, and the wiring to the high voltage diode is separated from the surface of the semiconductor substrate so that the upper layer or the uppermost layer of the multilayer wiring structure is separated. A countermeasure for making a connection between the wiring layer and the diode by a deep via plug has been studied. However, the upper or uppermost wiring layer has a problem that the degree of freedom of the wiring layout is small, and even if such measures are taken, it cannot be avoided that destruction occurs at the diode junction when a surge occurs. The problem remains.

すなわち高耐圧ダイオードにおいては逆耐圧電圧を確保すべく、アノードを構成するp型ウェルの不純物濃度を通常のダイオードよりも低くしており、従って定格以上の電圧が、例えばサージなどにより印加された場合には、接合部は破壊されてしまう。接合部が破壊されるとダイオードは断線したりあるいは導通したままになったりして、ダイオードとしての機能を果たさない。さらにこのようにして破壊された接合部は、高電圧が解除された後でも回復することがない。   That is, in a high breakdown voltage diode, in order to ensure a reverse breakdown voltage, the impurity concentration of the p-type well constituting the anode is made lower than that of a normal diode, and therefore a voltage exceeding the rating is applied by, for example, a surge or the like. In some cases, the joint is destroyed. When the junction is destroyed, the diode is disconnected or remains conductive, and does not function as a diode. Further, the joint portion destroyed in this way does not recover even after the high voltage is released.

そこでこのような高耐圧ダイオードにいて、さらにサージ電圧耐性を持たせるような場合には、設計により定格より高い耐圧を持たせる他なく、不純物濃度を薄くしてかつ素子サイズを増大させるなどの対策や、接合を深くするための特殊な対策が必要となり、大きなコストアップ要因となる。   Therefore, in the case of such a high voltage diode, if it is to have surge voltage tolerance, it can have a withstand voltage higher than the rated voltage by design, and measures such as reducing the impurity concentration and increasing the element size. In addition, special measures are required to deepen the bonding, which causes a significant cost increase.

一実施形態による半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板中に形成された第1の導電型の第1の拡散領域と、前記第1の拡散領域中に形成された、前記第1の導電型と逆導電型である第2の導電型の第2の拡散領域と、前記第2の拡散領域中に形成された、前記第1の導電型の第3の拡散領域と、前記半導体基板上に形成され、第1の電圧が供給されて前記第2の拡散領域に接続される第1の配線パターンと、前記半導体基板上に形成され、前記第1の電圧よりも高い第2電圧を供給されて前記第3の拡散領域に接続される第2の配線パターンと、を含み、前記第2および第3の拡散領域はpn接合によりダイオードを形成し、前記第2の拡散領域と前記第2の配線パターンとの間に、平面視で前記第2の配線パターンと交差し、前記第1の電圧が供給される導電パターンを設ける。 A semiconductor device according to an embodiment includes a semiconductor substrate, a first diffusion region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate, and the first conductivity formed in the first diffusion region. A second diffusion region of a second conductivity type opposite to the mold, a third diffusion region of the first conductivity type formed in the second diffusion region, and the semiconductor substrate is formed on the first wiring pattern in which the first voltage is connected to said second diffusion region is supplied, the formed on a semiconductor substrate, wherein the higher than first voltage second voltage is supplied anda second wiring pattern that will be connected to the third diffusion region, said second and third diffusion regions form a diode by pn junction, the said second diffusion region first Between the second wiring pattern and the second wiring pattern in plan view. First voltage is provided a conductive pattern to be supplied.

上記実施形態によれば、高耐圧を有し、かつ定格を超えるサージ電圧が入来した場合でもpn接合の破壊を回避できる高耐圧ダイオードが得られる。   According to the above embodiment, a high breakdown voltage diode having a high breakdown voltage and capable of avoiding the breakdown of the pn junction even when a surge voltage exceeding the rating comes in is obtained.

第1の実施形態による高耐圧ダイオードの構成を示す断面図および平面図である。It is sectional drawing and a top view which show the structure of the high voltage | pressure-resistant diode by 1st Embodiment. 遮蔽電極幅と図1の高耐圧ダイオードの耐圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a shielding electrode width and the proof pressure of the high voltage | pressure-resistant diode of FIG. 比較例による高耐圧ダイオードの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the high voltage | pressure-resistant diode by a comparative example. 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その1)である。FIG. 2 is a diagram (part 1) for explaining a manufacturing process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その2)である。FIG. 3 is a diagram (No. 2) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その3)である。FIG. 8 is a diagram (No. 3) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その4)である。FIG. 4 is a diagram (No. 4) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その5)である。FIG. 7 is a diagram (No. 5) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その6)である。FIG. 6 is a view (No. 6) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その7)である。FIG. 7 is a view (No. 7) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その8)である。FIG. 8 is a view (No. 8) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その9)である。FIG. 9 is a diagram (No. 9) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その10)である。FIG. 10 is a diagram (No. 10) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その11)である。FIG. 11 is a diagram (No. 11) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その12)である。FIG. 12 is a diagram (No. 12) for explaining the production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その13)である。FIG. 13 is a view (No. 13) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その14)である。FIG. 14 is a view (No. 14) for explaining the production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その15)である。FIG. 15 is a view (No. 15) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その16)である。FIG. 16 is a view (No. 16) for explaining a production step of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その17)である。It is FIG. (17) explaining the manufacturing process of the high voltage | pressure-resistant diode of FIG. 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その18)である。It is FIG. (18) explaining the manufacturing process of the high voltage | pressure-resistant diode of FIG. 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その19)である。FIG. 19 is a view (No. 19) for explaining a production step of the high voltage diode of FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その20)である。FIG. 20 is a view (No. 20) for explaining the production process of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その21)である。FIG. 22 is a view (No. 21) for explaining a production step of the high voltage diode in FIG. 1; 図1の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その22)である。FIG. 22 is a view (No. 22) for explaining the production process of the high voltage diode in FIG. 1; 第2の実施形態による高耐圧ダイオードの構成を示す断面図および平面図である。It is sectional drawing and a top view which show the structure of the high voltage | pressure-resistant diode by 2nd Embodiment. 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その1)である。FIG. 27 is a diagram (No. 1) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その2)である。FIG. 27 is a second diagram for explaining the manufacturing process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その3)である。FIG. 27 is a diagram (No. 3) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その4)である。FIG. 27 is a diagram (No. 4) for explaining the production process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その5)である。FIG. 27 is a diagram (No. 5) for explaining a manufacturing process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その6)である。FIG. 27 is a diagram (No. 6) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その7)である。FIG. 27 is a view (No. 7) for explaining a production step of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その8)である。FIG. 27 is a diagram (No. 8) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その9)である。FIG. 27 is a diagram (No. 9) for explaining a manufacturing process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その10)である。FIG. 27 is a view (No. 10) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その11)である。FIG. 27 is a diagram (No. 11) for explaining a production process of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その12)である。FIG. 27 is a view (No. 12) for explaining a production step of the high voltage diode in FIG. 26; 図26の高耐圧ダイオードの製造工程を説明する図(その13)である。FIG. 27 is a view (No. 13) for explaining a production step of the high voltage diode in FIG. 26; 第3の実施形態による駆動回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the drive circuit by 3rd Embodiment. 第4の実施形態による高耐圧ダイオードの構成を示す断面図および平面図である。It is sectional drawing and a top view which show the structure of the high voltage | pressure-resistant diode by 4th Embodiment.

[第1の実施形態]
図1の(A)図(以下、図1(A)と記す)は、第1の実施形態による半導体装置20の構成を示す断面図、図1の(B)図(以下、図1(B)と記す)は図1(A)の断面図に対応した平面図である。図1(A)の断面図は図1(B)の平面図中、線1−1'に沿った断面を示している。
[First Embodiment]
1A (hereinafter referred to as FIG. 1A) is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device 20 according to the first embodiment, and FIG. 1B is a diagram (hereinafter referred to as FIG. 1B). Is a plan view corresponding to the cross-sectional view of FIG. The cross-sectional view of FIG. 1A shows a cross section taken along line 1-1 ′ in the plan view of FIG.

前記半導体装置20は高耐圧ダイオードであり、図示の例では42Vの逆方向耐圧を有している。ただし本発明はかかる特定の規格や動作電圧に限定されるものではない。   The semiconductor device 20 is a high breakdown voltage diode, and has a reverse breakdown voltage of 42 V in the illustrated example. However, the present invention is not limited to such specific standards and operating voltages.

図1(A),(B)を参照するに、前記半導体装置20はシリコン基板21上に形成されており、n型の第1の拡散領域21Aと、平面視で前記第1の拡散領域21Aに含まれるように形成された、p型の第2の拡散領域21Bと、平面視で前記第2の拡散領域21Bに含まれるように形成されたn型の第3の拡散領域21Cとを含む。   1A and 1B, the semiconductor device 20 is formed on a silicon substrate 21, and includes an n-type first diffusion region 21A and the first diffusion region 21A in plan view. P-type second diffusion region 21B formed so as to be included in the region, and n-type third diffusion region 21C formed so as to be included in the second diffusion region 21B in plan view. .

図示の例では前記第1の拡散領域21Aは、例えば、平面視で一辺が35μmの正方形を有し、断面図で6μmの深さを有し、P(リン)により6×1016cm-3の不純物濃度にドープされている。一方、前記第2の拡散領域21Bは、例えば、平面視で一辺が23μmの正方形を有し、断面図で2.3μmの深さを有し、B(ボロン)により1×1017cm-3の不純物濃度にドープされている。さらに前記第3の拡散領域21Cは、例えば、平面視で一辺が15μmの正方形を有し、断面図で0.35μmの深さを有し、P(リン)により1.2×1017cm-3の不純物濃度にドープされている。ここで前記第2の拡散領域21Bは高耐圧ダイオード20のアノードを構成し、前記第3の拡散領域21Cは高耐圧ダイオード20のカソードを構成する。また拡散領域21Aは前記高耐圧ダイオード20を囲む遮蔽層を形成する。 In the illustrated example, the first diffusion region 21A has, for example, a square having a side of 35 μm in a plan view, a depth of 6 μm in a cross-sectional view, and 6 × 10 16 cm −3 by P (phosphorus). It is doped with an impurity concentration of. On the other hand, the second diffusion region 21B has, for example, a square having a side of 23 μm in a plan view, a depth of 2.3 μm in a sectional view, and 1 × 10 17 cm −3 by B (boron). It is doped with an impurity concentration of. Further, the third diffusion region 21C has, for example, a square having a side of 15 μm in a plan view, a depth of 0.35 μm in a sectional view, and 1.2 × 10 17 cm by P (phosphorus). Doped to 3 impurity concentration. Here, the second diffusion region 21 </ b> B constitutes the anode of the high voltage diode 20, and the third diffusion region 21 </ b> C constitutes the cathode of the high voltage diode 20. The diffusion region 21 </ b> A forms a shielding layer surrounding the high voltage diode 20.

前記シリコン基板21の表面には、STI型の素子分離領域21Iが前記第1および第2の拡散領域21Aおよび21Bを覆うように例えば0.38μmの厚さに形成されており、前記第3の拡散領域21Cは前記素子分離領域21Iに形成された開口部に形成されている。   On the surface of the silicon substrate 21, an STI type element isolation region 21I is formed to a thickness of, for example, 0.38 μm so as to cover the first and second diffusion regions 21A and 21B. The diffusion region 21C is formed in an opening formed in the element isolation region 21I.

前記シリコン基板21上には層間絶縁膜22を介して第1層目の配線層M1を含む層間絶縁膜23形成されており、前記第1層目の配線層M1には例えば接地電圧(0V)が供給される配線パターン23A,アノード電圧が供給される配線パターン23Bおよび23G、および高電圧のカソード電圧を供給される接続パッド23Cが含まれている。後の実施形態でも説明するように、配線パターン23Aと23Bとは短絡される場合もある。   An interlayer insulating film 23 including a first wiring layer M1 is formed on the silicon substrate 21 via an interlayer insulating film 22, and the first wiring layer M1 has, for example, a ground voltage (0 V). Is provided, wiring patterns 23B and 23G to which an anode voltage is supplied, and connection pads 23C to which a high cathode voltage is supplied. As will be described later, the wiring patterns 23A and 23B may be short-circuited.

前記配線パターン23Aは前記第1の拡散領域21Aに前記素子分離領域21Iに形成された第1の開口部においてビアプラグ22Vを介して接続され、前記第1の拡散領域21Aの表面には、前記ビアプラグ22Vとの電気接続のため、n型のコンタクト領域21Aとシリサイド層21Aとが順次形成されている。図1(B)の平面図よりわかるように前記ビアプラグ22VAは前記第1の拡散領域21Aに、前記第2の拡散領域21Bを囲むように多数配置され、接触抵抗の低減が図られている。またこれに伴って前記シリサイド層21Asも、前記第2の拡散領域21Bを囲むように形成されている。図1(B)の平面図において素子分離領域21Iおよび前記シリサイド層21Asは簡単のため図示していない。なお前記配線パターン23Aに印加される電圧は接地電圧には限定されず、例えば前記配線パターン23Bと短絡することにより配線パターン23Bと同じアノード電圧を供給することも可能である。 The wiring pattern 23A is connected through the via plug 22V A in a first opening formed in the device isolation region 21I in the first diffusion region 21A, wherein the surface of the first diffusion region 21A, the for electrical connection to the via plug 22V a, and the n + -type contact region 21A C and the silicide layer 21A S are sequentially formed. As can be seen from the plan view of FIG. 1B, a large number of via plugs 22V A are arranged in the first diffusion region 21A so as to surround the second diffusion region 21B, thereby reducing the contact resistance. . Accordingly, the silicide layer 21As is also formed so as to surround the second diffusion region 21B. In the plan view of FIG. 1B, the element isolation region 21I and the silicide layer 21As are not shown for simplicity. The voltage applied to the wiring pattern 23A is not limited to the ground voltage. For example, the same anode voltage as that of the wiring pattern 23B can be supplied by short-circuiting the wiring pattern 23B.

さらに前記配線パターン23Bは前記第2の拡散領域21Bに前記素子分離領域21Iに形成された第2の開口部においてビアプラグ22Vを介して接続され、前記第2の拡散領域21Bの表面には、前記ビアプラグ22Vとの電気接続のため、p型のコンタクト領域21Bとシリサイド層21Bとが順次形成されている。図1(B)の平面図よりわかるように前記ビアプラグ22Vは前記第2の拡散領域21Bに、前記第3の拡散領域21Cを囲むように多数配置され、接触抵抗の低減が図られている。またこれに伴って前記シリサイド層21Bも、前記第3の拡散領域21Cを囲む略U字型形状部分を含むように形成されている。図1(B)の平面図においても前記素子分離領域21Iおよび前記シリサイド層21Bは、簡単のため図示していない。 Further, the wiring pattern 23B is connected to the second diffusion region 21B via a via plug 22V B in a second opening formed in the element isolation region 21I. On the surface of the second diffusion region 21B, the via plug 22V B and for electrical connection, and a p + -type contact region 21B C and the silicide layer 21B S are sequentially formed. The via plug 22V B is the second diffusion region 21B as seen from a plan view in FIG. 1 (B), the third is arranged numerous so as to surround the diffusion region 21C, the reduction of the contact resistance is achieved . Also, the silicide layer 21B S Along with this is also formed to include a substantially U-shaped portion surrounding said third diffusion region 21C. The device isolation region 21I and the silicide layer 21B S also in the plan view of FIG. 1 (B), not shown for simplicity.

さらに前記接続パッド23Cは前記第3の拡散領域21Cに前記素子分離領域21Iに形成された第3の開口部においてビアプラグ22Vを介して接続され、前記第2の拡散領域21Cの表面には、前記ビアプラグ22Vとの電気接続のため、n型のコンタクト領域21Cとシリサイド層21Cとが順次形成されている。これらのコンタクト領域21Cとシリサイド層21Csは、前記カソード21Cを囲む側壁絶縁膜21SWにより囲まれて形成されており、周囲の素子分離領域21Iとは前記側壁絶縁膜21SWにより分離されている。 It is further connected the connection pad 23C via the via plug 22V C in the third opening that is formed in the device isolation region 21I in the third diffusion region 21C, the surface of the second diffusion region 21C is the via plug 22V C and for electrical connection, and the n + -type contact region 21C C and the silicide layer 21C S are sequentially formed. The contact region 21C C and the silicide layer 21Cs are formed by being surrounded by a sidewall insulating film 21SW A surrounding the cathode 21C, and are separated from the surrounding element isolation region 21I by the sidewall insulating film 21SW A. .

