JP7422547B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態では、前記第1の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間に形成された第1導電型領域を含み、前記第3の第2導電型領域の少なくとも一部は、前記第1導電型領域内に形成されている。
本発明の一実施形態では、前記第3の第2導電型領域は、前記第1導電型領域を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びている。
本発明の一実施形態では、前記第3の第2導電型領域は、記第2の第2導電型領域を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びたトレンチと、前記トレンチの側壁および底壁に形成された第2導電型不純物拡散層とを含む。
本発明の一実施形態では、前記第3の第2導電型領域に、前記第3の第2導電型領域、前記半導体基板および前記第2の導電型領域からなる寄生トランジスタを積極的に動作させるための所定電圧が印加される。
本発明の一実施形態では、前記第1導電型領域における前記第3の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間部分が接地される。
本発明の一実施形態では、前記第1の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間に形成された第1導電型領域を含み、前記第3の第2導電型領域は、前記第1導電型領域、前記第1導電型エピタキシャル層および前記第2導電型埋込層を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びている。
本発明の一実施形態では、前記第3の第2導電型領域は、前記第1導電型領域、前記第1導電型エピタキシャル層および前記第2導電型埋込層を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びた第1トレンチと、前記第1トレンチに埋め込まれた第2導電型部材とを含み、前記第1導電型高濃度領域は、前記第1導電型領域、前記第1導電型エピタキシャル層および前記第2導電型埋込層を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びた第2トレンチと、前記第2トレンチに埋め込まれ、前記第1導電型領域よりも第1導電型不純物の濃度が高い第1導電型部材とを含む。
本発明の一実施形態では、前記第3の第2導電型領域に、前記第3の第2導電型領域、前記半導体基板および前記第2の導電型領域からなる寄生トランジスタを積極的に動作させるための所定電圧が印加される。
本発明の一実施形態では、前記第1トランジスタが小信号用トランジスタであり、前記第2トランジスタが大電流用トランジスタである。
本発明の一実施形態では、前記第1トランジスタがpnpトランジスタであり、前記第2トランジスタがMOSトランジスタである。
図1は、この発明の第1実施形態に係る半導体装置の構成を説明するための図解的な断面図である。
半導体装置1は、p型半導体基板11と、p型半導体基板11上に形成されたpnp型トランジスタ2およびパワーMOSトランジスタ3とを備えている。p型半導体基板11は、例えばSi基板である。p型半導体基板11の厚さは、100μm~800μm程度である。p型半導体基板11は、図示しない領域において、接地されている。
第2トランジスタ領域5には、第2のn型領域14が形成されている。この実施形態では、第2のn型領域14は、第2トランジスタ領域5内のn型エピタキシャル層12から構成されている。第2のn型領域14に、第2トランジスタとしての大電流用のパワーMOSトランジスタ3が形成されている。
第2トランジスタ領域5において、第2のn型領域14の表層部には、n+型ドレイン領域18と、n+型ドレイン領域18と間隔をおいて形成されたp型ボディ領域19とが形成されている。p型ボディ領域19の内方領域の表層部には、n+型ソース領域20が形成されている。
p型素子分離領域6は、第2のn型領域14を取り囲む無端状に形成されている。p型素子分離領域6には、p型素子分離領域6の幅中間部を厚さ方向に貫通し、p型半導体基板11の厚さ途中に達する無端状の第3のn型領域31(n型ガードリング)が形成されている。第3のn型領域31の表層部には、n+型コンタクト領域32が形成されている。
以上のような構成の半導体装置1においては、第1トランジスタ領域4と第2トランジスタ領域5との間に、npn型の第1寄生トランジスタ7が形成される。第1寄生トランジスタ7は、第1のn型領域13をコレクタとし、p型半導体基板11をベースとし、第2のn型領域14をエミッタとするnpn型トランジスタである。
パワーMOSトランジスタ3のドレインは、第2のn型領域14に電気的に接続されている。このため、パワーMOSトランジスタ3のスイッチング時等において、パワーMOSトランジスタ3のドレインに負バイアスが印加されると、第1寄生トランジスタ7および第2寄生トランジスタ8のエミッタ電位は、ベース電位よりも低くなる。これにより、両寄生トランジスタ7,8のエミッタ-ベース間に順バイアスが印加されるので、両寄生トランジスタ7,8に寄生電流が流れる。この際、両寄生トランジスタ7,8によって、第2のn型領域14とp型半導体基板11との電位差(エミッタ-ベース間電圧)に応じた寄生電流が流れることになる。
