JPH02370A - Integrated circuit device - Google Patents
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に関し、特に縦型MO3FETを含
む複数の回路素子を同一チップ上に形成した集積回路装
置において、出力用縦型MOSFETと他の回路素子と
を分離する構造に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to an integrated circuit device in which a plurality of circuit elements including a vertical MOSFET are formed on the same chip. The present invention relates to a structure that separates circuit elements from each other.
近年、縦型MOSFETは自動車のランプやソレノイド
・リレー等の各種車載電力負荷等を駆動するためのスイ
ッチング素子として用いられている。In recent years, vertical MOSFETs have been used as switching elements for driving various on-vehicle power loads such as automobile lamps and solenoids and relays.
最近縦型MOSFETと0MO8ICの製造プロセスに
整合性があることから、縦型MO3FETと複数の周辺
の回路素子を同一チップ上に形成し、この周辺の回路素
子により電流制限回路、加熱検出回路、過電圧検出回路
等の各種保護回路を形成し、縦型MOSFETを負荷短
絡時の大電流あるいは高電圧サージから保護するような
集積回路装置が提案されている。Recently, since the manufacturing processes of vertical MOSFET and 0MO8IC are compatible, a vertical MO3FET and multiple peripheral circuit elements are formed on the same chip, and these peripheral circuit elements are used to control current limiting circuit, heating detection circuit, overvoltage Integrated circuit devices have been proposed in which various protection circuits such as detection circuits are formed to protect vertical MOSFETs from large currents or high voltage surges when a load is short-circuited.
縦型MOSFETとともに多数の他の回路素子を同一チ
ップ上に形成した集積回路装置において、出力用縦型M
OSFETと他の回路素子とを分離する構造には、絶縁
分離、誘電体分離などがある。In an integrated circuit device in which a large number of other circuit elements are formed on the same chip along with a vertical MOSFET, the vertical MOSFET for output
Structures for separating OSFETs from other circuit elements include insulation separation and dielectric separation.
第5図は絶縁分離の1例であり(IEEE 1987
CLISTOM INTEGRATED CIRCUI
T C0NPERENCEP、276参照)。第6図は
誘電体分離の1例である(特開昭61−196576号
公報参照)。Figure 5 is an example of insulation separation (IEEE 1987
CLISTOM INTEGRATED CIRCUI
(See T C0NPERENCEP, 276). FIG. 6 shows an example of dielectric separation (see Japanese Patent Laid-Open No. 196576/1983).
上述した従来の分離技術は工程が複雑であり、生産コス
トが高くなるという欠点がある。The conventional separation techniques described above have the drawbacks of complicated processes and high production costs.
例えば第5図の絶縁分離を例にとれば、N+基板lにN
+の埋込み層51を設け、その上にP−型エピタキシャ
ル層52を積み、さらにN型エピタキシャル層3を積み
、表面からP型の不純物を拡散することにより、絶縁分
離用P型拡散層53を形成するというような複雑な工程
を必要とする。For example, if we take the insulation isolation shown in Figure 5 as an example, N+ substrate l has N
A + buried layer 51 is provided, a P- type epitaxial layer 52 is deposited thereon, an N-type epitaxial layer 3 is further deposited, and P-type impurities are diffused from the surface to form a P-type diffusion layer 53 for insulation isolation. It requires a complicated process of forming.
また、第6図の誘電体分離は、N+基板63の裏面を酸
化して分離用内部酸化膜62を形成し縦型MOSFET
23を形成する領域の分離用内部酸化膜62を部分的に
エツチングした後、N+基板63の裏面側にN+ポリシ
リコン層61を堆積し、その後N+基板63の表面にN
−エピタキシャル層3を積み、最°後にトレンチ溝64
を掘り、このトレンチ溝内にPSG膜11を埋め込むこ
とにより絶縁を行っている。この方法は基板の裏と表と
で目合せをする必要があったり、深いトレンチ溝64を
掘る必要があるなど技術的に難しい工程を用いている。In addition, the dielectric isolation shown in FIG. 6 is achieved by oxidizing the back surface of the N+ substrate 63 to form an internal oxide film 62 for isolation.
After partially etching the isolation internal oxide film 62 in the area where the N+ substrate 63 is to be formed, an N+ polysilicon layer 61 is deposited on the back side of the N+ substrate 63, and then an N+ polysilicon layer 61 is deposited on the surface of the N+ substrate 63.