図1(B)の平面図よりわかるように前記ビアプラグ22Vは前記第3の拡散領域21Cに、例えば格子状に多数配置され、接触抵抗の低減が図られている。図1(B)の平面図において前記素子分離領域21Iおよびシリサイド層21Csは簡単のため図示していない。 As can be seen from the plan view of FIG. 1B, a large number of the via plugs 22V C are arranged in the third diffusion region 21C, for example, in a lattice shape to reduce the contact resistance. In the plan view of FIG. 1B, the element isolation region 21I and the silicide layer 21Cs are not shown for simplicity.

さらに前記配線層M1は、前記層間絶縁膜23中に前記第2の拡散領域21Bから素子分離領域21Iおよび第1層目の層間絶縁膜22を隔てて形成され図1(B)の平面図よりわかるように前記配線パターン23Bから分岐した導電パターン23Gを含み、図示の例では前記導電パターン23Gは、前記第3の拡散領域21Cの四辺のうち、前記配線パターン23BのU字型部が囲む三辺の残りの一辺を閉じるように、前記U字型配線パターン23BのU字部を架橋して形成されている。   Further, the wiring layer M1 is formed in the interlayer insulating film 23 with the element isolation region 21I and the first-layer interlayer insulating film 22 separated from the second diffusion region 21B, as seen from the plan view of FIG. As can be seen, a conductive pattern 23G branched from the wiring pattern 23B is included. In the example shown in the figure, the conductive pattern 23G includes three sides surrounded by the U-shaped portion of the wiring pattern 23B among the four sides of the third diffusion region 21C. The U-shaped part of the U-shaped wiring pattern 23B is bridged so as to close the remaining one side.

さらに前記層間絶縁膜23上には層間絶縁膜24が形成され、前記層間絶縁膜24中には、例えば+42Vの高電圧を供給される電源配線パターン24Aを含む第2層目の配線層M2が形成されている。   Further, an interlayer insulating film 24 is formed on the interlayer insulating film 23, and a second wiring layer M2 including a power supply wiring pattern 24A supplied with a high voltage of, for example, + 42V is formed in the interlayer insulating film 24. Is formed.

前記電源配線パターン24Aは前記接続パッド23Cに、前記層間絶縁膜23中に形成された複数のビアプラグ24Vにより電気的に接続されており、その際図1(A)の断面図に示すように前記配線パターン24Aは前記導電パターン23Gの上方を横切って延在していることに注意すべきである。図示の例では図1(B)の平面図に示すように前記配線パターン24Aは前記第3の拡散領域21Cから、平面視において前記配線パターン23Aと配線パターン23Bの間を、これらに平行に延在しており、前記導電パターン23Gの上方を横切っている。 Said power supply wiring patterns 24A to the connection pad 23C, the interlayer insulating film are electrically connected by a plurality of via plugs 24V A formed in 23, as shown in the sectional view of that time Figure 1 (A) It should be noted that the wiring pattern 24A extends across the conductive pattern 23G. In the illustrated example, as shown in the plan view of FIG. 1B, the wiring pattern 24A extends in parallel between the wiring pattern 23A and the wiring pattern 23B from the third diffusion region 21C in plan view. And crosses over the conductive pattern 23G.

図1のダイオード20では、前記第2の拡散領域21Bの不純物濃度を1×1017cm-3以下に抑制しており、これにより高電圧が印加される第3の拡散領域21Cとの間に形成される空乏層の厚さが増大する結果、例えば+42Vである前記電源電圧に対する逆耐圧が確保されている。またこれに伴って前記第2の拡散領域21Bは空乏層の拡がりに対応した十分な厚さを有している。 In the diode 20 of FIG. 1, the impurity concentration of the second diffusion region 21B is suppressed to 1 × 10 17 cm −3 or less, so that a high voltage is applied between the third diffusion region 21C and the third diffusion region 21C. As a result of an increase in the thickness of the depletion layer formed, a reverse breakdown voltage against the power supply voltage of, for example, + 42V is ensured. Accordingly, the second diffusion region 21B has a sufficient thickness corresponding to the spread of the depletion layer.

一方本実施形態による高耐圧ダイオード20では、前記配線パターン24A上の高電圧に伴う電界により、前記第2の拡散領域の表面に、前記配線パターン24Aに沿って、反転領域INVが形成される可能性があることに注意すべきである。また本実施形態による高耐圧ダイオード20では、かかる反転領域INVは、前記導電パターン23Gの直下においては前記配線パターン24Aの電界が遮蔽されるため形成が抑制され、その結果、導電パターン23Gにより左右二つの部分に分断されていることに注意すべきである。このため、本実施形態の高耐圧ダイオード20において配線パターン24Aに高電圧が印加されても、その高電圧がダイオードの定格内である限り、かかる反転領域INVを介してn型拡散領域21Cが外側のn型拡散領域21Aに短絡することはない。   On the other hand, in the high voltage diode 20 according to the present embodiment, an inversion region INV can be formed along the wiring pattern 24A on the surface of the second diffusion region by an electric field accompanying a high voltage on the wiring pattern 24A. It should be noted that there is sex. In the high breakdown voltage diode 20 according to the present embodiment, the inversion region INV is suppressed from being formed because the electric field of the wiring pattern 24A is shielded immediately below the conductive pattern 23G. As a result, the conductive pattern 23G Note that it is divided into two parts. For this reason, even if a high voltage is applied to the wiring pattern 24A in the high breakdown voltage diode 20 of the present embodiment, the n-type diffusion region 21C is outside through the inversion region INV as long as the high voltage is within the rating of the diode. There is no short circuit to the n-type diffusion region 21A.

一方、前記遮蔽電極パターン23Gは、n型の拡散領域21A,21Cおよびp型の拡散領域21Bとともに寄生MOSトランジスタを構成し、前記導電パターン23Gの幅を適当に設定することにより、前記配線パターン24Aに印加された電圧が例えばサージなどにより所定値を超えた場合に前記寄生MOSトランジスタが導通するように設定することができる。このように構成された高耐圧ダイオード20は、規格値を超える高電圧が印加された場合でも、このように寄生MOSトランジスタを導通させることにより放電路を形成することができ、拡散領域21Bと拡散領域21Cとの間のpn接合の、回復不可能な破壊を回避することが可能である。なお前記第1の拡散領域21Aに流れた放電電流は、接地電極パターン23Aを介して接地され、あるいは外部電源により吸収される。   On the other hand, the shield electrode pattern 23G constitutes a parasitic MOS transistor together with the n-type diffusion regions 21A and 21C and the p-type diffusion region 21B, and the wiring pattern 24A is set by appropriately setting the width of the conductive pattern 23G. The parasitic MOS transistor can be set to be conductive when the voltage applied to the voltage exceeds a predetermined value due to, for example, a surge. The high breakdown voltage diode 20 configured in this way can form a discharge path by conducting the parasitic MOS transistor in this way even when a high voltage exceeding the standard value is applied, and the diffusion region 21B and the diffusion region can be formed. It is possible to avoid irreparable breakdown of the pn junction with the region 21C. The discharge current flowing through the first diffusion region 21A is grounded via the ground electrode pattern 23A or absorbed by an external power source.

図2は、図1の高耐圧ダイオード20における前記導電パターン23Gの幅とその耐圧との関係を示すグラフである。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the width of the conductive pattern 23G and its breakdown voltage in the high breakdown voltage diode 20 of FIG.

図2を参照するに、ダイオード20は42Vの定格電圧であるところ、前記導電パターン23Gとして幅Lが0.3μmのものを設けた場合、前記pn接合が破壊される素子耐圧が約46Vであったところ、前記幅Lを1.9μmまで増加させると、素子耐圧も約67Vまで増大することがわかる。   Referring to FIG. 2, the diode 20 has a rated voltage of 42V. When the conductive pattern 23G having a width L of 0.3 μm is provided, the element breakdown voltage at which the pn junction is broken is about 46V. As can be seen, when the width L is increased to 1.9 μm, the device breakdown voltage increases to about 67V.

これに対し図3は、本実施形態の比較例による高耐圧ダイオード30の例を示す断面図である。比較のため、図3中において先の図1と対応する部分には同一の参照符号を付している。   In contrast, FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a high voltage diode 30 according to a comparative example of the present embodiment. For comparison, the same reference numerals in FIG. 3 denote parts corresponding to those in FIG.

図3を参照するに、本比較例は前記図1の高耐圧ダイオード20において前記導電パターン23Gを省略しており、さらに図1の配線パターン24Aに高電圧が印加された場合に前記第2の拡散領域21Bの表面に反転層INVが形成されて放電電流が流れてしまう問題を回避するため、高電圧が印加される配線パターン25Aを、第3層目の配線層M3中に形成している。このため第2層目の配線層M2においては配線パターン24Aのかわりに接続パッド24Bが設けられ、前記層間絶縁膜23上にはビアプラグ24Vが形成された層間絶縁膜24が形成され、前記配線パターン25Aは前記層間絶縁膜24の次の層間絶縁膜25中に形成される。前記配線パターン25Aは前記ビアプラグ24Vを介して前記接続パッド25Bにコンタクトしている。しかしかかる構成では配線パターン25Aを基板21の表面から離間して形成するために多数の層間絶縁膜を積層した多層配線構造が必要になり、ダイオード30のサイズが増大してしまう問題や、配線の自由度が少なく、設計が困難になるなどの問題が生じる。 Referring to FIG. 3, in the present comparative example, the conductive pattern 23G is omitted from the high breakdown voltage diode 20 of FIG. 1, and when the high voltage is applied to the wiring pattern 24A of FIG. In order to avoid the problem that the inversion layer INV is formed on the surface of the diffusion region 21B and the discharge current flows, a wiring pattern 25A to which a high voltage is applied is formed in the third wiring layer M3. . Connection pads 24B are provided in place of the wiring pattern 24A in the wiring layer M2 of the for the second layer, the interlayer insulating film 23 interlayer insulating film 24 via plug 24V A is formed on is formed, said wiring The pattern 25 A is formed in the interlayer insulating film 25 next to the interlayer insulating film 24. The wiring pattern 25A is in contact with the connection pads 25B through the via plug 24V A. However, such a configuration requires a multilayer wiring structure in which a large number of interlayer insulating films are laminated in order to form the wiring pattern 25A away from the surface of the substrate 21, and the size of the diode 30 increases, There are problems such as a low degree of freedom and difficulty in design.

さらにかかる構成では、このようにして第2の拡散領域21Bの表面に形成される反転層INVを介した放電電流経路が形成されないため、前記配線パターン25Aにサージが入来すると前記第2の拡散領域21Bと第3の拡散領域21Cに非常に大きな電界が発生し、pn接合が破壊されやすい問題が生じる。このため、図3の比較例ではpn接合近傍に形成される空乏層の電界を緩和させるべく、拡散領域21B,21Cの不純物濃度を下げて空乏層の厚さを増大させるとともに空乏層が収まるように拡散領域21B,21Cの厚さを増大させている。しかし、かかる構成ではダイオード30のサイズがさらに増大してしまい、コストが増大する問題点を有している。またかかる構成では拡散領域21B,21Cの厚さが増大するため、ダイオードの寄生抵抗も増大してしまう。   Further, in such a configuration, since a discharge current path via the inversion layer INV formed on the surface of the second diffusion region 21B is not formed in this way, when a surge enters the wiring pattern 25A, the second diffusion is performed. A very large electric field is generated in the region 21B and the third diffusion region 21C, causing a problem that the pn junction is easily broken. For this reason, in the comparative example of FIG. 3, in order to reduce the electric field of the depletion layer formed in the vicinity of the pn junction, the impurity concentration of the diffusion regions 21B and 21C is decreased to increase the thickness of the depletion layer and to accommodate the depletion layer. In addition, the thickness of the diffusion regions 21B and 21C is increased. However, such a configuration has a problem that the size of the diode 30 further increases and the cost increases. In such a configuration, since the thickness of the diffusion regions 21B and 21C increases, the parasitic resistance of the diode also increases.

これに対し図1の高耐圧ダイオード20においては前記導電パターン23Gを第2の拡散領域の表面近くに配置することで、素子サイズを増大させることなく、通常の状態では反転層INVによる放電電流経路が遮断されていて、所定の高電圧での耐圧が確保されているが、サージなどの定格を超えた高電圧が入来した場合にはこの放電経路が閉じて放電電流が流れるように構成することにより、前記第2および第3の拡散領域21B,21Cが形成するpn接合が保護される。すなわち本実施形態によれば、小型で安価でありながら、高い信頼性を有し、寄生抵抗の低い高耐圧ダイオードを構成することができる。   On the other hand, in the high breakdown voltage diode 20 of FIG. 1, by disposing the conductive pattern 23G near the surface of the second diffusion region, the discharge current path by the inversion layer INV in a normal state without increasing the element size. However, when a high voltage exceeding the rated voltage such as surge comes in, this discharge path is closed and the discharge current flows. This protects the pn junction formed by the second and third diffusion regions 21B and 21C. That is, according to the present embodiment, it is possible to configure a high voltage diode having high reliability and low parasitic resistance while being small and inexpensive.

以下、図1の高耐圧ダイオード20を含む半導体装置の製造方法を、図4〜図25を参照しながら説明する。ただし、図1〜図19の各々において、(B)は平面図を、(A)は前記(B)の平面図中、線L−L'に沿った断面図を表す。   Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device including the high voltage diode 20 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. However, in each of FIGS. 1-19, (B) represents a plan view, and (A) represents a cross-sectional view along line LL ′ in the plan view of (B).

図4(A),(B)を参照するに、まずp型で例えば比抵抗が10Ωcmのシリコン基板を前記シリコン基板21として用意し、その表面を熱酸化することで、保護酸化膜21Oxを、前記シリコン基板21の表面を覆って例えば10nm程度の膜厚に形成する。なお図示の例では前記シリコン基板21上には、形成したい前記高耐圧ダイオード20のための基板領域20Aが、同時に形成されるnチャネルMOSトランジスタ20NMOSおよびpチャネルMOSトランジスタ20PMOSのための基板領域20B,20Cとともに、確保されている。   4A and 4B, first, a p-type silicon substrate having a specific resistance of 10 Ωcm, for example, is prepared as the silicon substrate 21, and the surface thereof is thermally oxidized to form a protective oxide film 21Ox. A surface of the silicon substrate 21 is covered and formed to a thickness of about 10 nm, for example. In the illustrated example, a substrate region 20A for the high breakdown voltage diode 20 to be formed is formed on the silicon substrate 21. The substrate region 20B for the n-channel MOS transistor 20NMOS and the p-channel MOS transistor 20PMOS that are formed simultaneously. It is secured together with 20C.

次に図5(A),(B)の工程において前記シリコン基板21上に前記保護酸化膜21Oxを覆ってレジストパターンRを形成し、これをフォトリソグラフィによりパターニングして、前記基板領域20Aにおいて前記保護酸化膜21Oxを露出するレジスト開口部RAを形成する。他の基板領域20B,20Cでは前記レジストパターンRは、前記シリコン基板21の表面を覆っている。一例によれば前記レジスト開口部RAは、例えば一辺が35μmの正方形を有している。なお図5(B)の平面図では、前記レジストパターンRおよび保護酸化膜21Oxの図示は省略していることに注意すべきである。 Next FIG. 5 (A), the patterned by the protective covering oxide film 21Ox to form a resist pattern R 1, which photolithography on the silicon substrate 21 in the step of (B), in the substrate region 20A A resist opening R 1 A exposing the protective oxide film 21Ox is formed. Other substrate areas 20B, the resist pattern R 1 in 20C covers the surface of the silicon substrate 21. According to an example, the resist opening R 1 A has a square shape with a side of 35 μm, for example. In yet a plan view of FIG. 5 (B), illustration of the resist pattern R 1 and the protective oxide film 21Ox should be noted that it is omitted.

さらに図5(A),(B)の工程では前記レジストパターンRをマスクにP+(リンイオン)を前記シリコン基板21中に、前記レジスト開口部RAに対応して、例えば2MeVの加速電圧下、2.43×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する。その結果、前記シリコン基板21中には、前記リンイオンが活性化された場合、前記第1の拡散領域21Aとしてn型ウェルが、一辺が例えば約35μmの略正方形の平面形状で、約6nmの深さに形成される。 Further, in the steps of FIGS. 5A and 5B, an acceleration voltage of, for example, 2 MeV corresponding to the resist opening R 1 A in the silicon substrate 21 with P + (phosphorus ions) using the resist pattern R 1 as a mask. Below, ions are implanted at a dose of 2.43 × 10 13 cm −2 . As a result, in the silicon substrate 21, when the phosphorus ions are activated, an n-type well as the first diffusion region 21A has a substantially square planar shape with a side of, for example, about 35 μm and a depth of about 6 nm. Formed.