第2寄生トランジスタ8に流れる寄生電流が大きくなるほど、第1寄生トランジスタ7に流れる電流が小さくなる。この実施形態では、第1電極33を介して第2寄生トランジスタ8のコレクタに所定の正電圧を印加しているので、第2寄生トランジスタ8を積極的に動作させることができるから、第2寄生トランジスタ8に流れる寄生電流を大きくすることができる。これにより、第1寄生トランジスタ7に流れる電流を効果的に低減できる。
まず、図2Aに示すように、p型半導体基板11にn型エピタキシャル層12が形成される。そして、n型エピタキシャル層12に、第1トランジスタ領域4と第2トランジスタ領域5とを分離するためのp型素子分離領域6が形成される。p型素子分離領域6は、第2トランジスタ領域5を取り囲むように無端状に形成される。
次に、図2Dに示すように、第3のn型領域31の表面部にn型不純物(ドナー型不純物)がドーピングされることにより、n+型コンタクト領域32が形成される。
図2A、図2B、図3A~図3Cは、p型素子分離領域6に第3のn型領域31を形成する方法の他の例を説明するための断面図である。
次に、図2Bに示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、p型素子分離領域6の幅中間部を厚さ方向に貫通し、p型半導体基板11の厚さ途中に達する平面視無端状のトレンチ41が形成される。トレンチ41の断面形状は、縦長矩形状である。
次に、図3Cに示すように、トレンチ41内に、ノンドープポリシリコン44が埋め込まれる。これにより、p型素子分離領域6の一部を介して第2のn型領域14を取り囲む第3のn型領域31が形成される。そして、第3のn型領域31の表層部に、n型不純物がドーピングされることにより、n+型コンタクト領域32が形成される。
図4は、この発明の第2実施形態に係る半導体装置の構成を説明するための図解的な断面図である。図4において、前述の図1の各部に対応する部分には、図1と同じ符号を付して示す。
図5は、この発明の第3実施形態に係る半導体装置の構成を説明するための図解的な断面図である。図5において、前述の図1の各部に対応する部分には、図1と同じ符号を付して示す。
以上、本発明の実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の実施形態で実施することもできる。
また、例えば、図1において、p型素子分離領域6に、第2のn型領域13を取り囲むように、複数の無端状の第3のn型領域31が間隔をおいて形成されてもよい。
また、例えば、半導体装置1,1A,1Bの各部の導電型を反転した構成が採用されてもよい。すなわち、半導体装置1,1A,1Bにおいて、p型の部分がn型であり、n型の部分がp型であってもよい。
2 pnp型トランジスタ
3 パワーMOSトランジスタ
4 第1トランジスタ領域
5 第2トランジスタ領域
6 p型素子分離領域
7 第1寄生トランジスタ
8 第2寄生トランジスタ
11 p型半導体基板
12 n型エピタキシャル層
13 第1のn型領域
14 第2のn型領域
15 p型エミッタ領域
16 p型コレクタ領域
17 n+型ベースコンタクト領域
18 n+型ドレイン領域
19 p型ボデイ領域
20 n+型ソース領域
21 LOCOS酸化膜
22 ゲート酸化膜
23 ゲート電極
31 第3のn型領域
32 n+型コンタクト領域
33 第1電極
34 第2電極
41 トレンチ
42 n型ポリシリコン
43 n型不純物拡散層
44 ノンドープポリシリコン
51 n型埋込層
52 p型エピタキシャル層
53 p+型領域
311 低濃度領域
312 高濃度領域
Claims (17)
- 第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第1の第2導電型領域と、
前記第1の第2導電型領域に形成された第1トランジスタと、
前記半導体基板上に形成されかつ前記第1の第2導電型領域と間隔をおいて配置された第2の第2導電型領域と、
前記第2の第2導電型領域に形成された第2トランジスタと、
前記第1の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間に形成された第3の第2導電型領域と、
前記第1の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間に形成された第1導電型領域とを含み、
前記第3の第2導電型領域の少なくとも一部は、前記第1導電型領域内に形成されており、
前記第3の第2導電型領域は、前記第1導電型領域を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びている、半導体装置。 - 前記第3の第2導電型領域は、前記第1導電型領域を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びたトレンチと、前記トレンチに埋め込まれた第2導電型部材とを含む、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第3の第2導電型領域は、前記第1導電型領域を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びたトレンチと、前記トレンチの側壁および底壁に形成された第2導電型不純物拡散層とを含む、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1導電型領域における前記第3の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間部分が接地される、請求項1~3のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第3の第2導電型領域に、前記第3の第2導電型領域、前記半導体基板および前記第2の第2導電型領域からなる寄生トランジスタを積極的に動作させるための所定電圧が印加される、請求項1~4のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第1の第2導電型領域と、