-Layer epitaxial layer 3 and finally trench groove 64
Insulation is performed by digging a trench and burying a PSG film 11 in the trench. This method uses technically difficult steps such as the need to align the back and front sides of the substrate and the need to dig deep trenches 64.
さて、縦型MOSFETは、第5図、第6図に示すよう
にそのN+基板をドレイン領域としているため、負荷を
正の電源ラインに接続し、スイッチング素子として用い
る縦型MOSFETのドレインをこの負荷に接続しソー
スを接地する方式のいわゆるローサイド・スイッチ等の
ように、ドレインを出力端子とする場合には、縦型MO
SFETのドレイン電極の電圧は、出力状態によって変
化する。一方、周辺のCMO3制御回路の基板電位やウ
ェルの電位は固定されている必要があり、そのため、周
辺回路の基板やウェルが縦型MOSFETのドレイン領
域と分離されている必要がある。Now, as shown in Figures 5 and 6, the vertical MOSFET uses its N+ substrate as the drain region, so a load is connected to the positive power supply line, and the drain of the vertical MOSFET used as a switching element is connected to this load. When the drain is used as an output terminal, such as in a so-called low-side switch where the source is connected to the ground and the source is grounded, a vertical MO
The voltage at the drain electrode of the SFET changes depending on the output state. On the other hand, the substrate potential and well potential of the peripheral CMO3 control circuit need to be fixed, and therefore the substrate and well of the peripheral circuit need to be separated from the drain region of the vertical MOSFET.
従って、前述した絶縁分離、誘電体分離等の構造を使用
して縦型MOSFETと他の回路素子とを電気的に絶縁
して分離する必要がある。Therefore, it is necessary to electrically insulate and separate the vertical MOSFET from other circuit elements using the above-mentioned insulation isolation, dielectric isolation, or other structures.
ところで、自動車の電気回路においては、配線(ワイヤ
ーハーネス)を減らすことを目的として、自動車の車体
(ボディー)自体を接地電極としている。一方、自動車
のランプ、ソレノイド・リレー等の負荷を正の電源ライ
ンに接続すると、負荷が接地電極である自動車の車体に
触れたときに火災の起こる危険がある。従って、安全の
ために、これらの負荷は接地側に接続し負荷を駆動する
スイッチング素子を正の電源ラインに接続する方式が採
られている。このように負荷を接地し、スイッチンク素
子を電源ラインに接続する方式は7%イサイド・スイッ
チと呼ばれている。By the way, in the electric circuit of an automobile, the body of the automobile itself is used as a ground electrode for the purpose of reducing wiring (wire harness). On the other hand, if a load such as a car lamp or solenoid relay is connected to the positive power supply line, there is a risk of a fire occurring when the load touches the car body, which is a ground electrode. Therefore, for safety, a method is adopted in which these loads are connected to the ground side and the switching elements that drive the loads are connected to the positive power supply line. This method of grounding the load and connecting the switching element to the power supply line is called a 7% aside switch.
ハイサイド・スイッチをNチャンネル型(N c h
)縦型MOSFETで構成する場合、そのドレインが正
の電源側に接続され、そのソースが出力端子となり、自
動車のランプ、ソレノイド・リレー等の各種車載電力負
荷の一方の電極に接続される。The high-side switch is N-channel type (N ch
) When configured with a vertical MOSFET, its drain is connected to the positive power supply side, its source becomes an output terminal, and is connected to one electrode of various on-vehicle power loads such as automobile lamps and solenoid relays.
なお、このようなNch縦型MO3FETを完全にオン
させるにはゲート電圧を電源電圧より高くする必要があ
るが、これは昇圧回路を用いて容易に行うことができる
。Note that in order to completely turn on such an Nch vertical MO3FET, it is necessary to make the gate voltage higher than the power supply voltage, but this can be easily done using a booster circuit.
このように、ハイサイドスイッチ等においては、出力端
子がソース電極となり、ドレイン電極の電位は他の回路
素子と共通の電源電圧に固定されるため、必ずしも電気
的に絶縁された素子分離な行う必要はない。したがって
縦型MOSFETと他の回路素子とを共通の基板に形成
することが可能である。In this way, in high-side switches, etc., the output terminal becomes the source electrode, and the potential of the drain electrode is fixed to the common power supply voltage with other circuit elements, so it is not always necessary to separate the elements by electrically insulating them. There isn't. Therefore, it is possible to form the vertical MOSFET and other circuit elements on a common substrate.