次に図6(A),(B)の工程において前記シリコン基板21上に前記保護酸化膜21Oxを覆ってレジストパターンRを形成し、これをフォトリソグラフィによりパターニングして、前記基板領域20Aにおいて前記保護酸化膜21Oxを露出するレジスト開口部RAを、平面視で先に形成された第1の拡散領域21Aの内側に形成する。なお他の基板領域20B,20Cでは前記レジストパターンRは、前記レジストパターンRと同様に、前記シリコン基板21の表面を覆っている。一例によれば前記レジスト開口部RAは、例えば一辺が23μmの正方形を有している。なお図6(B)の平面図でも、前記レジストパターンRおよび保護酸化膜21Oxの図示は省略されていることに注意すべきである。 Next FIG. 6 (A), the patterned by the protective covering oxide film 21Ox to form a resist pattern R 2, which photolithography on the silicon substrate 21 in the step of (B), in the substrate region 20A A resist opening R 2 A exposing the protective oxide film 21Ox is formed inside the first diffusion region 21A previously formed in plan view. Still other substrate areas 20B, the resist pattern R 2 in 20C, like the resist pattern R 1, covering the surface of the silicon substrate 21. For example, the resist opening R 2 A has a square shape with a side of 23 μm, for example. Note also in plan view in FIG. 6 (B), illustration of the resist pattern R 2 and the protective oxide film 21Ox should be noted that it is omitted.

さらに図6(A),(B)の工程では前記レジストパターンRをマスクにB+(ボロンイオン)を前記シリコン基板21中に、前記レジスト開口部RAに対応して、例えば1.6MeVの加速電圧下、1.3×1013cm-2のドーズ量で、また800keVの加速電圧下、5×1012cm-2のドーズ量で、また120keVの加速電圧下、9.0×1012cm-2のドーズ量でイオン注入し、さらにP+(リンイオン)を例えば40keVの加速電圧下、6.0×1012cm-2のドーズ量で、イオン注入する。その結果、前記シリコン基板21中には、前記ボロンイオンおよびリンイオンが活性化された場合、一辺が約23μmの略正方形の平面形状で、深さが約2.3μmのp型拡散領域が、前記第2の拡散領域21Bとして形成され、さらに前記拡散領域21Bの上部に、前記拡散領域21Bと同じ平面形状を有するn型の第3の拡散領域21Cが、約0.35μmの深さに形成される。先にも説明したように、前記拡散領域21Bは前記高耐圧ダイオード20のアノードを構成し、一方前記拡散領域21Cは前記高耐圧ダイオード20のカソードを構成する。なお図6(B)の平面図では、下側の拡散領域21Bは上側の拡散領域12Cに重なっていて見えていない。 Furthermore FIG. 6 (A), the a mask the resist pattern R 2 is in the process of (B) B + (boron ions) into the silicon substrate 21, in correspondence to the resist opening portion R 2 A, for example 1.6MeV Under an acceleration voltage of 1.3 × 10 13 cm −2 , under an acceleration voltage of 800 keV, at a dose of 5 × 10 12 cm −2 and under an acceleration voltage of 120 keV, 9.0 × 10 Ions are implanted at a dose of 12 cm −2 , and P + (phosphorus ions) are further implanted at a dose of 6.0 × 10 12 cm −2 under an acceleration voltage of 40 keV, for example. As a result, in the silicon substrate 21, when the boron ions and phosphorus ions are activated, a p-type diffusion region having a substantially square planar shape having a side of about 23 μm and a depth of about 2.3 μm is formed. An n-type third diffusion region 21C formed as the second diffusion region 21B and having the same planar shape as the diffusion region 21B is formed at a depth of about 0.35 μm above the diffusion region 21B. The As described above, the diffusion region 21 </ b> B constitutes the anode of the high voltage diode 20, while the diffusion region 21 </ b> C constitutes the cathode of the high voltage diode 20. In the plan view of FIG. 6B, the lower diffusion region 21B overlaps with the upper diffusion region 12C and is not visible.

次に図7(A),(B)の工程において前記保護酸化膜21Oxがウェットエッチングにより除去され、新たな保護酸化膜21POxが前記シリコン基板21の表面に、900℃での熱酸化処理により、例えば15nmの膜厚に形成される。図7(B)の平面図でも、前記保護酸化膜21POxの図示は省略されている。   Next, in the steps of FIGS. 7A and 7B, the protective oxide film 21Ox is removed by wet etching, and a new protective oxide film 21POx is formed on the surface of the silicon substrate 21 by thermal oxidation at 900 ° C. For example, it is formed to a film thickness of 15 nm. Also in the plan view of FIG. 7B, the protective oxide film 21POx is not shown.

次に図8(A),(B)の工程において前記保護酸化膜21POx上にシリコン窒化膜(図示せず)が気相成長法により形成され、これをフォトリソグラフィ工程によりパターニングすることにより、前記保護酸化膜21POx上には、次の素子分離領域の形成工程においてマスクとなるシリコン窒化膜パターン21PN〜21PNが形成される。ここで前記シリコン窒化膜パターン21PNは図1の高耐圧ダイオード20のカソード21Cに対応して形成され、一方シリコン窒化膜パターン21PNおよび21PNCは、それぞれ前記高耐圧ダイオード20のアノードコンタクト領域21Bおよびコンタクト領域21Aに対応している。さらに窒化膜パターン21PNは前記基板領域20Bに形成されるnチャネルMOSトランジスタの素子領域に対応しており、窒化膜パターン21PNは前記nチャネルMOSトランジスタのウェルコンタクト領域に対応している。さらに窒化膜パターン21PNは前記基板領域20Cに形成されるpチャネルMOSトランジスタの素子領域に対応しており、窒化膜パターン21PNは前記pチャネルMOSトランジスタのウェルコンタクト領域に対応している。図8(B)の平面図でも、前記保護酸化膜21POxの図示は省略されている。 Next, in the steps of FIGS. 8A and 8B, a silicon nitride film (not shown) is formed on the protective oxide film 21POx by a vapor deposition method, and this is patterned by a photolithography process. on the protective oxide film 21POx, silicon nitride film pattern 21PN a ~21PN G serving as a mask is formed in the step of forming the next element isolation region. Wherein the silicon nitride layer pattern 21PN A is formed corresponding to the cathode 21C of the high voltage diode 20 in Fig. 1, whereas the silicon nitride film pattern 21PN B and 21PNC the anode contact region 21B C of each of the high-voltage diode 20 and it corresponds to the contact region 21A C. Further nitride pattern 21PN D corresponds to the element region of the n-channel MOS transistor formed in the substrate region 20B, the nitride film pattern 21PN E corresponds to the well contact region of the n-channel MOS transistor. Further nitride pattern 21PN F corresponds to the device region of the p-channel MOS transistor formed in the substrate region 20C, the nitride film pattern 21PN G corresponds to the well contact region of the p-channel MOS transistor. In the plan view of FIG. 8B, the protective oxide film 21POx is not shown.

次に図9(A),(B)の工程において前記シリコン窒化膜パターン21PN〜21PNをマスクに前記シリコン基板21をエッチングして深さが例えば約350μmの素子分離溝を形成する。その際、形成される素子分離溝の深さはカソードとなる前記第3の拡散領域21Cの深さよりも深いため、かかる素子分離溝の形成に伴い、前記拡散領域21Cはパターニングされ、前記シリコン窒化膜21PNおよび21PNで覆われている部分のみが残される。 Next FIG. 9 (A), the forming an isolation trench in the silicon nitride layer pattern 21PN A ~21PN G etching the silicon substrate 21 as a mask to a depth, for example, about 350μm in the step (B). At this time, since the depth of the element isolation trench to be formed is deeper than the depth of the third diffusion region 21C serving as the cathode, the diffusion region 21C is patterned along with the formation of the element isolation trench, and the silicon nitride only the portion covered by the film 21PN A and 21PN B is left.

その後、前記図9(A),(B)の工程においては酸化雰囲気中、1100℃の熱処理を行い、素子分離溝の側壁面および底面に露出しているシリコン表面を酸化して、厚さが例えば40nmのシリコン酸化膜を形成し、さらに高密度シリコン酸化膜を高密度プラズマCVD法などにより例えば約700nmの厚さに堆積し、前記素子分離溝を前記シリコン酸化膜で充填する。さらに前記シリコン酸化膜を、前記シリコン窒化膜パターン21PN〜21PNが露出するまで化学機械研磨することにより、前記シリコン基板21上にSTI型の素子分離領域21Iを形成する。 Thereafter, in the steps of FIGS. 9A and 9B, heat treatment is performed at 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere to oxidize the silicon surface exposed on the side wall surface and the bottom surface of the element isolation trench, and the thickness is increased. For example, a 40 nm silicon oxide film is formed, and a high density silicon oxide film is further deposited to a thickness of, for example, about 700 nm by a high density plasma CVD method or the like, and the element isolation trench is filled with the silicon oxide film. Further the silicon oxide film, by the silicon nitride layer pattern 21PN A ~21PN G is chemical mechanical polishing to expose, to form an element isolation region 21I STI-type on the silicon substrate 21.

次に図10(A),(B)の工程において前記シリコン窒化膜パターン21PN〜21PNを、熱リン酸を使ったウェットエッチングにより除去し、さらに前記シリコン基板上に残留しているシリコン酸化膜をHF水溶液により例えば15nmの深さにわたりウェットエッチングし、前記シリコン基板21の表面を露出させる。その後、前記シリコン窒化膜パターン21PN〜21PNをウェットエッチングにより除去する。その結果、前記シリコン窒化膜パターン21PNに対応してパターニングされた前記第3の拡散領域21Cがカソードとして露出され、またアノードコンタクト領域21Bとして、前記第1の拡散領域21Aが、前記カソードを略U字型に囲んで露出される。図10(A),(B)の工程では、前記アノードコンタクト領域21BCには、まだn型の第3の拡散領域21Cが露出されているが、この領域は、後の工程でp型に導電型が変化する。また前記シリコン窒化膜パターン21PNに対応してパターニングされた第1の拡散領域21Aが、前記第2の拡散領域を囲んでコンタクト領域21Aとして露出される。 Next, in the steps of FIGS. 10A and 10B, the silicon nitride film patterns 21PN A to 21PN G are removed by wet etching using hot phosphoric acid, and the silicon oxide remaining on the silicon substrate is removed. The film is wet etched to a depth of, for example, 15 nm with an HF aqueous solution to expose the surface of the silicon substrate 21. Thereafter, the silicon nitride film pattern 21PN A ~21PN G is removed by wet etching. As a result, the patterned in correspondence with the silicon nitride film pattern 21PN A third diffusion region 21C is exposed as a cathode and as an anode contact region 21B C, the first diffusion region 21A is, the cathode It is exposed in a substantially U-shape. In the steps of FIGS. 10A and 10B, the n-type third diffusion region 21C is still exposed in the anode contact region 21BC, but this region is made p-type in a later step. The type changes. The first diffusion region 21A patterned in correspondence to the silicon nitride film pattern 21PN C is exposed as the contact region 21A C surrounds the second diffusion region.

また前記基板領域21Bでは前記nチャネルMOSトランジスタの素子領域20NMOSに対応してシリコン基板21が露出され、さらに前記素子領域20NMOSに形成されるp型ウェルのウェルコンタクト領域21PWに対応してシリコン基板21が露出される。 Also, the substrate region silicon substrate 21 in corresponding to the device region 20NMOS of the n-channel MOS transistor 21B is exposed, further silicon substrate corresponding to the well contact region 21PW C of the p-type well formed in the device region 20NMOS 21 is exposed.

同様に前記基板領域21Cでは前記pチャネルMOSトランジスタの素子領域20PMOSに対応してシリコン基板21が露出され、さらに前記素子領域20PMOSに形成されるn型ウェルのウェルコンタクト領域21NWに対応してシリコン基板21が露出される。 Likewise the silicon substrate 21 substrate region 21C in corresponding to the device region 20PMOS of the p-channel MOS transistor is exposed, further in response to the well contact region 21NW C of the n-type well formed in the element region 20PMOS silicon The substrate 21 is exposed.

次に図11(A),(B)の工程において前記シリコン基板21上に900℃での熱酸化処理により保護酸化膜21POxxを形成し、さらに前記シリコン基板21上に前記基板領域20Bに対応したレジスト開口部RAを有するレジストパターンRを形成する。さらに前記レジストパターンRをマスクにボロン(B+)を420keVの加速電圧下、2.0×1013cm-2のドーズ量および15keVの加速電圧下、4.0×1012cm-2のドーズ量でイオン注入し、さらにリン(P+)を2MeVの加速電圧下、2.0×1013cm-2のドーズ量でイオン注入し、前記基板領域20Bに形成されるnチャネルMOSトランジスタのためのp型ウェル21PWを、前記素子領域21NMOSおよびウェルコンタクト領域21PWcに対応して形成する。 Next, in the steps of FIGS. 11A and 11B, a protective oxide film 21POxx is formed on the silicon substrate 21 by a thermal oxidation process at 900 ° C., and further on the silicon substrate 21 corresponding to the substrate region 20B. A resist pattern R 3 having a resist opening R 3 A is formed. Further, the resist pattern R 3 under the acceleration voltage of 420keV boron (B +) as a mask, 2.0 × 10 13 cm dose -2 and an acceleration voltage of an 15keV, 4.0 × 10 12 dose of cm -2 Then, phosphorus (P +) is ion-implanted at a dose amount of 2.0 × 10 13 cm −2 under an acceleration voltage of 2 MeV to form an n-channel MOS transistor formed in the substrate region 20B. A p-type well 21PW is formed corresponding to the element region 21NMOS and the well contact region 21PWc.

次に図12(A),(B)の工程において前記レジストパターンRを除去し、前記基板領域20A,20Cを新たなレジストパターンRにより覆い、露出している基板領域20Cにリン(P+)を600keVの加速電圧下、2.0×1012cm-2のドーズ量でイオン注入し、さらにボロン(B+)を60keVの加速電圧下、4.9×1012cm-2のドーズ量でイオン注入し、前記基板領域20Cに形成されるpチャネルMOSトランジスタのためのn型ウェル21NWを、前記素子領域21PMOSおよびウェルコンタクト領域21NWに対応して形成する。 Next FIG. 12 (A), the step wherein the resist pattern R 3 is removed in the (B), the substrate region 20A, 20C covered by new resist pattern R 4, phosphorus substrate region 20C which is exposed (P + ) At a dose of 2.0 × 10 12 cm −2 at an acceleration voltage of 600 keV, and boron (B +) at a dose of 4.9 × 10 12 cm −2 at an acceleration voltage of 60 keV. ion implantation, the n-type well 21NW for p-channel MOS transistor formed in the substrate region 20C, are formed in correspondence to the device regions 21PMOS and the well contact region 21NW C.

さらに図12(A),(B)の構造を窒素雰囲気中、1000℃で10秒間の熱処理を行って不純物元素を活性化することにより、前記基板領域20BにnチャネルMOSトランジスタのためのp型ウェル21PWが、また前記基板領域20CにpチャネルMOSトランジスタのためのn型ウェル21NWが、それぞれ形成される。   Further, the structure shown in FIGS. 12A and 12B is heat-treated at 1000 ° C. for 10 seconds in a nitrogen atmosphere to activate the impurity element, whereby the substrate region 20B has a p-type for an n-channel MOS transistor. A well 21PW is formed, and an n-type well 21NW for a p-channel MOS transistor is formed in the substrate region 20C.

なお先の図11(A),(B)は、工程としては熱活性化処理の前の段階に対応し、p型ウェル21PWはまだ形成されていないが、便宜上、このような熱活性化により形成されたp型ウェル21PWが形成された状態を図示している。図11(A),(B)よりわかるように前記レジストパターンRは基板領域20Aおよび20Cのみを覆うものであるため、前記p型ウェル21PWは素子分離領域21Iの下を高耐圧ダイオードに向かって延在し、前記高耐圧ダイオードの外側のn型領域21Aに接するように形成されており、前記基板領域20Aと素子領域21NMOSの間の素子分離領域21Iの下にはチャネルカット領域21ChCが形成されている。 11A and 11B correspond to the stage before the thermal activation process as a process, and the p-type well 21PW has not yet been formed. The state where the formed p-type well 21PW is formed is illustrated. FIG. 11 (A), the order is intended to cover only the resist pattern R 3 substrate region 20A and 20C as seen from (B), the p-type well 21PW is towards the bottom of the device isolation region 21I in the high-voltage diode The channel cut region 21ChC is formed under the element isolation region 21I between the substrate region 20A and the element region 21NMOS, and extends in contact with the n-type region 21A outside the high breakdown voltage diode. Has been.