前記第1の第2導電型領域に形成された第1トランジスタと、
前記半導体基板上に形成されかつ前記第1の第2導電型領域と間隔をおいて配置された第2の第2導電型領域と、
前記第2の第2導電型領域に形成された第2トランジスタと、
前記第1の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間に形成された第3の第2導電型領域と、
前記第1の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間に形成された第1導電型領域を含み、
前記第3の第2導電型領域は、前記第1導電型領域の幅中間部に形成された低濃度領域と、前記低濃度領域の幅中間部を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延び、かつ第2導電型不純物濃度が前記低濃度領域よりも高い高濃度領域とを含む、半導体装置。 - 前記高濃度領域に、前記第3の第2導電型領域、前記半導体基板および前記第2の第2導電型領域からなる寄生トランジスタを積極的に動作させるための所定電圧が印加される、請求項6に記載の半導体装置。
- 前記第1導電型領域における前記第3の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間部分が接地される、請求項6または7に記載の半導体装置。
- 第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第1の第2導電型領域と、
前記第1の第2導電型領域に形成された第1トランジスタと、
前記半導体基板上に形成されかつ前記第1の第2導電型領域と間隔をおいて配置された第2の第2導電型領域と、
前記第2の第2導電型領域に形成された第2トランジスタと、
前記第1の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間に形成された第3の第2導電型領域と、
前記半導体基板上に形成された第2導電型埋込層と、
前記第2導電型埋込層上に形成された第1導電型エピタキシャル層とを含み、
前記第1の第2導電型領域および前記第2の第2導電型領域が、前記第1導電型エピタキシャル層上に形成されている、半導体装置。 - 前記第1の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間に形成された第1導電型領域を含み、
前記第3の第2導電型領域は、前記第1導電型領域、前記第1導電型エピタキシャル層および前記第2導電型埋込層を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びている、請求項9に記載の半導体装置。 - 前記第1導電型領域における前記第3の第2導電型領域と前記第2の第2導電型領域との間領域に形成され、前記第1導電型領域、前記第1導電型エピタキシャル層および前記第2導電型埋込層を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延び、前記第1導電型領域よりも第1導電型不純物濃度が高い第1導電型高濃度領域を含む、請求項10に記載の半導体装置。
- 前記第1導電型高濃度領域が接地される、請求項11に記載の半導体装置。
- 前記第3の第2導電型領域は、前記第1導電型領域、前記第1導電型エピタキシャル層および前記第2導電型埋込層を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びた第1トレンチと、前記第1トレンチに埋め込まれた第2導電型部材とを含み、
前記第1導電型高濃度領域は、前記第1導電型領域、前記第1導電型エピタキシャル層および前記第2導電型埋込層を貫通して、前記半導体基板の厚さ途中まで延びた第2トレンチと、前記第2トレンチに埋め込まれ、前記第1導電型領域よりも第1導電型不純物の濃度が高い第1導電型部材とを含む、請求項11または12に記載の半導体装置。 - 前記第3の第2導電型領域に、前記第3の第2導電型領域、前記半導体基板および前記第2の第2導電型領域からなる寄生トランジスタを積極的に動作させるための所定電圧が印加される、請求項9~13のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第3の第2導電型領域は、前記第2の第2導電型領域を取り囲むように無端状に形成されている、請求項1~14のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第1トランジスタが小信号用トランジスタであり、前記第2トランジスタが大電流用トランジスタである、請求項1~15のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第1トランジスタがpnpトランジスタであり、前記第2トランジスタがMOSトランジスタである、請求項1~15のいずれか一項に記載の半導体装置。
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