しかしながら、出力トランジスタとしての縦型MO3F
ETは高電圧、大電流をスイッチングするため、他の回
路素子に影響を与えないように素子の構造および配置を
工夫する必要があるとともに、素子を安価に製造するた
めには、なるべく製造工程数が少なくてすむ構造とする
必要がある。However, vertical MO3F as an output transistor
Since ET switches high voltages and large currents, it is necessary to devise the structure and arrangement of the elements so as not to affect other circuit elements. It is necessary to create a structure that requires less.
本発明によれば、−導電型の半導体基板の一生面より他
の主面に電流通路を有する縦型MOSFETを含む多数
の回路素子が同一の半導体基板に形成され、縦型MO3
FETと他の回路素子との間に深い他の導電型の不純物
拡散領域を有している集積回路装置を得る。According to the present invention, a large number of circuit elements including a vertical MOSFET having a current path on a main surface other than one main surface of a -conductivity type semiconductor substrate are formed on the same semiconductor substrate, and a vertical MOSFET is formed on the same semiconductor substrate.
An integrated circuit device having a deep impurity diffusion region of another conductivity type between a FET and another circuit element is obtained.
本発明では従来の技術のように縦型MOSFETと集積
回路とを電気的に絶縁して分離するのでなく、深いP型
拡散層によって縦型MO3FETの出力電流径路を制限
することにより他の回路素子に対する影響を軽減してお
り、より簡単な構造であり、製造が容易である。In the present invention, unlike the conventional technology, the vertical MOSFET and the integrated circuit are not electrically insulated and separated, but the output current path of the vertical MOSFET is limited by a deep P-type diffusion layer, so that other circuit elements can be connected to each other. It has a simpler structure and is easier to manufacture.
次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図は本発明の第1の実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the invention.
N+基板1の上にN型エピタキシャル層13を積んだエ
ピタキシャルウェハーを使用する。これはディスクリー
トの縦型MOSFETを作成する際に用いるものと同じ
である。ただし、後で深いP型拡散領域12を形成する
際にN+基板lから不純物の拡散がおこりN+のせり上
がり領域2が形成され実効的なN−エピタキシャル膜の
厚さが減少するため、押込前のエピタキシャル層13の
厚さはディスクリートの縦型MOSFETを作製する場
合よりも厚くしておく。通常車載用の半導体素子として
要求される耐圧は60V前後であるため、エピタキシャ
ル層の抵抗率はlΩ・cm前後のものを用いる。この時
必要な、P型拡散層12の押込前のエピタキシャル層1
3の厚さは20〜30μm程度である。An epitaxial wafer in which an N type epitaxial layer 13 is stacked on an N+ substrate 1 is used. This is the same as that used when creating a discrete vertical MOSFET. However, when forming the deep P-type diffusion region 12 later, impurity diffusion occurs from the N+ substrate 1 and an N+ rising region 2 is formed, reducing the effective thickness of the N- epitaxial film. The thickness of the epitaxial layer 13 is set to be thicker than when manufacturing a discrete vertical MOSFET. Since the breakdown voltage normally required for a semiconductor device for use in a vehicle is around 60V, the resistivity of the epitaxial layer is about 1Ω·cm. Epitaxial layer 1 before pressing P type diffusion layer 12 required at this time
The thickness of No. 3 is about 20 to 30 μm.
イオン注入等により縦型MOSFET23と制御用回路
26との間にポロンを注入し、高温で押込みを行うこと
により素子分離用の深いP型拡散領域12を形成する。Poron is injected between the vertical MOSFET 23 and the control circuit 26 by ion implantation or the like, and deep P-type diffusion regions 12 for element isolation are formed by injecting at a high temperature.
高温長時間の埋込みを行うことによりN−基板lから不
純物の拡散がおこりN+のせり上がり領域2が形成され
る。素子分離用の深いP型拡散領域12はこのN+のせ
り上がり領域2に接触するようにエピタキシャル膜13
の膜厚、埋込み時間を設定する。抵抗率1Ω・cm。By performing the embedding at a high temperature for a long time, impurities are diffused from the N- substrate 1, and an N+ rising region 2 is formed. A deep P-type diffusion region 12 for element isolation is formed on an epitaxial film 13 so as to be in contact with this N+ rising region 2.
Set the film thickness and embedding time. Resistivity 1Ω・cm.