なお図示はしないが、この工程において、前記シリコン基板上に横型のDMOS(double-diffuse MOS)トランジスタのためのウェルを追加形成し、さらにかかるウェルに当該高耐圧トランジスタの形成を行ってもよい。   Although not shown, in this step, a well for a horizontal DMOS (double-diffuse MOS) transistor may be additionally formed on the silicon substrate, and the high breakdown voltage transistor may be formed in the well.

図12(A),(B)の工程の後、前記レジストパターンRを除去し、さらに前記シリコン酸化膜21POxxをHF水溶液によるウェットエッチングにより除去する。 After FIG. 12 (A), the of the step (B), the resist pattern R 4 is removed, further the silicon oxide film 21POxx is removed by wet etching using HF solution.

さらに図13(A),(B)の工程において前記シリコン基板21の露出部に、ウェット雰囲気中、例えば800℃での熱酸化によりゲート絶縁膜21Goxを、例えば15nm〜20nmの膜厚に形成する。   Further, in the steps of FIGS. 13A and 13B, a gate insulating film 21Gox is formed on the exposed portion of the silicon substrate 21 in a wet atmosphere by thermal oxidation at, for example, 800 ° C. to a thickness of, for example, 15 nm to 20 nm. .

次に図14(A),(B)の工程において前記シリコン基板21上に前記ゲート絶縁膜21Goxを介してポリシリコン膜(図示せず)を約200nmの膜厚に堆積し、これをパターニングすることにより、前記素子領域21NMOSにゲート電極21Gを、また素子領域21PMOSにゲート電極21Gをそれぞれ形成する。 14A and 14B, a polysilicon film (not shown) is deposited to a thickness of about 200 nm on the silicon substrate 21 via the gate insulating film 21Gox and patterned. it allows the device region 21NMOS the gate electrode 21G B, also respectively form the gate electrode 21G C in the element region 21PMOS.

次に図15(A),(B)の工程において前記シリコン基板21上に、前記nチャネルMOSトランジスタの素子領域21NMOS、および前記高耐圧ダイオード20のカソード21C、前記第1の拡散領域21Aのコンタクト領域21A、および前記nチャネルMOSトランジスタの素子領域21NMOS,前記n型ウェル21NWのウェルコンタクト領域21NWcをそれぞれ露出するレジスト開口部RA,RB,RC,RDを有するレジストパターンRを形成し、前記レジストパターンRをマスクにP+を例えば約20keVの加速電圧下、例えば5×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する。さらに窒素雰囲気中、1000℃で10秒間の熱処理を行って不純物元素を活性化することにより、前記カソードを構成する拡散領域21Cの表面部分に低抵抗領域21C+を、また先に前記拡散領域21Bを囲んで形成されている低抵抗のコンタクト領域21Aの表面部分の不純物濃度をさらに増加させた低抵抗領域21A+を形成する。また同時に前記基板領域20Bの素子領域21NMOSにおいてはn型のソースエクステンション領域21aおよびドレインエクステンション領域21bが形成され、さらに基板領域20Cにおいては前記n型ウェル21NWの表面部分のコンタクト領域21NWに低抵抗領域21NW+が形成される。 Next, in the steps of FIGS. 15A and 15B, on the silicon substrate 21, the element region 21NMOS of the n-channel MOS transistor, the cathode 21C of the high breakdown voltage diode 20, and the contact of the first diffusion region 21A. Resist having resist openings R 4 A, R 4 B, R 4 C, and R 4 D exposing the region 21 A C , the element region 21 NMOS of the n-channel MOS transistor, and the well contact region 21 NWc of the n-type well 21 NW, respectively. forming a pattern R 4, the resist pattern R 4 under the acceleration voltage of the P +, for example, from about 20keV to mask, ions are implanted at a dose of eg 5 × 10 15 cm- 2. Further, the impurity element is activated by performing a heat treatment at 1000 ° C. for 10 seconds in a nitrogen atmosphere, whereby the low resistance region 21C + is formed on the surface portion of the diffusion region 21C constituting the cathode, and the diffusion region 21B is first formed. It was enclosing further increase the impurity concentration of the surface portion of the low-resistance contact region 21A C formed to form a low-resistance region 21A +. The formed n-type source extension region 21a and a drain extension region 21b are simultaneously in the device region 21NMOS of the substrate region 20B, in yet a substrate region 20C low resistance contact region 21NW C surface portion of the n-type well 21NW Region 21NW C + is formed.

次に図16(A),(B)の工程において前記レジストパターンRを除去し、さらに前記シリコン基板21上に、前記高耐圧ダイオード20のアノードコンタクト領域21B、および前記nチャネルMOSトランジスタのウェルコンタクト領域21PWc、さらに前記pチャネルMOSトランジスタの素子領域21PMOSをそれぞれ露出するレジスト開口部RA,RB,RCを有するレジストパターンRを形成し、前記レジストパターンRをマスクにBF を例えば約80keVの加速電圧下、例えば5×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する。これにより、前記コンタクト領域21Bを構成するn型の拡散領域21Cの表面にp型の低抵抗領域21B+を、また前記素子領域21PMOSにおいてはp型のソースエクステンション領域21cおよびドレインエクステンション領域21dを形成する。また同時に基板領域20Bにおいては前記p型ウェル21PWのコンタクト領域21PWに低抵抗領域21P+が形成される。 Next, in the steps of FIGS. 16A and 16B, the resist pattern R 4 is removed, and the anode contact region 21 B C of the high breakdown voltage diode 20 and the n-channel MOS transistor are further formed on the silicon substrate 21. well contact region 21PWc, further the p-channel MOS transistor resist opening portion R 5 a to an element region 21PMOS exposed each, R 5 B, a resist pattern R 5 with R 5 C, masking the resist pattern R 5 BF 2 +, for example, under the acceleration voltage of about 80 keV, ions are implanted at a dose of 5 × 10 15 cm- 2, for example, in. Thus, forming the contact region 21B p-type low resistance region 21B + on the surface of the n-type diffusion region 21C constituting the C, also of p-type in the device region 21PMOS source extension region 21c and a drain extension region 21d To do. Also in the substrate region 20B at the same time the low-resistance region 21P + is formed in the contact region 21PW C of the p-type well 21PW.

次に図17(A),(B)の工程において前記レジストパターンRを除去し、さらに一様にシリコン酸化膜(図示せず)をCVD法により、一様な、例えば100nmの膜厚で、下地形状に整合して形成する。さらに前記カソード21Cを含む一辺が5μmの正方形領域および前記素子領域21NMOS,21PMOSをレジスト膜(図示せず)で保護し、前記シリコン酸化膜を前記基板21上から除去する。さらに前記レジスト膜を除去した後、前記残留したシリコン酸化膜をエッチバックすることにより、前記素子領域21NMOSにおいては前記ゲート電極21Gを囲んで側壁絶縁膜22SWが、前記素子領域21PMOSにおいては前記ゲート電極21Gを囲んで側壁絶縁膜22SWが形成され、また前記カソード21Cにおいては、前記カソード領域21Cを囲む素子分離領域21Iのエッジから前記カソード21Cの中央に向かって傾斜する側壁絶縁膜21SWが形成される。前記側壁絶縁膜21SWは前記カソードに後の工程で形成されるシリサイドや高濃度領域を前記素子分離領域21Iのエッジから離間させるように作用する。 Next, FIG. 17 (A), the resist pattern R 5 is removed in the step of (B), the more uniformly the silicon oxide film (not shown) of a CVD method, a uniform, for example, 100nm film thickness And formed in conformity with the base shape. Further, the square region including the cathode 21C having a side of 5 μm and the device regions 21NMOS and 21PMOS are protected by a resist film (not shown), and the silicon oxide film is removed from the substrate 21. After further removing the resist film, said by remaining silicon oxide film is etched back, the sidewall insulating films 22SW B surrounds the gate electrode 21G B in the device region 21NMOS is said in the device region 21PMOS surrounds the gate electrode 21G C sidewall insulating films 22SW C is formed and said in the cathode 21C, the central sidewall insulation inclined toward the membrane of the cathode region 21C the cathode 21C from the edge of the device isolation region 21I surrounding 21SW A is formed. The sidewall insulating film 21SW A acts to separate a silicide or high concentration region formed in a later step on the cathode from the edge of the element isolation region 21I.

さらに図18(A),(B)の工程において、前記コンタクト領域21Bおよび素子領域21PMOSをレジストパターン(図示せず)で保護した状態でPを例えば15keVの加速電圧下、2.0×1015cm-2のドーズ量でイオン注入する。また前記基板領域20Aにおいては前記カソード21Cに先に形成されているn型高濃度領域21Cに重畳してn型の高濃度領域21Cが、また基板領域20Bにおいては先に形成されているn型のソースエクステンション領域21aおよびドレインエクステンション領域21bに部分的に重畳して、より深いn型のソース領域21eおよび21fがそれぞれ形成される。 Further FIG. 18 (A), the in the step of (B), under the acceleration voltage of the contact area 21B C and the element region 21PMOS the resist pattern while protected (no shown) P + example 15 keV, 2.0 × Ions are implanted at a dose of 10 15 cm −2 . Further, in the substrate region 20A, an n + type high concentration region 21C C is formed so as to overlap the n type high concentration region 21C + previously formed in the cathode 21C, and in the substrate region 20B, the substrate region 20B is formed first. Deeper n + -type source regions 21e and 21f are formed so as to partially overlap with the n-type source extension region 21a and the drain extension region 21b.

また図18(A),(B)の工程では、前記カソード21CおよびnチャネルMOSトランジスタの素子領域21NMOSをレジストパターンで覆った状態で前記素子領域21PMOSにBを例えば5keVの加速電圧下、2.0×1015cm-2のドーズ量で、また鉄(F)を8keVの加速電圧下、4.0×1014cm-2のドーズ量でイオン注入し、前記コンタクト領域21Bにおいては、先に形成されている低抵抗領域21Bに重畳してさらに高濃度のB+がより深くイオン注入される結果、前記コンタクト領域21BCにおけるn型拡散領域21Cはp型に変換され、p+型の低抵抗コンタクト領域21Bが形成される。同時に前記素子領域21PMOSにおいては、先に形成されているp型ソースエクステンション領域21cおよびドレインエクステンション領域21dに部分的に重畳して、p+型のソース領域21gおよびドレイン領域21hが形成される。ここで前記コンタクト領域21Cは前記側壁絶縁膜21SWをマスクに形成されているため、前記コンタクト領域21Cは周囲の素子分離構造21Iに対し、前記側壁絶縁膜21SWの厚さに対応する距離だけ離間して設けられている。 18A and 18B, the cathode 21C and the element region 21NMOS of the n-channel MOS transistor are covered with a resist pattern, and B + is applied to the element region 21PMOS under an acceleration voltage of, for example, 5 keV. a dose of .0 × 10 15 cm -2, also under the acceleration voltage of 8keV iron (F +), ion-implanted at a dose of 4.0 × 10 14 cm -2, in the contact region 21B C is As a result of further deeper ion implantation of B + having a higher concentration superimposed on the previously formed low-resistance region 21B + , the n-type diffusion region 21C in the contact region 21BC is converted to p-type, and p + -type low resistance contact region 21B C is formed. At the same time, in the element region 21PMOS, a p + type source region 21g and a drain region 21h are formed so as to partially overlap with the previously formed p type source extension region 21c and drain extension region 21d. Here since the contact area 21C C is formed with the sidewall insulation films 21SW A as a mask, the contact region 21C C whereas around the device isolation structure 21I, corresponding to the thickness of the sidewall insulation films 21SW A They are separated by a distance.

さらに窒素雰囲気中、1000℃で10秒間の熱処理を行ってイオン注入された各不純物元素を活性化する。   Further, a heat treatment is performed at 1000 ° C. for 10 seconds in a nitrogen atmosphere to activate each impurity element implanted.

さらに図19(A),(B)の工程では前記シリサイド層21C,21B,21Aがそれぞれコンタクト領域21C,21Bおよび21Aに対応して形成され、またソース領域21eおよびドレイン領域21f、ソース領域21gおよびドレイン領域12h、さらにゲート電極21G,21G上にもそれぞれシリサイド層21Sが形成される。 19A and 19B, the silicide layers 21C S , 21B S , and 21A S are formed corresponding to the contact regions 21C C , 21B C, and 21A C , respectively, and the source region 21e and the drain region are formed. 21f, the source region 21g and the drain region 12h, further gate electrode 21G B, respectively silicide layer 21S also on 21G C is formed.

次に図20の断面図および図21の平面図を参照する。ここで図20の断面図は図21の平面図中、線L−L'に沿った断面を示す。なお図21の平面図、および以下の類似の平面図では、シリコン基板21上に形成された様々なシリサイド層は、簡単のため図示を省略している。   Reference is now made to the cross-sectional view of FIG. 20 and the plan view of FIG. Here, the cross-sectional view of FIG. 20 shows a cross section along line LL ′ in the plan view of FIG. 21. In the plan view of FIG. 21 and the following similar plan views, various silicide layers formed on the silicon substrate 21 are not shown for simplicity.

図20および図21の工程において、前記図19(A),(B)の構造上に層間絶縁膜22が形成され、前記層間絶縁膜22中に、それぞれ前記カソード21Cのコンタクト領域21C,アノード21Bのコンタクト領域21Bおよび遮蔽層21Aのコンタクト領域21A、さらに前記ソース領域21eおよびドレイン領域21f,ウェルのコンタクト領域21PW,およびソース領域21gおよびドレイン領域21h、さらにウェルのコンタクト領域21NWにそれぞれ対応してビアプラグ22V,22V,22V,22VB,22VB,22VC,22VC,22VCが形成され、対応したシリサイド層を介してコンタクトする。ただし図23は図24の平面図の線L−L'に沿った断面図である。 20 and 21, an interlayer insulating film 22 is formed on the structure shown in FIGS. 19A and 19B. In the interlayer insulating film 22, the contact region 21C C of the cathode 21C and the anode are respectively formed. contact region 21B of 21B C and the contact region 21A C shielding layer 21A, further the source region 21e and the drain region 21f, the contact area of the well 21PW C, and the source region 21g and the drain region 21h, a further contact region 21NW C wells Corresponding via plugs 22V C , 22V B , 22V A , 22VB A , 22VB B , 22VC A , 22VC B , and 22VC C are formed and contacted via corresponding silicide layers. However, FIG. 23 is a sectional view taken along line LL ′ in the plan view of FIG.

図21の平面図よりわかるようにビアプラグ22Vは平面視で略U字型の前記コンタクト領域21Bに沿って多数形成されており、同様にビアプラグ22Vも前記コンタクト領域21Aに沿って多数形成されている。また図20の断面図では簡単のため単一のビアプラグ22Vを図示しているが、図21の平面図よりわかるように前記カソードコンタクト領域21Cには四本のビアプラグ22Vが形成されている。 Via plug 22V B As can be seen from the plan view of FIG. 21 are formed a large number along the contact area 21B C of substantially U-shaped in plan view, similarly via plug 22V A even number along the contact region 21A C Is formed. Also it illustrates a single plug 22V C for simplicity in cross-sectional view of FIG. 20, and four of the via plug 22V C is formed in the cathode contact region 21C C As can be seen from the plan view of FIG. 21 Yes.

同様にソース領域21eには複数のビアプラグ22VBAが形成され、ドレイン領域21fにも複数のビアプラグ22VBが形成され、ソース領域21gにも複数のビアプラグ22VCAが形成されドレイン領域22Vにも複数のビアプラグ22VCBが形成されている。 Similar multiple via plugs 22V BA are formed on the source region 21e, a plurality of via plugs 22VB B is formed in the drain region 21f, s drain region 22V h more via plugs 22V CA is formed in the source region 21g Via plug 22V CB is formed.

次に図22の断面図および図23の平面図を参照する。ここで図22の断面図は図23の平面図中、線L−L'に沿った断面を示す。なお図23の平面図では、シリコン基板21上に形成された様々なシリサイド層は、簡単のため図示を省略している。   Reference is now made to the cross-sectional view of FIG. 22 and the plan view of FIG. Here, the sectional view of FIG. 22 shows a section taken along line LL ′ in the plan view of FIG. 23. In the plan view of FIG. 23, various silicide layers formed on the silicon substrate 21 are not shown for simplicity.