押込み前のエピタキシャル膜13の厚さが25μmであ
るエピタキシャルウェハーの場合、1200℃。In the case of an epitaxial wafer in which the thickness of the epitaxial film 13 before indentation is 25 μm, the temperature is 1200°C.
50時間の押込みによりN+のせり上がり領域2の厚さ
は13μm程度となる。ポロンのイオン注入量を1.5
X 1013cm−’とした場合、深いP型拡散領域
12の深さは11μm程度となる。その後、縦型MOS
FET23と制御用回路26を形成する。After 50 hours of pressing, the thickness of the N+ rising region 2 becomes approximately 13 μm. Poron ion implantation amount is 1.5
When X is 1013 cm-', the depth of the deep P-type diffusion region 12 is about 11 μm. After that, vertical MOS
FET 23 and control circuit 26 are formed.
第2図(a)に縦型MOSFETの制御用回路との間に
浅いP型拡散領域36を有する集積回路装置の断面図を
示す。第1図に示したNチャンネル型MOSFET25
は省略しである。同図に示したものはハイサイドスイッ
チであるため縦型MOSFETのドレイン14とPチャ
ンネル型MO3FETのソース19は電源35に接続さ
れ、縦型MO3FETのソース16は負荷抵抗34に接
続されている。P型拡散領域36が浅いため寄生バイポ
ーラトランジスタ33のベースと縦型MO3FETのエ
ピタキシャル抵抗30は浅いP型拡散領域36の下部の
エピタキシャル抵抗31で接続される。FIG. 2(a) shows a cross-sectional view of an integrated circuit device having a shallow P-type diffusion region 36 between it and a control circuit for a vertical MOSFET. N-channel MOSFET 25 shown in Figure 1
is omitted. Since the switch shown in the figure is a high-side switch, the drain 14 of the vertical MOSFET and the source 19 of the P-channel MO3FET are connected to a power supply 35, and the source 16 of the vertical MOSFET is connected to a load resistor 34. Since the P-type diffusion region 36 is shallow, the base of the parasitic bipolar transistor 33 and the epitaxial resistor 30 of the vertical MO3FET are connected through the epitaxial resistor 31 under the shallow P-type diffusion region 36.
縦型MOSFETの出力電流が増加すると縦型MO3F
ETのエピタキシャル抵抗30での電圧降下が増加し、
寄生バイポーラトランジスタ33のベースはそのエミッ
タに対して負にバイアスされるため、寄生バイポーラト
ランジスタ33がオンする。When the output current of the vertical MOSFET increases, the vertical MOSFET
The voltage drop across the ET epitaxial resistor 30 increases,
Since the base of parasitic bipolar transistor 33 is negatively biased with respect to its emitter, parasitic bipolar transistor 33 is turned on.
この時流れる電流がトリガとなり制御用回路がラッチア
ップする。ラッチアップを避けるには浅いP型拡散領域
360幅を広くしてバイポーラトランジスタのベース抵
抗32に比べ浅いP型拡散領域36の下部のエピタキシ
ャル抵抗31を大キくする必要があるが、これではチッ
プ面積の増大を伴ってしまう。The current flowing at this time acts as a trigger and causes the control circuit to latch up. To avoid latch-up, it is necessary to widen the width of the shallow P-type diffusion region 360 and make the epitaxial resistance 31 at the bottom of the shallow P-type diffusion region 36 larger than the base resistance 32 of the bipolar transistor. This results in an increase in area.
一方第2図(b)の方は深いP型拡散領域12がN+の
せり上がり領域2まで達しているため、縦型MOSFE
Tの出力電流が制御回路側に影響を及ぼすことはない。On the other hand, in FIG. 2(b), the deep P-type diffusion region 12 reaches the N+ rising region 2, so the vertical MOSFE
The output current of T has no effect on the control circuit side.
寄生バイポーラトランジスタ33のベースはベース抵抗
32を通してN+のせり上がり領域2に接続されており
、この領域は比較的不純物濃度が高いため常に電源電圧
VDDにバイアスされている。したがって寄生バイポー
ラトランジスタ33がオンすることはない。また、第2
図(a)に示したP型拡散領域が浅い場合のようにチッ
プ面積は増大しない。The base of the parasitic bipolar transistor 33 is connected to the N+ rising region 2 through the base resistor 32, and since this region has a relatively high impurity concentration, it is always biased to the power supply voltage VDD. Therefore, the parasitic bipolar transistor 33 is never turned on. Also, the second
The chip area does not increase as in the case where the P-type diffusion region is shallow as shown in FIG.
P型頭域12を押し込む前のエピタキシャル層13の抵
抗率が1Ω・cm、厚さが25μmの場合前述したとお
り深いP型拡散領域12の深さは11μm程度となるが
、この時深いP型拡散領域12の幅を15μm以上とれ
ば制御回路のラッチアップを避けることができる。When the resistivity of the epitaxial layer 13 is 1 Ω·cm and the thickness is 25 μm before the P-type head region 12 is pushed in, the depth of the deep P-type diffusion region 12 is about 11 μm as described above. If the width of the diffusion region 12 is set to 15 μm or more, latch-up of the control circuit can be avoided.
なお、深いP型拡散領域12とN+のせり上がり領域2
が接触しても、接合は傾斜接合となるため耐圧の低下は
起りにくい。前述の拡散条件で180V前後の耐圧が発
生し、応用上特に問題ない
また第2図(c)〜(e)にシミュレーションによるP
型拡散領域12下部の不純物濃度プロファイルを示した
。第2図(C)は押込み前、第2図(d)は750分、
第2図(e)は3000分、P型拡散領域36の押込み
を行った後の不純物プロファイルである。押込みは12
00℃の不活性ガス中で行った。Note that the deep P-type diffusion region 12 and the N+ rising region 2
Even if they come into contact, the withstand voltage is unlikely to drop because the bond is an inclined bond. Under the above-mentioned diffusion conditions, a withstand voltage of around 180V is generated, and there is no particular problem in application.
The impurity concentration profile below the type diffusion region 12 is shown. Figure 2 (C) is before pushing, Figure 2 (d) is 750 minutes,
FIG. 2(e) shows the impurity profile after the P-type diffusion region 36 was pushed in for 3000 minutes. The push is 12
The test was carried out in an inert gas at 00°C.
N+基板1は縦型MOSFETのドレイン電極となるた
めオーミック接触のとりやすい抵抗率0006〜0.0
30Ω・cmのものを用いる。不純物濃度に換算すると
10’a〜l O”cm−3であり、不純物は比較的拡
散係数の小さいアンチモン(Sb)を用いている。この
N+基板1上に抵抗率1.0Ω・cm(不純物濃度5.
6 X 10 ”cm ’)のエピタキシャル層13を
25μm積んだ。不純物はリン(P)である(第2図(
C))。Since the N+ substrate 1 becomes the drain electrode of the vertical MOSFET, it has a resistivity of 0006 to 0.0, making it easy to establish ohmic contact.
Use one with 30Ω·cm. The impurity concentration is 10'a~lO''cm-3, and antimony (Sb), which has a relatively small diffusion coefficient, is used as the impurity. Concentration 5.
A 25 μm thick epitaxial layer 13 of 6×10 ”cm” was deposited.The impurity was phosphorus (P) (see Fig. 2(
C)).
ボロンをドーズ量1.5 X 1013cm−2でイオ
ン注入した後、1200℃の不活性ガス中で750分間
押込んだ時のプロファイルが第2図(d)であり、30
00分間押込んだ時のプロファイルが第2図(e)であ
る。Figure 2(d) shows the profile when boron was ion-implanted at a dose of 1.5 x 1013 cm-2 and then pressed in an inert gas at 1200°C for 750 minutes.
The profile when pressed for 00 minutes is shown in FIG. 2(e).
ここでPN接合の表面からの深さをXjとする。Here, the depth from the surface of the PN junction is assumed to be Xj.
また実効的なエピタキシャル膜の厚さXeを表面からN
型領域の濃度が初期エピタキシャル層13の濃度と等し
くなる点までの距離と定義する。押込み750分間の場
合、Xj=7.!lJum、Xe=15.9μmであり
実効的なエピタキシャル膜の厚さXeに対するPN接合
の深さXjの割合は約50%と比較的小さい(第2図(
d))。その結果P型拡散領域36とN+のせり上がり
領域2にはさまれたN−領域3の濃度はほぼ初期エピタ
キシャル層13の濃度と等しくなっている。このような
場合は第2図(a)に示した浅いP型拡散領域36の下
部の抵抗31と寄生バイポーラトランジスタのベース抵
抗32は同程度の大きさとなり、寄生バイポーラトラン
ジスタのオンによるラッチアップカ懸念すれる。In addition, the effective epitaxial film thickness Xe from the surface to N
It is defined as the distance to the point where the concentration of the type region becomes equal to the concentration of the initial epitaxial layer 13. When pushing for 750 minutes, Xj=7. ! lJum, Xe = 15.9 μm, and the ratio of the PN junction depth Xj to the effective epitaxial film thickness Xe is approximately 50%, which is relatively small (see Figure 2).