図22を参照するに、前記層間絶縁膜22上には第1層目(M1)の配線パターン23A,23B,23Cが前記高耐圧ダイオード20に対応して形成されており、配線パターン23Aは前記多数のビアプラグ22Vを結んで、平面視において前記拡散領域21Bを囲むように延在している。また配線パターン23Bも前記多数のビアプラグ22Vを結んで、平面視において前記拡散領域21Cを囲むように略U字型形状に延在している。前記配線パターン23Aおよび23Bはさらに互いに平行に延在し、配線パターン23Aは接地され、配線パターン23Bには、所定のアノード電圧が印加される。前記ビアプラグ22Vは接続パッド23Vに接続されている。 Referring to FIG. 22, the first layer (M1) wiring patterns 23A, 23B, and 23C are formed on the interlayer insulating film 22 corresponding to the high breakdown voltage diode 20, and the wiring pattern 23A is by connecting the plurality of the via plug 22V a, extends so as to surround the diffusion region 21B in plan view. The wiring pattern 23B is also tied to the number of the via plug 22V B, and extends in a substantially U-shaped configuration so as to surround the diffusion region 21C in a plan view. The wiring patterns 23A and 23B further extend in parallel with each other, the wiring pattern 23A is grounded, and a predetermined anode voltage is applied to the wiring pattern 23B. The via plug 22V C is connected to the connection pad 23V C.

さらに前記略U字型形状の配線パターン23Bからは導電パターン23Gが分岐し、導電パターン23Gは配線パターン23BのU字形状部分と共に、前記接続パッド23Cを囲む、図示の例では閉じた四角形形状のパターンを形成する。前記導電パターン23Gは前記配線パターン23Bから分岐するものであるため、前記配線パターン23Bに印加されたアノード電圧は、前記導電パターン23Gにも印加される。   Further, a conductive pattern 23G branches off from the substantially U-shaped wiring pattern 23B, and the conductive pattern 23G surrounds the connection pad 23C together with the U-shaped portion of the wiring pattern 23B. Form a pattern. Since the conductive pattern 23G is branched from the wiring pattern 23B, the anode voltage applied to the wiring pattern 23B is also applied to the conductive pattern 23G.

一方、素子領域21NMOSにおいては前記ビアプラグ22VBA,22VBBおよび22VBCにそれぞれ対応して配線パターン23VBA,23VBBおよび23VBCが配線層M1の配線パターンとして形成されている。また素子領域21PMOSにおいては前記ビアプラグ22VCA,22VCBおよび22VCCにそれぞれ対応して配線パターン23VCA,23VCBおよび23VCCが配線層M1の配線パターンとして形成されている。さらに前記ゲート電極21Gおよび23G上には配線層M1の配線パターンとして配線パターン23Gおよび23Gがそれぞれ形成され、配線パターン23Gはゲート電極21Gに層間絶縁膜22中に形成されたビアプラグ22VGを介して、また配線パターン23Gはゲート電極21Gに層間絶縁膜22中に形成されたビアプラグ22VGを介して、それぞれ接続されている。 On the other hand, in the element region 21NMOS, wiring patterns 23V BA , 23V BB and 23V BC are formed as wiring patterns of the wiring layer M1 corresponding to the via plugs 22V BA , 22V BB and 22V BC , respectively. In the element region 21PMOS, wiring patterns 23V CA , 23V CB and 23V CC are formed as wiring patterns of the wiring layer M1 corresponding to the via plugs 22V CA , 22V CB and 22V CC , respectively. Furthermore said gate electrode 21G B and 23G on C wiring pattern 23G B and 23G C are respectively formed as a wiring pattern of the wiring layer M1, the wiring pattern 23G B is formed in the interlayer insulating film 22 on the gate electrode 21G B via plugs 22VG B, also the wiring pattern 23G C via a plug 22VG C formed in the interlayer insulating film 22 on the gate electrode 21G C, are connected.

次に図24の断面図および図25の平面図を参照する。ここで図24は図22と同様な平面図であり、図24は図25の平面図中、線L−L'に沿った断面を示している。なお図25の平面図では、前記シリコン基板21上に形成された様々なシリサイド層は省略されている一方、下層の配線層M1の配線パターンは、上層の配線層M2の配線パターンとともに図示されている。   Reference is now made to the cross-sectional view of FIG. 24 and the plan view of FIG. Here, FIG. 24 is a plan view similar to FIG. 22, and FIG. 24 shows a cross section along line LL ′ in the plan view of FIG. In the plan view of FIG. 25, various silicide layers formed on the silicon substrate 21 are omitted, while the wiring pattern of the lower wiring layer M1 is shown together with the wiring pattern of the upper wiring layer M2. Yes.

図24および図25を参照するに、前記層間絶縁膜22上には前記配線パターン23A〜23C,導電パターン23Gおよび配線パターン23BA,23BB,23BC,23GB,23CA,23CB,23CC,23GCを覆って次の層間絶縁膜23が形成され、前記層間絶縁膜23上には配線パターン24Aが、ビアプラグ23Vを介して前記接続パッド23Cにコンタクトして形成されている。 24 and 25, on the interlayer insulating film 22, the wiring patterns 23A to 23C, the conductive pattern 23G, and the wiring patterns 23 BA , 23 BB , 23 BC , 23 GB , 23 CA , 23 CB , 23 The next interlayer insulating film 23 is formed covering the CC and 23 GC , and a wiring pattern 24A is formed on the interlayer insulating film 23 in contact with the connection pad 23C through a via plug 23V.

図示の例では前記配線パターン24Aは前記配線パターン23Aおよび23Bの延在方向に平行に、前記導電パターン23Gを跨いで延在している。   In the illustrated example, the wiring pattern 24A extends across the conductive pattern 23G in parallel with the extending direction of the wiring patterns 23A and 23B.

前記配線パターン24Aにはサージ電圧を含む高電圧が印加されるが、前記配線パターン24Aとアノード21Bとの間には前記導電パターン23Gが介在しており、前記配線パターン24A上の高電圧による電界を遮蔽する。このため、先にも説明したように、アノード21Bのうち前記導電パターン23G直下の部分における反転層の形成が抑制され、高耐圧ダイオード20が通常の動作においてリークを生じることはない。また先にも説明したように、前記導電パターン23Gは前記アノード21Bに形成される反転層とともにダイオード接続された寄生MOSトランジスタを形成し、前記配線パターン24Aに電圧サージが生じた場合に導通することにより放電電流路を形成し、過大な電圧が印加されることによるアノード21Bとカソード21Cの間のpn接合の破壊を防止する。   A high voltage including a surge voltage is applied to the wiring pattern 24A, but the conductive pattern 23G is interposed between the wiring pattern 24A and the anode 21B, and an electric field due to the high voltage on the wiring pattern 24A. Shield. For this reason, as described above, the formation of the inversion layer in the portion of the anode 21B immediately below the conductive pattern 23G is suppressed, and the high breakdown voltage diode 20 does not leak during normal operation. As described above, the conductive pattern 23G forms a diode-connected parasitic MOS transistor together with the inversion layer formed on the anode 21B, and is conductive when a voltage surge occurs in the wiring pattern 24A. Thus, a discharge current path is formed, and destruction of the pn junction between the anode 21B and the cathode 21C due to application of an excessive voltage is prevented.

[第2の実施形態]
図26の(A)(以下、図26(A)と記す)は、第2の実施形態による半導体装置40の構成を示す断面図、図26の(B)(以下、図26(B)と記す)は図26(A)の断面図に対応した平面図である。図26(A)の断面図は図26(B)の平面図中、線2−2'に沿った断面を示している。図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
[Second Embodiment]
26A (hereinafter referred to as FIG. 26A) is a cross-sectional view showing a configuration of the semiconductor device 40 according to the second embodiment, and FIG. 26B (hereinafter referred to as FIG. 26B). Is a plan view corresponding to the cross-sectional view of FIG. The cross-sectional view of FIG. 26A shows a cross-section along line 2-2 ′ in the plan view of FIG. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.

図26(A),(B)を参照するに、前記半導体装置40は先の実施形態と同じく高耐圧ダイオードであり、先の実施形態と同様な遮蔽領域となるn型の第1の拡散領域21Aと、平面視で前記第1の拡散領域21Aに含まれるように形成された、アノードとなるp型の第2の拡散領域21Bと、平面視で前記第2の拡散領域21Bに含まれるように形成されたカソードとなるn型の第3の拡散領域21Cとを含んでいる。   Referring to FIGS. 26A and 26B, the semiconductor device 40 is a high breakdown voltage diode as in the previous embodiment, and an n-type first diffusion region serving as a shielding region similar to the previous embodiment. 21A, a p-type second diffusion region 21B serving as an anode formed so as to be included in the first diffusion region 21A in plan view, and so as to be included in the second diffusion region 21B in plan view. And an n-type third diffusion region 21 </ b> C serving as a cathode.

前記第1の拡散領域21Aには第2の拡散領域21Bを囲むようにn型のコンタクト領域21Aが形成され、前記コンタクト領域21AはSTI型の素子分離領域21Iにより画定されている。前記コンタクト領域21Aにはシリサイド層21Aが形成され、前記第1層目の層間絶縁膜22中の多数のビアプラグ22Vが、前記シリサイド層21Aを介して前記コンタクト領域21Aに接続されている。前記層間絶縁膜22上には接地配線パターン23Aが、前記コンタクト領域21Aの形状に沿って前記拡散領域21Bを囲むように延在し、前記ビアプラグ22Vおよびシリサイド層21Aにより前記コンタクト領域21Aに電気的に接続される。 Wherein the first diffusion region 21A contact region 21A C of the n + -type so as to surround the second diffusion region 21B is formed, the contact region 21A C is defined by the device isolation region 21I of the STI type. Wherein the contact region 21A C silicide layer 21A S is formed, a number of via plugs 22V A in said first interlayer insulating film 22 is connected through the silicide layer 21A S on the contact region 21A C ing. Ground wiring pattern 23A is formed on the interlayer insulating film 22, the along the shape of the contact region 21A C extends so as to surround the diffusion region 21B, the contact region 21A by the via plug 22V A and the silicide layer 21A S Electrically connected to C.

また前記第2の拡散領域21Bには前記第3の拡散領域21C、すなわち高耐圧ダイオード40のカソードを略U字型に囲むようにp+型のコンタクト領域21Bが形成され、前記コンタクト領域21Bも前記STI型の素子分離領域21Iにより画定されている。前記コンタクト領域21B上にはシリサイド層21Bが形成され、前記コンタクト領域21Bには第1層目の層間絶縁膜22中の多数のビアプラグ22Bが、前記シリサイド層21Bを介して接続されている。また前記層間絶縁膜22上には前記コンタクト領域21Bがなす略U字型形状に沿って前記拡散領域21Bを囲む略U字形状部を先端部に含むアノード配線パターン23Bが形成されており、前記アノード配線パターン23Bは前記U字形状部において前記ビアプラグ22Vおよびシリサイド層21Bにより前記コンタクト領域21Bに電気的に接続される。前記アノード配線パターン23Bは前記U字形状の先端部から、前記配線パターン23Aに平行に延在する直線部へと移行する。 Also the the second diffusion region 21B and the third diffusion region 21C, i.e. p + -type contact region 21B C so as to surround the substantially U-shaped cathode of the high-voltage diode 40 is formed, the contact area 21B C Is also defined by the STI type element isolation region 21I. Connecting said on the contact area 21B C silicide layer 21B S is formed, the the contact area 21B C number of plugs 22B A in the first-layer interlayer insulating film 22, through the silicide layer 21B S Has been. Further on the interlayer insulating film 22 is the anode wiring pattern 23B is formed comprising a substantially U-shaped portion which surrounds the diffusion region 21B of the contact area 21B C along the eggplant substantially U-shaped configuration at the tip portion, the anode wiring pattern 23B is electrically connected to the contact region 21B C by the via plug 22V B and the silicide layer 21B S in the U-shaped portion. The anode wiring pattern 23B shifts from the U-shaped tip portion to a linear portion extending in parallel with the wiring pattern 23A.

さらに前記カソードとなる第3の拡散領域21Cも素子分離領域21Iにより画定されており、前記カソード中にはn型の低抵抗コンタクト領域21Cが形成されている。また前記コンタクト領域21C上には低抵抗シリサイド層21Cが形成されている。前記コンタクト領域21Cは前記層間絶縁膜22中のビアプラグ22Vに、シリサイド層21Cを介して電気的に接続されている。 Furthermore the cathode and the third diffusion region 21C are also defined by the device isolation region 21I made, low-resistance contact region 21C C of the n + type in the cathode are formed. Also in the contact region on the 21C C are low-resistance silicide layer 21C S is formed. The contact region 21C C in plug 22V C in the interlayer insulating film 22, are electrically connected through the silicide layer 21C S.

前記第1層目の層間絶縁膜22上には接地配線パターン23Aおよびアノード配線パターン23Bがそれぞれ前記ビアプラグ22Vおよび22Vにコンタクトして形成されており、前記拡散領域21Aには接地電圧GNDが、また前記拡散領域21Bにはアノード電圧が、それぞれ供給される。あるいは後の実施形態の例のように、前記拡散領域21Aは配線パターン23Aおよび配線パターン23Bにより拡散領域21Bに短絡される場合もある。 Said on the first layer interlayer insulating film 22 is formed in contact with the respective ground wiring pattern 23A and the anode wiring pattern 23B via plug 22V A and 22V B, wherein the diffusion region 21A is the ground voltage GND In addition, an anode voltage is supplied to each diffusion region 21B. Alternatively, as in the example of the later embodiment, the diffusion region 21A may be short-circuited to the diffusion region 21B by the wiring pattern 23A and the wiring pattern 23B.

本実施形態ではさらに前記第1層目の層間絶縁膜22上にサージを含む可能性のある高電圧が印加される高電圧配線パターン23Hが設けられ、前記高電圧配線パターン23Hは一端が前記ビアプラグ21Vにより前記第3の拡散領域21Cに電気的に接続され、さらに前記層間絶縁膜22上を図示の例では配線パターン23A,23Bに平行に延在する。その際、前記高電圧配線パターン23Hは平面視において高耐圧ダイオード40の略中心に位置する第3の拡散領域21Cから半径方向外方へ、アノードとなる第2の拡散領域21Bおよび遮蔽領域となる第3の拡散領域21Cを横切って延在する。 In the present embodiment, a high voltage wiring pattern 23H to which a high voltage possibly including a surge is applied is further provided on the first interlayer insulating film 22, and one end of the high voltage wiring pattern 23H is connected to the via plug. It is electrically connected to the third diffusion region 21C by 21V C , and further extends on the interlayer insulating film 22 in parallel with the wiring patterns 23A and 23B in the illustrated example. At this time, the high-voltage wiring pattern 23H becomes a second diffusion region 21B serving as an anode and a shielding region outward from the third diffusion region 21C positioned substantially at the center of the high-voltage diode 40 in plan view. It extends across the third diffusion region 21C.

前記高電圧配線パターン23Hは、アノードとなる前記第2の拡散領域21Bの表面近傍を通過するため、その高電圧に伴う電界により、前記第2の拡散領域21Bの表面には反転層が形成される可能性がある。このため本実施形態では前記素子分離領域21I上に、前記シリコン基板21上に形成される他の半導体素子のポリシリコンゲート電極と同様なポリシリコンパターン22Gを、前記拡散領域21B上において前記高電圧配線パターン23Hの下をくぐるように形成し、前記ポリシリコンパターン22Gの少なくとも一端、好ましくは両端を、ビアプラグ22Gおよび22Gにより、前記アノード配線パターンである配線パターン23Bに電気的に接続する。 Since the high-voltage wiring pattern 23H passes near the surface of the second diffusion region 21B serving as an anode, an inversion layer is formed on the surface of the second diffusion region 21B by the electric field accompanying the high voltage. There is a possibility. Therefore, in this embodiment, a polysilicon pattern 22G similar to the polysilicon gate electrode of another semiconductor element formed on the silicon substrate 21 is formed on the element isolation region 21I on the diffusion region 21B. formed to it passes through the bottom of the wiring pattern 23H, at least one end of the polysilicon pattern 22G, preferably both ends, by via plugs 22G C and 22G D, is electrically connected to the wiring pattern 23B is the anode wiring pattern.

ポリシリコンパターン22Gは高濃度にドープされて導電性を有し、前記高電圧配線パターン23Hに対して遮蔽パターンとして作用する。すなわち、かかる構成によれば、先の実施形態と同様に、前記第2の拡散領域21Bの表面に前記高圧配線パターン23Hが生じる電界がアノード電圧レベルに維持されている導電性のポリシリコンパターン22Gにより遮蔽され、高圧配線パターン23Hに沿って形成される可能性のある反転領域の形成が抑制される。   The polysilicon pattern 22G is highly doped and has conductivity, and acts as a shielding pattern for the high voltage wiring pattern 23H. That is, according to this configuration, as in the previous embodiment, the conductive polysilicon pattern 22G in which the electric field generated by the high-voltage wiring pattern 23H is maintained at the anode voltage level on the surface of the second diffusion region 21B. Therefore, the formation of the inversion region that may be formed along the high-voltage wiring pattern 23H is suppressed.