d)). As a result, the concentration of the N- region 3 sandwiched between the P-type diffusion region 36 and the N+ rising region 2 is approximately equal to the concentration of the initial epitaxial layer 13. In such a case, the resistance 31 at the bottom of the shallow P-type diffusion region 36 shown in FIG. 2(a) and the base resistance 32 of the parasitic bipolar transistor will have approximately the same magnitude, and the latch-up capacitance caused by turning on the parasitic bipolar transistor will be reduced. I'm concerned.
一方、押込み3000分間の場合、X j = 10.
4μin、Xe=15.9μmであり、実効的なエピタ
キシャル膜の厚さXeに対するPN接合の深さXjの割
合は約80%に達している(第2図(e))。実効的な
エピタキシャル膜の厚さXeに対するPN接合の深さX
jの割合が大きい場合(X j / X e〉0.7の
場合)、P型拡散領域36とN+のせり上がり領域2で
はさまれたN−領域3の不純物濃度は初期エピタキシャ
ル層13の濃度に比べかなり低くなる。そのため、第2
図(a)に示した浅いP型拡散領域36の下部のエピタ
キシャル抵抗31に相当する抵抗は非常に大きい値とな
り、寄生バイポーラトランジスタ33のベース抵抗32
の値はそれに比べて無視できるようになり、寄生バイポ
ーラがオンすることによるラッチアップを防止すること
ができる。On the other hand, in the case of pushing for 3000 minutes, X j = 10.
4 μin, Xe = 15.9 μm, and the ratio of the PN junction depth Xj to the effective epitaxial film thickness Xe reaches approximately 80% (FIG. 2(e)). Depth X of PN junction with respect to effective epitaxial film thickness Xe
When the ratio of j is large (X j / considerably lower than that of Therefore, the second
The resistance corresponding to the epitaxial resistance 31 under the shallow P-type diffusion region 36 shown in FIG.
The value of is negligible compared to that, and latch-up due to parasitic bipolar turning on can be prevented.
なお、N+基板lはドレイン電極14とオーミックコン
タクトをとるために高濃度とする必要があり、好ましく
は1017〜1020cm””の不純物濃度のものが用
いられる。さらに、ウェハーのわれ、かけを防止するた
めにはある程度の厚さが必要となり、好ましくは200
〜900μmのものが用いられる。Note that the N+ substrate l needs to have a high impurity concentration in order to make ohmic contact with the drain electrode 14, and preferably one with an impurity concentration of 1017 to 1020 cm'' is used. Furthermore, in order to prevent the wafer from cracking or chipping, a certain degree of thickness is required, and preferably 200 mm.
~900 μm is used.
また、50〜250vの耐圧を出すために、P+領域1
2を押込む前のエピタキシャル層13の厚さは20〜3
0μmに、その不純物濃度は15′8〜10I60ff
!−3とすることが好ましい。In addition, in order to produce a withstand voltage of 50 to 250V, P+ region 1
The thickness of the epitaxial layer 13 before pressing 2 is 20 to 3
0μm, its impurity concentration is 15'8~10I60ff
! -3 is preferable.
さらに、深いP型拡散領域12の深さは5〜20μmに
、幅は10μm以上に、表面の不純物濃度は1015〜
10”cm”に好ましくは選ばれる。そして、N+のせ
り上がり領域2の厚さは好ましくは5〜25μmに設け
られる。Further, the depth of the deep P-type diffusion region 12 is 5 to 20 μm, the width is 10 μm or more, and the impurity concentration on the surface is 1015 to 20 μm.
10"cm" is preferably chosen. The thickness of the N+ rising region 2 is preferably set to 5 to 25 μm.