本実施形態では、遮蔽パターン22Gが素子分離領域21I上に直接に形成されるため、高電圧配線パターン23Hを第1層目の配線層M1に形成することができ、先の実施形態の作用効果に加えて、半導体設計の自由度が増す格別の作用効果を得ることができる。   In the present embodiment, since the shielding pattern 22G is formed directly on the element isolation region 21I, the high-voltage wiring pattern 23H can be formed in the first wiring layer M1, and the operational effects of the previous embodiment. In addition, it is possible to obtain exceptional effects that increase the degree of freedom in semiconductor design.

以下、図27〜図39を参照しながら、図26の高耐圧ダイオード40を含む半導体装置の製造工程を説明する。図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明は省略する。   Hereinafter, the manufacturing process of the semiconductor device including the high voltage diode 40 of FIG. 26 will be described with reference to FIGS. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof will be omitted.

図27(A),(B)は先の実施形態における図10(A),(B)の工程に引き続き実行される工程であり、前記シリコン基板21の露出表面に熱酸化により例えば膜厚が15nmの保護酸化膜21POxxを形成した後、前記シリコン基板21上に、前記コンタクト領域21BCを含む環状領域を露出するレジスト開口部R11Aを有するレジストパターンR11を形成し、B+を例えば230keVの加速電圧下、3.0×1013cm-2のドーズ量でイオン注入し、前記コンタクト領域21BCをp型にドープする。 FIGS. 27A and 27B are steps that are executed subsequent to the steps of FIGS. 10A and 10B in the previous embodiment. The exposed surface of the silicon substrate 21 has a film thickness, for example, by thermal oxidation. after the formation of the protective oxide film 21POxx of 15 nm, on the silicon substrate 21, the forming a resist pattern R 11 having the resist opening R 11 a to expose the annular region including the contact region 21BC, B +, for example 230keV of Ions are implanted at a dose of 3.0 × 10 13 cm −2 under an accelerating voltage, and the contact region 21BC is doped p-type.

また前記レジストパターンR11には前記基板領域20Aと基板領域20Bの間を露出するレジスト開口部R11Bが形成されており、前記コンタクト領域21BCのドープと同時に前記レジスト開口部R11Bにおいて前記素子分離領域21Iの直下にp型のチャネルカット領域21ChCが形成される。 Further the resist pattern to R 11 are resist opening R11B exposing formation between the substrate region 20A and the substrate region 20B, the contact region 21BC doped simultaneously with the resist opening the isolation region in R11B 21I A p-type channel cut region 21ChC is formed immediately below the region.

その後、先の図11(A),(B),12(A),(B)と同様な工程を行うことにより、図28(A),(B)に示すように前記基板領域20Bにp型ウェル21PWが、基板領域20Cにn型ウェル21NWが形成される。   Thereafter, by performing the same steps as those shown in FIGS. 11A, 11B, 12A, and 12B, the substrate region 20B is p-typed as shown in FIGS. A type well 21PW is formed, and an n-type well 21NW is formed in the substrate region 20C.

さらに図29(A),(B)の工程において前記図28(A),(B)の構造から保護絶縁膜21POxxを除去し、露出されたシリコン面を熱酸化することにより、ゲート絶縁膜21Goxを例えば2nmの膜厚に形成する。さらゲート絶縁膜21Goxを形成された構造上にポリシリコン膜21Polyを例えば200nmの膜厚に堆積し、さらにこれをパターニングして図30(A),(B)に示すように、前記基板領域20Bにおいて素子領域21NMOSを横切ってポリシリコンゲート電極21Gを、また前記基板領域20Cにおいて素子領域21PMOSを横切ってポリシリコンゲート電極21Gを、それぞれ形成する。その際、本実施形態では図30(A),(B)に示すように、前記素子分離領域21I上でアノードとなる前記第2の拡散領域21Bの上方に、さらに別のポリシリコンパターン22Gを形成する。図示の例では、前記ポリシリコンパターン22Gは、カソードとなる第3の拡散領域21Cを囲む略U字型をしたコンタクト領域21BCの開いた口21BCOを閉じるように配設され、前記コンタクト領域21Bとポリシリコンパターン22Gとは前記第3の拡散領域21Cを全体として囲むように構成される。その際、本実施形態では前記ポリシリコンパターン22Gが前記第2の拡散領域21B上に形成できるように、前記U字型をしたコンタクト領域21BCの平面図上における深さdを、先の実施形態に比べて減少させている。 Further, in the steps of FIGS. 29A and 29B, the protective insulating film 21POxx is removed from the structure of FIGS. 28A and 28B, and the exposed silicon surface is thermally oxidized, whereby the gate insulating film 21Gox. Is formed to a thickness of 2 nm, for example. Further, a polysilicon film 21Poly is deposited to a thickness of, for example, 200 nm on the structure on which the gate insulating film 21Gox is formed, and this is further patterned to form the substrate region 20B as shown in FIGS. 30 (A) and 30 (B). a polysilicon gate electrode 21G B across the element regions 21NMOS in, also the polysilicon gate electrode 21G C across the device region 21PMOS in the substrate region 20C, are formed respectively. At this time, in this embodiment, as shown in FIGS. 30A and 30B, another polysilicon pattern 22G is formed above the second diffusion region 21B serving as an anode on the element isolation region 21I. Form. In the illustrated example, the polysilicon pattern 22G is disposed to close the mouth 21B CO an open contact region 21BC in a substantially U-shape surrounding the third diffusion region 21C as the cathode, the contact region 21B C and the polysilicon pattern 22G are configured to surround the third diffusion region 21C as a whole. At this time, in this embodiment, the depth d on the plan view of the U-shaped contact region 21BC is set so that the polysilicon pattern 22G can be formed on the second diffusion region 21B. Compared to

さらに図31(A),(B)の工程において前記図30(A),(B)の構造上に前記第3の拡散領域21Cおよびコンタクト領域21A、前記基板領域20Bに形成されるnチャネルMOSトランジスタの素子領域21NMOS、さらに前記基板領域20Cに形成されるウェルコンタクト領域21NWをそれぞれ露出するレジスト開口部R12A,R12B,R12C,R12Dを有するレジストパターンR12を形成し、前記レジストパターンR12およびゲート電極21GをマスクにP+を前記図15(A),(B)と同様な条件でイオン注入することにより、前記第3の拡散領域21Cにおいて低抵抗領域21C+が、前記第1の拡散領域21Aのコンタクト領域21Aにおいて低抵抗領域21A+が、前記素子領域21NMOSにおいてはn型のソースエクステンション領域21aおよびドレインエクステンション領域21bが、さらに前記基板領域20Cにおいてはウェルコンタクト領域21NWに低抵抗領域21NW+が、それぞれ形成される。 Further, in the steps of FIGS. 31A and 31B, the n channel formed in the third diffusion region 21C, the contact region 21A C , and the substrate region 20B on the structure of FIGS. 30A and 30B. A resist pattern R 12 having resist openings R 12 A, R 12 B, R 12 C, and R 12 D exposing the element region 21 NMOS of the MOS transistor and the well contact region 21 NWC formed in the substrate region 20 C , respectively. formed, the resist pattern R 12 and the gate electrode 21G the mask of P + a B Figure 15 (a), by ion implantation under the same conditions (B), and said third low-resistance region in the diffusion region 21C of 21C + is, the low-resistance region 21A + is in the contact region 21A C in the first diffusion region 21A, the element In pass 21NMOS n-type source extension region 21a and a drain extension region 21b is further in the substrate region 20C has the low-resistance region 21NW C + to the well contact regions 21NW C, are formed, respectively.

次に図32(A),(B)の工程において前記図31(A),(B)の構造上に、前記第2の拡散領域21Bのコンタクト領域21B、前記基板領域20Bに形成されたp型ウェル21PWのウェルコンタクト領域21PW、および前記基板領域20Cに形成されたpチャネルMOSトランジスタの素子領域21PMOSをそれぞれ露出するレジスト開口部R13A,R13B,R13Cを有するレジストパターンR13を形成し、前記レジストパターンR13およびゲート電極21Gをマスクに前記図16(A),(B)と同様な条件でB+をイオン注入することにより、前記コンタクト領域21Bにおいて抵抗をさらに低減し、前記ウェルコンタクト領域21PWに低抵抗領域21PW+を形成し、前記pチャネルMOSトランジスタの素子領域21PMOSにp型のソースエクステンション領域21cおよびドレインエクステンション領域21dをそれぞれ形成する。 Next, in the steps of FIGS. 32A and 32B, the contact region 21B C of the second diffusion region 21B and the substrate region 20B are formed on the structure of FIGS. 31A and 31B. Resist pattern having resist openings R 13 A, R 13 B, and R 13 C exposing the well contact region 21PW C of the p-type well 21PW and the device region 21PMOS of the p-channel MOS transistor formed in the substrate region 20C, respectively. forming a R 13, FIG 16, the resist pattern R 13 and the gate electrode 21G C to mask (a), by ion implantation of B + under the same conditions (B), and the resistance in the contact region 21B C further reduced to form a low resistance region 21PW C + in the well contact region 21PW C, the p tea Respectively forming a p-type source extension region 21c and a drain extension region 21d in the element region 21PMOS Le MOS transistor.

次に図33(A),(B)の工程において前記ポリシリコンパターン22Gおよびゲート電極21G,21Gに前記図17(A),(B)と同様な工程によりそれぞれ側壁絶縁膜22SW,22SW,22SWを形成する。またその際、カソードとなる前記第3の拡散領域21Cの周囲にも、低抵抗領域21C+を露出するように側壁絶縁膜21SWが、前記層間絶縁膜21Iの段差部に対応して形成される。 Next, FIG. 33 (A), (B) the polysilicon pattern 22G and the gate electrode 21G B in the process of the Figure 17 to 21G C (A), (B ) a sidewall insulating each film by the same process as 22SW A, 22SW B and 22SW C are formed. At this time, a sidewall insulating film 21SW A is also formed around the third diffusion region 21C serving as a cathode so as to expose the low resistance region 21C + corresponding to the step portion of the interlayer insulating film 21I. .

さらに図34(A),(B)の工程において、先の図18(A),(B)の工程と同様のプロセスを実行することにより、前記拡散領域21Cにおいては前記側壁絶縁膜21SWで囲まれた領域にn型の低抵抗領域がコンタクト領域21Cとして形成され、拡散領域21Bにおいてはコンタクト領域21Bにp型の低抵抗領域が形成される。また拡散領域21Aにおいてはコンタクト領域21Aにn型の低抵抗領域が形成される。 Further, in the steps of FIGS. 34 (A) and (B), the same process as in the steps of FIGS. 18 (A) and (B) is executed, so that the sidewall insulating film 21SW A is formed in the diffusion region 21C. low-resistance region of the n + -type surrounded by region is formed as a contact region 21C C, the low-resistance region of the p + -type contact region 21B C in the diffusion region 21B is formed. The low-resistance region of the n + -type contact region 21A C in the diffusion region 21A is formed.

さらに素子領域21NMOSでは前記側壁絶縁膜22SWの外側にn型のソース領域21eおよびドレイン領域21f、さらにp型のウェルコンタクト領域21PWが形成される。さらに素子領域21PMOSでは側壁絶縁膜22SWの外側にp型のソース領域21gおよびドレイン領域21hが、またn型のウェルコンタクト領域21NWが形成される。 Further elements outside the region 21NMOS in the sidewall insulation films 22SW B of the n + -type source region 21e and the drain region 21f, further p + -type well contact region 21PW C is formed. Furthermore the element region 21PMOS the sidewall insulating films 22SW of p + -type on the outside of the C source region 21g and the drain region 21h is also n + -type well contact region 21NW C is formed.

図34(A),(B)の工程では、前記コンタクト領域21C,21AおよびnチャネルMOSトランジスタのソース領域21eおよびドレイン領域21fへのP+のイオン注入の際、前記ポリシリコンパターン22Gおよびゲート電極21Gを構成するポリシリコンパターンがn型にドープされ導電性を付与される。さらに図34(A),(B)の工程では前記コンタクト領域21BCおよびpチャネルMOSトランジスタのソース領域21g,ドレイン領域21hへのB+のイオン注入の際、前記ゲート電極21Gを構成するポリシリコンパターンがp型にドープされ導電性を付与される。 Figure 34 (A), in the step of (B), when the contact region 21C C, P + ion implantation into the source region 21e and the drain region 21f of 21A C and n-channel MOS transistor, the polysilicon pattern 22G and the gate polysilicon pattern constituting the electrode 21G B are imparted conductivity is n + doped. Further, FIG. 34 (A), when the source region 21g of the contact region 21BC and p-channel MOS transistor, B + ion implantation into the drain region 21h is in the step of (B), the polysilicon pattern constituting the gate electrode 21G C Is doped into p + type to impart conductivity.

なお前記ポリシリコンパターン22GのドープをpチャネルMOSトランジスタのソースおよびドレイン領域の形成時に行うことにより、これをp+型にドープすることも可能である。   It is also possible to dope the polysilicon pattern 22G into the p + type by performing the doping at the time of forming the source and drain regions of the p-channel MOS transistor.

次に図35(A),(B)の工程において、前記コンタクト領域21AC,21BC,21CCにそれぞれシリサイド層21AS,21BS,21CSをサリサイド法により形成し、同時に露出している他のシリコン面、すなわち前記ポリシリコンパターン22,ソース領域21e,ゲート電極21G,ドレイン領域21f,ソース領域21g,ゲート電極21Gおよびドレイン領域21hの表面にも、シリサイド層21Sを形成する。ただし図35(B)の平面図には、簡単のためシリサイド層21Sは図示されていない。 Next, in the steps of FIGS. 35A and 35B, silicide layers 21AS, 21BS, and 21CS are formed in the contact regions 21AC, 21BC, and 21CC, respectively, by the salicide method. the polysilicon pattern 22, the source region 21e, a gate electrode 21G B, the drain region 21f, the source region 21g, on the surface of the gate electrode 21G C and a drain region 21h, is formed a silicide layer 21S. However, the silicide layer 21S is not shown in the plan view of FIG. 35B for simplicity.

次に図36の断面図および図37の平面図を参照する。ここで図36の断面図は、図37の平面図中、線L−L'に沿った断面図である。   Reference is now made to the cross-sectional view of FIG. 36 and the plan view of FIG. Here, the cross-sectional view of FIG. 36 is a cross-sectional view taken along line LL ′ in the plan view of FIG. 37.

図36,37を参照するに、前記シリコン基板21上に層間絶縁膜22を、前記ポリシリコンパターン22G,ゲート電極21G,ゲート電極21Gを覆うように形成し、前記層間絶縁膜22中に前記コンタクト領域21A,21B,21Cにコンタクトしてビアプラグ22V,22V,22Vを、また前記ソース領域21e,ドレイン領域21f,ウェルコンタクト領域21PW,ソース領域21g,ドレイン領域21hおよびウェルコンタクト領域21NWにそれぞれコンタクトして、ビアプラグ22VBA,22VBB,22VBC,22VCA,22VCB,22VCCを形成する。また図36の断面図には示されないが、図37の平面図に示すように前記ポリシリコンパターン22の両端にビアプラグ22Gおよび22Gを形成し、さらにゲート電極パターン21G,21Gにビアプラグ22VGB,22VGCをそれぞれ形成する。 Referring to FIG. 36 and 37, an interlayer insulating film 22 on the silicon substrate 21, the polysilicon pattern 22G, a gate electrode 21G B, is formed so as to cover the gate electrode 21G C, in the interlayer insulation film 22 the contact region 21A C, 21B C, 21C C in contact with the via plug 22V a, 22V B, the 22V C, also the source region 21e, the drain region 21f, well contact region 21PW C, the source region 21g, a drain region 21h and and contact each of the well contact region 21NW C, to form the via plug 22V BA, 22V BB, 22V BC , 22V CA, 22V CB, the 22V CC. Although not shown in the sectional view of FIG. 36, both ends to form a via plug 22G C and 22G D of the polysilicon pattern 22 as shown in the plan view of FIG. 37, further gate electrode pattern 21G B, via plugs to 21G C 22V GB and 22V GC are formed, respectively.

次に図38の断面図および図39の平面図を参照する。ここで図38の断面図は、図39の平面図中、線L−L'に沿った断面図である。   Reference is now made to the cross-sectional view of FIG. 38 and the plan view of FIG. Here, the cross-sectional view of FIG. 38 is a cross-sectional view taken along line LL ′ in the plan view of FIG. 39.

図38および図39を参照するに、前記層間絶縁膜22上には図26の前記配線パターン23A,23B,23H、およびnチャネルMOSトランジスタの配線パターン23BA,23BB,23BC,23GB、さらにpチャネルMOSトランジスタの配線パターン23CA,23CB,23CC,23GCが形成され、前記配線パターン23Aは前記第2の拡散領域21Bを囲むようにコンタクト領域21Aに沿って形成されたU字状の部分を含み、前記U字型部分は前記ビアプラグ22Vにより前記コンタクト領域21Aに接続されている。一方、前記配線パターン23Bは図39の平面図に示すように前記第3の拡散領域21Cを囲むより小さなU字状の部分を先端に有し、前記ポリシリコンパターン22Gは前記配線パターン23BがなすU字の開いた部分を閉じるように、すなわち前記U字状部分とポリシリコンパターン22Gにより前記拡散領域21Cが平面視において完全に囲まれるように配置され、前記ビアプラグ22VGB,22VGCにより前記配線パターン23Bに電気的に接続される。また前記配線パターン23Hは図39の平面図に示すように直線状に延在し、前記第3の拡散領域21Cに、コンタクト領域21Cにおいてビアプラグ22Vによりコンタクトする。図示の例では、前記配線パターン23Aおよび23BはそれぞれのU字状部分に連なる直線部を有し、それぞれの直線部は前記配線パターン23Hの両側に平行に延在する。 38 and 39, on the interlayer insulating film 22, the wiring patterns 23A, 23B, and 23H of FIG. 26 and the wiring patterns 23 BA , 23 BB , 23 BC , 23 GB of the n-channel MOS transistor, is further formed a wiring pattern 23 CA, 23 CB, 23 CC , 23 GC of p-channel MOS transistors, the wiring pattern 23A is formed along the contact region 21A C so as to surround the second diffusion region 21B U includes shaped portion, said U-shaped portion is connected to the contact region 21A C by the via plug 22V a. On the other hand, as shown in the plan view of FIG. 39, the wiring pattern 23B has a smaller U-shaped portion surrounding the third diffusion region 21C at the tip, and the polysilicon pattern 22G is formed by the wiring pattern 23B. The U-shaped open portion is closed, that is, the diffusion region 21C is completely surrounded by the U-shaped portion and the polysilicon pattern 22G in a plan view, and the wiring is formed by the via plugs 22V GB and 22V GC. It is electrically connected to the pattern 23B. Also the wiring pattern 23H extends in a linear shape as shown in plan view in FIG. 39, the third diffusion region 21C, contact with the via plug 22V C in the contact region 21C C. In the illustrated example, the wiring patterns 23A and 23B have straight portions connected to the respective U-shaped portions, and each straight portion extends in parallel on both sides of the wiring pattern 23H.

また前記基板領域22Bにおいては前記nチャネルMOSトランジスタのソース領域21eに対応して配線パターン23VBAが形成され、前記配線パターン23VBAは前記ビアプラグ22VBAにより前記ソース領域21eに電気的に接続される。また前記nチャネルMOSトランジスタのドレイン領域21fに対応して配線パターン23VBBが形成され、前記配線パターン23VBBは前記ビアプラグ22VBBにより前記ドレイン領域21fに電気的に接続される。 The wiring patterns 23V BA corresponding to the source region 21e of the n-channel MOS transistor in the substrate region 22B is formed, the wiring pattern 23V BA is electrically connected to the source region 21e by the via plug 22V BA . Also, the wiring pattern 23V BB corresponding to the drain region 21f of the n-channel MOS transistor is formed, the wiring pattern 23V BB are electrically connected to the drain region 21f by the via plug 22V BB.

同様に前記基板領域22Cにおいては前記pチャネルMOSトランジスタのソース領域21gに対応して配線パターン23VCAが形成され、前記配線パターン23VCAは前記ビアプラグ22VCAにより前記ソース領域21gに電気的に接続される。また前記nチャネルMOSトランジスタのドレイン領域21hに対応して配線パターン23VCBが形成され、前記配線パターン23VCBは前記ビアプラグ22VCBにより前記ドレイン領域21hに電気的に接続される。 Similarly the in substrate region 22C wherein corresponding to the source region 21g of the p-channel MOS transistor wiring patterns 23V CA is formed, the wiring pattern 23V CA is electrically connected to the source region 21g by the via plug 22V CA The Also, the wiring pattern 23V CB corresponding to the drain region 21h of the n-channel MOS transistor is formed, the wiring pattern 23V CB is electrically connected to the drain region 21h by the via plug 22V CB.

さらにゲート電極21Gはビアプラグ22VGBにより配線パターン23Gに接続され、ゲート電極21Gはビアプラグ22VGCにより配線パターン23Gに接続される。また前記ウェルコンタクト領域21PWはビアプラグ22VBCにより配線パターン23VBCに接続され、ウェルコンタクト領域21NWはビアプラグ22VCCにより配線パターン23VCCに接続される。 Further the gate electrode 21G B is connected to the wiring pattern 23G B by plugs 22V GB, the gate electrode 21G C is connected to the wiring pattern 23G C by a via plug 22V GC. Also, the well contact region 21PW C is connected to the wiring pattern 23V BC by plugs 22V BC, well contact region 21NW C is connected to the wiring pattern 23V CC by plugs 22V CC.

かかる構成によれば前記ポリシリコンパターン22Gがアノード配線パターン22Bと同一の電位に保持されるため、前記配線パターン23Hにサージ電圧を含む高電圧が印加さても、前記配線パターン23H上の高電圧による電界が遮蔽され、アノード23Bのうち前記導電パターン23G直下の部分における反転層の形成が抑制される。このため高耐圧ダイオード40が通常の動作においてリークを生じることはない。また先にも説明したように、前記遮蔽パターン22Gは前記アノード21Bに形成される反転層とともにダイオード接続された寄生MOSトランジスタを形成し、前記配線パターン23Hに電圧サージが生じた場合には導通することにより放電電流路を形成し、過大な電圧が印加されることによるアノード21Bとカソード21Cの間のpn接合の破壊を防止する。   According to this configuration, since the polysilicon pattern 22G is held at the same potential as the anode wiring pattern 22B, even if a high voltage including a surge voltage is applied to the wiring pattern 23H, the high voltage on the wiring pattern 23H The electric field is shielded, and the formation of the inversion layer in the portion of the anode 23B immediately below the conductive pattern 23G is suppressed. For this reason, the high breakdown voltage diode 40 does not leak in normal operation. Further, as described above, the shielding pattern 22G forms a diode-connected parasitic MOS transistor together with the inversion layer formed on the anode 21B, and becomes conductive when a voltage surge occurs in the wiring pattern 23H. Thus, a discharge current path is formed, and destruction of the pn junction between the anode 21B and the cathode 21C due to application of an excessive voltage is prevented.

[第3の実施形態]
図40は、第3の実施形態としての、前記第1あるいは第2の実施形態による高耐圧ダイオードを使った駆動回路の例を示す回路図である。
[Third Embodiment]
FIG. 40 is a circuit diagram showing an example of a drive circuit using the high voltage diode according to the first or second embodiment as the third embodiment.

本実施例では使用される際、先の実施形態における高耐圧ダイオードにおいて、拡散領域21Aと拡散領域21Bが短絡される。   When used in this example, the diffusion region 21A and the diffusion region 21B are short-circuited in the high voltage diode in the previous embodiment.

図40を参照するに、点線領域が半導体集積回路51を構成する部分を表し、前記半導体集積回路51に対し、モータ54を駆動する外付けのスイッチングFET52,53が接続されている。なお図40に示すように前記モータ54には前記半導体集積回路51と同一構成の半導体集積回路51Aが接続されており、モータ54は半導体集積回路51と半導体集積回路51Aとによって駆動される。以下の説明では、半導体集積回路51Aについての説明は省略する。   Referring to FIG. 40, a dotted line region represents a part constituting the semiconductor integrated circuit 51, and external switching FETs 52 and 53 for driving a motor 54 are connected to the semiconductor integrated circuit 51. As shown in FIG. 40, a semiconductor integrated circuit 51A having the same configuration as that of the semiconductor integrated circuit 51 is connected to the motor 54, and the motor 54 is driven by the semiconductor integrated circuit 51 and the semiconductor integrated circuit 51A. In the following description, the description of the semiconductor integrated circuit 51A is omitted.

前記半導体集積回路51には、ロジック回路を駆動するための5Vの電源電圧、および高電圧用の12Vの電源電圧が供給されており、また、外付けスイチングFET52,53には、モータ54などを駆動するための40Vの電源電圧HVが供給されている。   The semiconductor integrated circuit 51 is supplied with a power supply voltage of 5V for driving the logic circuit and a power supply voltage of 12V for high voltage, and the external switching FETs 52 and 53 are provided with a motor 54 and the like. A power supply voltage HV of 40V for driving is supplied.

前記半導体集積回路51は、5Vの電源電圧で駆動されるロジック回路61と、前記ロジック回路61の出力を供給される第1の低電圧レベルシフタ62と、前記第1の低電圧レベルシフタ62の出力を、遅延回路63を介して供給されるローサイド駆動回路64とを含み、前記ローサイド駆動回路64はローサイドのスイッチングFET53を駆動する駆動電圧を端子LDに出力する。   The semiconductor integrated circuit 51 includes a logic circuit 61 driven by a power supply voltage of 5V, a first low voltage level shifter 62 supplied with an output of the logic circuit 61, and an output of the first low voltage level shifter 62. The low-side drive circuit 64 outputs a drive voltage for driving the low-side switching FET 53 to the terminal LD.

また前記半導体集積回路51は、前記ロジック回路の出力を供給される第2の低電圧レベルシフタ65と、前記第2の低電圧レベルシフタ65の出力を供給される高電圧レベルシフタ66と、前記高電圧レベルシフタ66の出力を供給されるハイサイド駆動回路67を含む。   The semiconductor integrated circuit 51 includes a second low voltage level shifter 65 to which the output of the logic circuit is supplied, a high voltage level shifter 66 to which the output of the second low voltage level shifter 65 is supplied, and the high voltage level shifter. A high side driving circuit 67 supplied with 66 outputs is included.

前記半導体集積回路51はさらに12Vの電源電圧を供給される電源保護回路71を含み、前記12Vの電源電圧は先の実施形態高耐圧ダイオード20あるいは40よりなるダイオード72を経てキャパシタ73に蓄電され、前記ハイサイド駆動回路67は、前記キャパシタ73によりノード(2)で発生した高電圧を供給されて前記ハイサイドのスイッチングFET52を駆動する駆動電圧を端子HDに出力する。ここで前記高耐圧ダイオード72は、ハイサイド側のHD端子に接続された外付けFET52のゲートを開くための、ブートストラップダイオードとして使用される。すなわち、ハイサイド側のFET52を完全にONさせるためには、端子HDにおける電圧は、HV端子に供給される40Vの電源電圧よりも高い電圧を出力する必要があり、前記高耐圧ダイオード72は、このための高電圧を発生させるのに使用される。   The semiconductor integrated circuit 51 further includes a power protection circuit 71 to which a power supply voltage of 12V is supplied. The power supply voltage of 12V is stored in the capacitor 73 via the diode 72 formed of the high voltage diode 20 or 40 of the previous embodiment, The high side driving circuit 67 is supplied with a high voltage generated at the node (2) by the capacitor 73 and outputs a driving voltage for driving the high side switching FET 52 to the terminal HD. Here, the high breakdown voltage diode 72 is used as a bootstrap diode for opening the gate of the external FET 52 connected to the HD terminal on the high side. That is, in order to completely turn on the FET 52 on the high side, the voltage at the terminal HD needs to output a voltage higher than the power supply voltage of 40 V supplied to the HV terminal. Used to generate a high voltage for this.

原理としてはまずローサイド側の外付けFET53がオンした状態では高耐圧ダイード72に順方向の電流が流れ、ノード(1)と(2)の間のキャパシタ73電荷が蓄積され、例えば前記ノード(1)の電圧は12V−0.7V=11.3Vとなる。ただしこの0.7Vは前記ダイオード72における順方向の電圧降下に対応する。   In principle, when the external FET 53 on the low side is turned on, a forward current flows through the high breakdown voltage diode 72 and the charge of the capacitor 73 between the nodes (1) and (2) is accumulated. For example, the node (1 ) Is 12V-0.7V = 11.3V. However, this 0.7 V corresponds to a forward voltage drop in the diode 72.

次に、ハイサイドのFET52を動作させる段階ではローサイドの外付けFET53がオフとなり、ハイサイド側の外付けFET52がオンになるため、前記FET52と53の中間ノードNの電圧Vsおよびノード(1)の電圧は、最終的には40Vに引き上げられる。   Next, when the high-side FET 52 is operated, the low-side external FET 53 is turned off and the high-side external FET 52 is turned on. Therefore, the voltage Vs of the intermediate node N between the FETs 52 and 53 and the node (1) Is finally raised to 40V.

その際、前記端子HDの電圧は、ノード(1)の40Vの電圧と、キャパシタ73に蓄えられた電荷による11.3Vの電圧の和になり、前記ノード(1)には約40V+11.3V=51.3Vの電圧が現れる。すなわち、前記FET52のソース側の電圧が40Vであっても、端子HDの電圧によりゲート電圧がそれより高く保たれ、ハイサイド側のFET52を駆動し続けることが可能となる。   At that time, the voltage of the terminal HD is the sum of the voltage of 40V at the node (1) and the voltage of 11.3V due to the charge stored in the capacitor 73, and the voltage at the node (1) is about 40V + 11.3V = A voltage of 51.3V appears. That is, even when the voltage on the source side of the FET 52 is 40 V, the gate voltage is kept higher by the voltage at the terminal HD, and the high-side FET 52 can continue to be driven.

この時、前記ダイオード72には、ノード(2)、(3)の間で51.3V−12V=39.3Vの電圧が印加されるが、ダイオード72の逆方向耐圧は42V以上あるため、前記端子HDの電圧は維持することが出来る。   At this time, a voltage of 51.3V-12V = 39.3V is applied to the diode 72 between the nodes (2) and (3). However, since the reverse breakdown voltage of the diode 72 is 42V or more, The voltage at the terminal HD can be maintained.

しかし、モータ駆動時に前記高電圧HVを供給する電源に何らかの障害でサージなどの電圧が発生し、ノード(2)と(3)の間に瞬間的にでも55V以上の電圧が印加されると、通常の高耐圧ダイオードでは、ジャンクションが破壊してしまうため、一挙に前記HV電圧が12V電源に流れてしまう。   However, when a voltage such as a surge is generated due to some trouble in the power supply that supplies the high voltage HV when the motor is driven, and a voltage of 55 V or more is instantaneously applied between the nodes (2) and (3), In a normal high voltage diode, the junction is destroyed, so the HV voltage flows to the 12V power supply all at once.

その結果、前記12V電源側に保護回路71が設けられていても、このような原因で生じたダイオードの破壊は一時的な現象ではないので、12V電源の側に大きなダメージが及ぶ可能性がある。また、FET駆動回路としては、ダイドード72が破壊されているため動作しなくなる。   As a result, even if the protection circuit 71 is provided on the 12V power supply side, the destruction of the diode caused by such a cause is not a temporary phenomenon, and thus there is a possibility that a large damage is caused on the 12V power supply side. . Further, the FET drive circuit does not operate because the diode 72 is destroyed.

これに対し、先の実施形態で説明した高耐圧ダイオード20あるいは40を前記ダイオード72として使用した場合は、素子内に例えば47V動作する保護素子が内蔵されているので、サージ電圧がHV電源側で発生した場合でも、ダイオードのジャンクションの破壊を防ぐことが出来きる。   On the other hand, when the high-breakdown-voltage diode 20 or 40 described in the previous embodiment is used as the diode 72, since the protective element that operates, for example, 47V is built in the element, the surge voltage is increased on the HV power supply side. Even if it occurs, the destruction of the diode junction can be prevented.

また、仮にサージ電圧を一時的に12V電源の側に流したとしても、サージは一過的な現象であるため、12V電源は前記保護回路71で保護され、致命的なダメージを被ることはない。   Even if the surge voltage is temporarily supplied to the 12V power supply side, the surge is a transient phenomenon, so the 12V power supply is protected by the protection circuit 71 and does not suffer a fatal damage. .

また、ダイオード自体72も破壊されないので、異常サージ収束後は、駆動回路は正常に動作することが可能となる。   In addition, since the diode 72 is not destroyed, the drive circuit can operate normally after the abnormal surge is converged.