なお、この場合、深いP型拡散領域12の深さをXj、
押し込み前のエピタキシャル層13の厚さをXepi、
N+のせり上がり領域2の厚さをXNとすれば、P型拡
散領域12の下部の抵抗R8を施例の断面図である。N
チャンネルMO3)ランジスタ(N c h MO8T
r)用Pウェル40を素子分離用の深いP型拡散領域
12と同時に形成するため、工程数を減らすことができ
る。In this case, the depth of the deep P-type diffusion region 12 is defined as Xj,
The thickness of the epitaxial layer 13 before indentation is Xepi,
Assuming that the thickness of the N+ rising region 2 is XN, this is a cross-sectional view of an example of the resistance R8 at the bottom of the P-type diffusion region 12. N
Channel MO3) transistor (N c h MO8T
r) Since the P-well 40 is formed simultaneously with the deep P-type diffusion region 12 for element isolation, the number of steps can be reduced.
また、このP型拡散領域は例えば約lOμmと濶いため
、第3図に示すようなオフセットゲート型あるいは第4
図に示すようなダブルドープドレイン型(DDD型)等
の高圧Nch MOSFETを形成することが可能であ
る。ドレイン部の電界緩和を行い高圧化を図るためドレ
イン拡散領域41の接合の深さを例えば、約3μmと深
くしても、P型拡散領域40の深さが約lOμmと深い
ため、基板との間でパンチスルーな起こすことはない。Furthermore, since this P-type diffusion region has a width of, for example, about 10 μm, it may be of an offset gate type or a fourth type as shown in FIG.
It is possible to form a high voltage Nch MOSFET such as a double doped drain type (DDD type) as shown in the figure. Even if the depth of the junction of the drain diffusion region 41 is increased to, for example, about 3 μm in order to reduce the electric field in the drain region and increase the voltage, the depth of the P-type diffusion region 40 is about 10 μm, which makes the contact with the substrate difficult. There will be no punch-through in between.
以上説明したように本発明は、縦型MO3FETと集積
回路との間に深いP型拡散層を形成するという簡単でか
つ安価な方法で、縦型MOSFETの出力電流の制御回
路に対する影響をおさえることができる効果がある。As explained above, the present invention suppresses the influence of the output current of the vertical MOSFET on the control circuit by a simple and inexpensive method of forming a deep P-type diffusion layer between the vertical MOSFET and the integrated circuit. It has the effect of
第1図は本発明の第1の実施例の断面図、第2図(a)
、 (b)はそれぞれP型拡散領域の深さが浅い及び深
い場合の断面図、第2図(c)〜(e)は不純物プロフ
ァイルを示す図、第3図及び第4図はそれぞれ本発明の
第2及び第3の実施例の断面図、第5図は従来の絶縁分
離構造の断面図、第6図は従来の誘電体分離構造の断面
図である。
1・・・・・・N+基板、2・・・・・・N+のせり上
がり領域、3・・・・・・N−エピタキシャル層、4・
・・・・・NchMOSFET用Pウェル、5・・・・
・・Pベース、6・・・・・・N+拡散層、7・・・・
・・P+拡散層、8・・・・・・ゲート酸化膜、9・・
・・・・酸化膜、10・・・・・・ポリシリコンゲート
、11・・・・・・PSG膜、12・・・・・・深いP
型拡散領域、13・・・・・・押込み前のエピタキシャ
ル層、14・・・・・・縦型MOSFETのドレイン、
15・・・・・・縦型MOSFETのゲート、16・・
・・・・縦型MO3FETのソース、l 7=・・・−
Pch MOSFETのドレイン、18=−・Pch
MOSFETのゲート、1 ’9− P c hMO
3FETのソース、20−N c h MOS F E
Tのドレイン、21・・・・・・NchMOSFET
のゲート、22・・・・・・Nch MOSFETのソ
ース、23・・・・・・縦型MOSFET、24・・・
・・・Pch MOSFET。
25・・・・・・Nch MOSFET、26・・・・
・・制御用回路、30・・・・・・縦型MOSFETの
エピタキシャル抵抗、31・・・・・・浅いP型拡散領
域下部のエピタキシャル抵抗、32・・・・・・寄生バ
イポーラトランジスタのベース抵抗、33・・・・・・
寄生バイポーラトランジスタ、34・・・・・・負荷抵
抗、35・・・・・・電源、36・・・・・・浅いP
ウz ル、4・O−・・・・Nch MOSFET用P
つ。
ル、41・・・・・・Nch MOSFETのドレイン
拡散領域、42・・・・・・NchMOSFETのオフ
セット抵抗、43・・・・・・Nch MOSFET
(オフセットゲート型)、44・・・・・・Pch M
OSFETのドレイン拡散領域、45・・・・・・Pc
hMOSFETのオフセット抵抗、46・・・・・・P
ch MOSFET(オフセットゲート型)、47−N
ch MOSFET (ダブルドープドレイン型)、4
8−−Pch MOSFET(ダブルドープドレイン型
)、51・・・・・・N+埋込み層、52・・・・・・
P−エピタキシャル層、53・・・・・・絶縁P型拡散
層、61・・・・・・N+ポリシリコン層、62・・・
・・・分離用内部酸化膜、63・・・・・・N+基板、
34・・・・・・分離溝。Fig. 1 is a sectional view of the first embodiment of the present invention, Fig. 2(a)
, (b) are cross-sectional views when the depth of the P-type diffusion region is shallow and deep, respectively, Figures 2 (c) to (e) are diagrams showing impurity profiles, and Figures 3 and 4 are cross-sectional views, respectively, of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional insulation isolation structure, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional dielectric isolation structure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...N+ substrate, 2...N+ rising region, 3...N- epitaxial layer, 4...