[第4の実施形態]
図41(A),(B)は、第4の実施形態による高耐圧ダイオードを示す断面図および平面図である。ここで図41(A)の断面図は図41(B)の平面図中、線1−1'に沿った断面を示している。本実施形態の高耐圧ダイオードは、図1の高耐圧ダイオード20の一変形例となっている。図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
41A and 41B are a cross-sectional view and a plan view showing a high voltage diode according to the fourth embodiment. Here, the cross-sectional view of FIG. 41A shows a cross section taken along line 1-1 ′ in the plan view of FIG. 41B. The high voltage diode of the present embodiment is a modification of the high voltage diode 20 of FIG. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.

図41を参照するに、本実施形態では図1の構成における素子分離領域21Iが省略され、層間絶縁膜22がシリコン基板21上に直接に形成されている。   Referring to FIG. 41, in this embodiment, the element isolation region 21I in the configuration of FIG. 1 is omitted, and the interlayer insulating film 22 is formed directly on the silicon substrate 21.

このような構成は、例えばそれぞれの拡散領域21A,21B,21C、さらにそれぞれの低抵抗領域21A,21B,21Cを、それぞれのイオン注入マスクを使って形成することにより形成することができる。またシリサイド層21A,21B,21Cは、例えばシリコン酸化膜マスクを使って形成することが可能である。 Such a configuration can be formed, for example, by forming the diffusion regions 21A, 21B, and 21C and the low resistance regions 21A C , 21B C , and 21C C using the respective ion implantation masks. . The silicide layers 21A S , 21B S , and 21C S can be formed using, for example, a silicon oxide film mask.

以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
(付記1)
半導体基板と、
前記半導体基板中に形成された第1の導電型の第1の拡散領域と、
前記第1の拡散領域中に形成された、前記第1の導電型と逆導電型である第2の導電型の第2の拡散領域と、
前記第2の拡散領域中に形成された、前記第1の導電型の第3の拡散領域と、
前記半導体基板上に形成され、第1の電圧が供給されて前記第2の拡散領域に接続される第1の配線パターンと、
前記半導体基板上に形成され、前記第1の電圧よりも高い第2電圧を供給される第2の配線パターンと、
を含み、
前記第2および第3の拡散領域はpn接合によりダイオードを形成し、

前記第2の拡散領域と前記第2の配線パターンとの間に、平面視で前記第2の配線パターンと交差し、前記第1の電圧が供給される導電パターンを設けることを特徴とする半導体装置。
(付記2)
さらに前記半導体基板上において前記第3の拡散領域を画成する素子分離領域を含み、前記導電パターンは、前記素子分離領域上に形成されることを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(付記3)
前記第1および第2の配線パターンは、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜上に形成されていることを特徴とする付記2記載の半導体装置。
(付記4)
前記導電パターンは、前記素子分離領域上に形成されたポリシリコンパターンよりなることを特徴とする付記2または3記載の半導体装置。
(付記5)
前記第1配線パターンは、前記半導体基板上に形成された第1の層間絶縁膜上に形成されており、前記第2の配線パターンは、前記第1の層間絶縁膜上に前記第1の配線パターンを覆って形成された第2の層間絶縁膜上に形成されており、前記導電パターンは前記第1の層間絶縁膜上に形成されていることを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(付記6)
前記第1の拡散領域に接続され、前記第1の層間絶縁膜の上であって前記第2の層間絶縁膜の下に設けられた第3の配線パターンを含むことを特徴とする付記1〜5のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記7)
前記第3の配線パターンは、前記第2の電圧よりも低い第3の電圧源に接続されることを特徴とする付記6記載の半導体装置。
(付記8)
前記第3の配線パターンは前記第1の配線パターンと短絡され、前記第1の電圧を供給されることを特徴とする付記6記載の半導体装置。
(付記9)
前記第3の配線パターンは接地されることを特徴とする付記6または7記載の半導体装置。
(付記10)
前記第1の拡散領域は前記第3の拡散領域よりも不純物濃度が低いことを特徴とする付記1〜9のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記11)
前記半導体基板上に、前記第1の電圧よりも低い第2の電圧で動作するトランジスタを更に有することを特徴とする付記1〜10のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記12)
半導体基板上に第1導電型の第1の拡散領域を形成する工程と、
前記第1の拡散領域に含まれるように第2の拡散領域を形成する工程と、
前記第2の拡散領域に含まれるように前記第1導電型の第3の拡散領域を形成し、前記第2の拡散領域と前記第3の拡散領域によりダイオードを構成するpn接合を形成する工程と、
前記第2の拡散領域に第1の配線パターンを形成する工程と、
前記第3の拡散領域に第2の配線パターンを形成する工程と、
前記第2の拡散領域と前記第2の配線パターンとの間に、平面視で前記第2の配線パターンと交差し、前記第1の電圧が供給される導電パターンを設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記13)
前記第3の拡散領域を形成する工程は、前記第2の拡散領域の上部に、平面視で前記第2の拡散領域の全面に重畳して第3の拡散領域を形成する工程と、前記第3の拡散領域に前記第3の拡散領域よりも深い素子分離領域を形成し、前記第3の拡散領域を前記第2の拡散領域に平面視にて含まれるように残す工程と、を含むことを特徴とする付記12記載の半導体装置の製造方法。
(付記14)
前記導電パターンを形成する工程は、ポリシリコン膜を前記素子分離領域に形成する工程と、これをパターニングする工程とを含み、前記導電パターンは前記素子分離領域上に形成されることを特徴とする付記13記載の半導体装置の製造方法。
(付記15)
前記導電パターンの形成工程の後、前記半導体基板上に前記素子分離領域および前記導電パターンを覆うように層間絶縁膜を形成する工程を含み、前記第1および第2の配線パターンは、前記層間絶縁膜上に形成されることを特徴とする付記14記載の半導体装置の製造方法。
(付記16)
さらに前記半導体基板上に第1の層間絶縁膜および第2の層間絶縁膜を順次形成する工程を含み、前記第1の配線パターンおよび前記導電パターンは前記第1の層間絶縁膜上に形成され、前記第2の導電パターンは前記第2の層間絶縁膜上に形成されることを特徴とする付記12記載の半導体装置の製造方法。
As mentioned above, although this invention was described about preferable embodiment, this invention is not limited to this specific embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the summary described in the claim.
(Appendix 1)
A semiconductor substrate;
A first diffusion region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
A second diffusion region of a second conductivity type formed in the first diffusion region and having a conductivity type opposite to that of the first conductivity type;
A third diffusion region of the first conductivity type formed in the second diffusion region;
A first wiring pattern formed on the semiconductor substrate and connected to the second diffusion region by being supplied with a first voltage;
A second wiring pattern formed on the semiconductor substrate and supplied with a second voltage higher than the first voltage;
Including
The second and third diffusion regions form a diode with a pn junction,

A semiconductor having a conductive pattern that crosses the second wiring pattern in plan view and that is supplied with the first voltage is provided between the second diffusion region and the second wiring pattern. apparatus.
(Appendix 2)
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an element isolation region defining the third diffusion region on the semiconductor substrate, wherein the conductive pattern is formed on the element isolation region.
(Appendix 3)
The semiconductor device according to claim 2, wherein the first and second wiring patterns are formed on an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate.
(Appendix 4)
4. The semiconductor device according to appendix 2 or 3, wherein the conductive pattern is a polysilicon pattern formed on the element isolation region.
(Appendix 5)
The first wiring pattern is formed on a first interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate, and the second wiring pattern is formed on the first interlayer insulating film. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed on a second interlayer insulating film formed to cover the pattern, and the conductive pattern is formed on the first interlayer insulating film.
(Appendix 6)
Supplementary notes 1 to 3 including a third wiring pattern connected to the first diffusion region and provided on the first interlayer insulating film and below the second interlayer insulating film. 5. The semiconductor device according to claim 1.
(Appendix 7)
The semiconductor device according to appendix 6, wherein the third wiring pattern is connected to a third voltage source that is lower than the second voltage.
(Appendix 8)
The semiconductor device according to appendix 6, wherein the third wiring pattern is short-circuited with the first wiring pattern and supplied with the first voltage.
(Appendix 9)
8. The semiconductor device according to appendix 6 or 7, wherein the third wiring pattern is grounded.
(Appendix 10)
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first diffusion region has an impurity concentration lower than that of the third diffusion region.
(Appendix 11)
11. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a transistor that operates on a second voltage lower than the first voltage on the semiconductor substrate.
(Appendix 12)
Forming a first conductivity type first diffusion region on a semiconductor substrate;
Forming a second diffusion region to be included in the first diffusion region;
Forming a third diffusion region of the first conductivity type so as to be included in the second diffusion region, and forming a pn junction constituting a diode by the second diffusion region and the third diffusion region; When,
Forming a first wiring pattern in the second diffusion region;
Forming a second wiring pattern in the third diffusion region;
Providing a conductive pattern that intersects the second wiring pattern in plan view and is supplied with the first voltage between the second diffusion region and the second wiring pattern;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(Appendix 13)
The step of forming the third diffusion region includes the step of forming a third diffusion region over the entire surface of the second diffusion region in a plan view above the second diffusion region, Forming a device isolation region deeper than the third diffusion region in the third diffusion region, and leaving the third diffusion region so as to be included in the second diffusion region in plan view. 14. A method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 12.
(Appendix 14)
The step of forming the conductive pattern includes a step of forming a polysilicon film in the element isolation region and a step of patterning the polysilicon film, and the conductive pattern is formed on the element isolation region. A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 13.
(Appendix 15)
After the step of forming the conductive pattern, the method includes a step of forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate so as to cover the element isolation region and the conductive pattern, and the first and second wiring patterns include the interlayer insulation 15. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 14, wherein the method is formed on a film.
(Appendix 16)
And a step of sequentially forming a first interlayer insulating film and a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate, wherein the first wiring pattern and the conductive pattern are formed on the first interlayer insulating film, 13. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 12, wherein the second conductive pattern is formed on the second interlayer insulating film.

20,40 高耐圧ダイオード
20A,20B,20C 基板領域
21 シリコン基板
21A 第1の拡散領域
21B 第2の拡散領域
21C 第3の拡散領域
21A,21B,21C 低抵抗コンタクト領域
21A,21B,21C,21S シリサイド層
21A+,21B+21C+,21NWC+,21NWC++,21PWC+,21PWC++ 低抵抗領域
21ChC チャネルカット領域
21G,21G ゲート電極
21Gox ゲート酸化膜
21I 素子分離領域
21Ox,21POx,21POxx 保護酸化膜
21PMOS,21NMOS 素子領域
21PW p型ウェル
21NW n型ウェル
21PW,21NW ウェルコンタクト
21a,21c ソースエクステンション領域
21b,21d ドレインエクステンション領域
21e,21g ソース領域
21f,21h ドレイン領域
22,23,24 層間絶縁膜
22G,23G 導電パターン
21SW,22SW,22SW,22SW 側壁絶縁膜
22V,22V,22V,22VBA,22VBB,22VBC,22VCA,22VCB,22VCC,22VGB,22VGC,24V ビアプラグ
23A,23B,23H,23G,23G,24A 配線パターン
〜R,R11〜R13 レジストパターン
20, 40 High voltage diodes 20A, 20B, 20C Substrate region 21 Silicon substrate 21A First diffusion region 21B Second diffusion region 21C Third diffusion region 21A C , 21B C , 21C C Low resistance contact region 21A S , 21B S, 21C S, 21S silicide layer 21A +, 21B + 21C +, 21NWC +, 21NWC ++, 21PWC +, 21PWC ++ low-resistance region 21ChC channel cut region 21G B, 21G C gate electrode 21Gox gate oxide film 21I isolation region 21Ox, 21POx, 21POxx protective oxide film 21PMOS , 21 NMOS device region 21PW p-type well 21NW n-type well 21PW C , 21NW C well contact 21a, 21c source extension region 21b, 21d drain extension Region 21e, 21g source region 21f, 21h drain region 22, 23, 24 interlayer insulating film 22G, 23G conductive pattern 21SW A , 22SW A , 22SW B , 22SW C sidewall insulating film 22V A , 22V B , 22V C , 22V BA , 22V BB, 22V BC, 22V CA, 22V CB, 22V CC, 22V GB, 22V GC, 24V A via plugs 23A, 23B, 23H, 23G B , 23G C, 24A wiring pattern R 1 ~R 5, R 11 ~R 13 resist patterns

Claims (8)

半導体基板と、
前記半導体基板中に形成された第1の導電型の第1の拡散領域と、
前記第1の拡散領域中に形成された、前記第1の導電型と逆導電型である第2の導電型の第2の拡散領域と、
前記第2の拡散領域中に形成された、前記第1の導電型の第3の拡散領域と、
前記半導体基板上に形成され、第1の電圧が供給されて前記第2の拡散領域に接続される第1の配線パターンと、
前記半導体基板上に形成され、前記第1の電圧よりも高い第2電圧を供給されて前記第3の拡散領域に接続される第2の配線パターンと、
を含み、
前記第2および第3の拡散領域はpn接合によりダイオードを形成し、
前記第2の拡散領域と前記第2の配線パターンとの間に、平面視で前記第2の配線パターンと交差し、前記第1の電圧が供給される導電パターンを設けることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A first diffusion region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate;
A second diffusion region of a second conductivity type formed in the first diffusion region and having a conductivity type opposite to that of the first conductivity type;
A third diffusion region of the first conductivity type formed in the second diffusion region;
A first wiring pattern formed on the semiconductor substrate and connected to the second diffusion region by being supplied with a first voltage;
Said formed on a semiconductor substrate, said first voltage said supplied with a second voltage higher than the third diffusion region connected to Ru second wiring pattern,
Including
The second and third diffusion regions form a diode with a pn junction,
A semiconductor having a conductive pattern that crosses the second wiring pattern in plan view and that is supplied with the first voltage is provided between the second diffusion region and the second wiring pattern. apparatus.
さらに前記半導体基板上において前記第3の拡散領域を画成する素子分離領域を含み、前記導電パターンは、前記素子分離領域上に形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising an element isolation region defining the third diffusion region on the semiconductor substrate, wherein the conductive pattern is formed on the element isolation region. 前記第1および第2の配線パターンは、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜上に形成されていることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first and second wiring patterns are formed on an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate. 前記導電パターンは、前記素子分離領域上に形成されたポリシリコンパターンよりなることを特徴とする請求項2または3記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the conductive pattern is a polysilicon pattern formed on the element isolation region. 前記第1配線パターンは、前記半導体基板上に形成された第1の層間絶縁膜上に形成されており、前記第2の配線パターンは、前記第1の層間絶縁膜上に前記第1の配線パターンを覆って形成された第2の層間絶縁膜上に形成されており、前記導電パターンは前記第1の層間絶縁膜上に形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 The first wiring pattern, the is formed on the first interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate, said second wiring pattern, the first on the first interlayer insulating film 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed on a second interlayer insulating film formed so as to cover the wiring pattern, and the conductive pattern is formed on the first interlayer insulating film. . 前記第1の拡散領域に接続され、前記第1の層間絶縁膜の上であって前記第2の層間絶縁膜の下に設けられた第3の配線パターンを含むことを特徴とする請求項5記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 5 , further comprising a third wiring pattern connected to the first diffusion region and provided on the first interlayer insulating film and below the second interlayer insulating film. serial mounting semiconductor device. 前記第3の配線パターンは、前記第2の電圧よりも低い第3の電圧源に接続されることを特徴とする請求項6記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the third wiring pattern is connected to a third voltage source lower than the second voltage. 半導体基板上に第1導電型の第1の拡散領域を形成する工程と、
前記第1の拡散領域に含まれるように第2の拡散領域を形成する工程と、
前記第2の拡散領域に含まれるように前記第1導電型の第3の拡散領域を形成し、前記第2の拡散領域と前記第3の拡散領域によりダイオードを構成するpn接合を形成する工程と、
前記第2の拡散領域にコンタクトするように第1の配線パターンを形成する工程と、
前記第3の拡散領域にコンタクトするように第2の配線パターンを形成する工程と、
前記第2の拡散領域と前記第2の配線パターンとの間に、平面視で前記第2の配線パターンと交差し、第1の電圧が供給される導電パターンを設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first conductivity type first diffusion region on a semiconductor substrate;
Forming a second diffusion region to be included in the first diffusion region;
Forming a third diffusion region of the first conductivity type so as to be included in the second diffusion region, and forming a pn junction constituting a diode by the second diffusion region and the third diffusion region; When,
Forming a first wiring pattern so as to contact the second diffusion region;
Forming a second wiring pattern so as to contact the third diffusion region;
Between the said second diffusion region a second wiring pattern intersect with the second wiring pattern in plan view, the steps of the first voltage provided conductive patterns supplied,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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