...P well for Nch MOSFET, 5...
...P base, 6...N+ diffusion layer, 7...
...P+ diffusion layer, 8... Gate oxide film, 9...
... Oxide film, 10 ... Polysilicon gate, 11 ... PSG film, 12 ... Deep P
Type diffusion region, 13... Epitaxial layer before indentation, 14... Drain of vertical MOSFET,
15...Gate of vertical MOSFET, 16...
...Vertical MO3FET source, l 7=...-
Pch MOSFET drain, 18=-・Pch
Gate of MOSFET, 1'9-Pc hMO
3FET source, 20-N ch MOS F E
Drain of T, 21...Nch MOSFET
gate, 22... source of Nch MOSFET, 23... vertical MOSFET, 24...
...Pch MOSFET. 25...Nch MOSFET, 26...
... Control circuit, 30 ... Epitaxial resistance of vertical MOSFET, 31 ... Epitaxial resistance under the shallow P-type diffusion region, 32 ... Base resistance of parasitic bipolar transistor , 33...
Parasitic bipolar transistor, 34...Load resistance, 35...Power supply, 36...Shallow P
Uzuru, 4・O-...P for Nch MOSFET
Two. 41...Drain diffusion region of Nch MOSFET, 42...Offset resistance of Nch MOSFET, 43...Nch MOSFET
(offset gate type), 44...Pch M
Drain diffusion region of OSFET, 45...Pc
hMOSFET offset resistance, 46...P
ch MOSFET (offset gate type), 47-N
ch MOSFET (double doped drain type), 4
8--Pch MOSFET (double doped drain type), 51...N+ buried layer, 52...
P- epitaxial layer, 53...Insulating P-type diffusion layer, 61...N+ polysilicon layer, 62...
...Separation internal oxide film, 63...N+ substrate,
34...Separation groove.
Claims (1)
回路素子が形成され、該回路素子が互いに配線された集
積回路装置において、前記縦型MOSFETと他の回路
素子との間に他の導電型の拡散領域を有することを特徴
とする集積回路装置In an integrated circuit device in which a plurality of circuit elements including vertical MOSFETs are formed on a semiconductor substrate of one conductivity type, and the circuit elements are interconnected, a semiconductor substrate of another conductivity type is disposed between the vertical MOSFET and another circuit element. An integrated circuit device characterized by having a diffusion region of
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63269702A JP2729062B2 (en) | 1987-10-27 | 1988-10-25 | Integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27222387 | 1987-10-27 | ||
JP62-272223 | 1987-10-27 | ||
JP63269702A JP2729062B2 (en) | 1987-10-27 | 1988-10-25 | Integrated circuit device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02370A true JPH02370A (en) | 1990-01-05 |
JP2729062B2 JP2729062B2 (en) | 1998-03-18 |
Family
ID=26548885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63269702A Expired - Lifetime JP2729062B2 (en) | 1987-10-27 | 1988-10-25 | Integrated circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2729062B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6713819B1 (en) * | 2002-04-08 | 2004-03-30 | Advanced Micro Devices, Inc. | SOI MOSFET having amorphized source drain and method of fabrication |
JP2015088617A (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device |
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JPS63138779A (en) * | 1986-11-29 | 1988-06-10 | Nec Kansai Ltd | Semiconductor element |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP63269702A patent/JP2729062B2/en not_active Expired - Lifetime
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JP2729062B2 (en) | 1998-03-18 |
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