JPH03235367A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH03235367A
JPH03235367A JP2032792A JP3279290A JPH03235367A JP H03235367 A JPH03235367 A JP H03235367A JP 2032792 A JP2032792 A JP 2032792A JP 3279290 A JP3279290 A JP 3279290A JP H03235367 A JPH03235367 A JP H03235367A
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JP
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potential
electrode wiring
plate
region
insulating layer
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JP2032792A
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Takeshi Oda
剛 黄田
Goro Mitarai
御手洗 五郎
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体集積回路装置に関するものであり、特
に高電圧を印加された場合の、デバイスの耐圧の向上を
図った半導体集積回路装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第11図は、例えば実開昭133−131152号公報
に示さ夕装置を例に説明されている。また第12図は分
かりやすくするために絶縁層を除いて示されている。
なお、以下に示す第2図、第5図、第8図、第10図、
第11図、第14図においても同様に絶縁層を除いて示
されている。
第11図及び第12図において、すでに公知のとおり、
npnバイポーラトランジスタ装置は半導体層(101
)  とn−型エピタキシャル層(102)とからなる
基板(1)とn+埋込層(2)と、上記基板(1)に設
けられたn−型エピタキシャル層から成るコレクタ領域
(3)と、p型ベース領域(4)と、p+拡散層の素子
分離領域(5)と、絶縁層(6)と、コンタクトホール
(7)をかいして引き出される嘉1層配線のベース引き
出し電極(8)と、スルーホール(9)を介しベース引
き出し電極(8)から素子分離領域(5)を横切って外
部端子に接続する第2層配線のベースの電極配線α■と
から構成されるが、この従来例においては、更に寄生M
O5I−ランジスタのチャンネル領域上で絶縁層(6)
中に埋設されると共に、コンタクトホール(11)を介
して素子分離領域(5)と接続されたフィールドプレー
1− (12)とが加えられている。さらに素子分離領
域(5)は接地端子(13)と接続されている。
この他例えばエミッタ領域及びその他の引き出し電極が
必要であるが、この実施例の説明においては、直接関係
しないのでこれらはすべて図面から省略されている。
上記のように構成された従来の半導体装置は次のように
動作する。
第11図及び第12図に示された従来例において示され
ろような、外部端子に接続されている電極配線(10)
がこの素子分離領域(5)を横切る構造であると、接地
端子(13)が正、ベース領域(4)が負となるような
静電気が外部から印加されることがある。
このようにして大きな電圧が外部から印加された場合、
素子分離領域(5)がソース、ベース領域(4)がドレ
インとなるような寄生MO8)ランジスタが生成される
ことになるが、フィールドプレート(12)が、素子分
離領域(5)とベース領域(4)との間のコレクタ領域
(3)をベースの電極配線α0)から遮蔽すると共にフ
ィールドプレー1.(12)が接地された素子分離領域
(5)と接続されていると、絶縁層(6)と接する、上
記コレクタ領域(3)の表面近傍にはチャンネルが形成
されず、寄生MOSトランジスタの動作は抑制されるの
で半導体装置が破壊されないようになっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような半導体装置においては、寄生MO8効果に
よる半導体装置の耐圧劣化は抑制されるが、絶縁層(6
)中にフィールドブ≠レー) (12)を設け、上記フ
ィールドブし−+−(12)と素子分離領域(5)とを
接続しているため、電極配線が半導体能動素子や分離領
域と交叉する半導体集積回路(以下ICという)で、高
耐圧ICのように印加電圧をpn接合材料のバルクの耐
圧近くまで高くしたい場合には、上記フィールドプレー
ト(12)が接地電位で電極配線00)との電位差が大
きく、電極配!QOiが横切る、上記フィールドプレー
ト(12)辺縁の下方のコレクタ領域では電位が急激に
変化するので、他のコレクタ領域部分及び素子分離領域
(5)の境界よりも電界の集中が激しくなり、ICの耐
圧を基板の耐圧近(まで高め得ないという問題点が生ず
る。
高耐圧ICの、このような耐圧の劣化は、必ずしもバイ
ポーラトランジスタ装置にとどまらず、例えば第13図
及び第14図に示されるような、pn接合による素子分
離をおこなうと共に絶縁層中のフィールドプレートが素
子分離領域と接続された構造を有するダイオードにも同
様な耐圧の劣化が生しろ。
第13図及び第14図において半導体層(101)とそ
れに接合されたn−型エピタキシャル層(102)とか
らなる基板(1)の表面近傍にn++半導体領域(21
)が配置されている。そして半導体能動素子を分離する
ために、基板(1)にp+型型数散層素子分離領域(5
)が配置されている。上記基板(1)の表面には絶縁層
(6)が配置されている。C型半導体領域(21)上の
絶縁層にはスルーホール(22)が設けられており、こ
のスルーホール(22)を介して引き出された電極配線
αO)は絶縁層(6)を介して素子分離領域(5)を横
切っている。絶縁層(6)中には、コンタクトホール(
11)を介して素子分離領域(5)の表面と接続するよ
うに埋設されたフィールドプレート(12)が上記電極
配線α0)から、上記電極配線00)が横切る素子分離
領域(5)及びその境界を遮蔽するように配置されてる
。上記素子分離領域(5)は接地電位であり、n++半
導体領域(21)には電圧VBが印加されている。
接合型ダイオードの製作に、例えば、米国特許用4.2
92.642号明細書記載の薄いエピタキシャル層を使
用した高耐圧ダイオード技術を使用すると共に、絶縁層
(6)を介して素子分離領域(5)を横切っている上記
電極配線ααがない場合を仮定した場合、このダイオー
ドの耐圧は基板(1)の半導体層(101)とn”型エ
ピタキシャル層(102)との接合面での耐圧で決まり
、n−型エピタキシャル層(102)の比抵抗を5Ω(
2)、エピタキシャル層厚さを15μm1半導体層(1
01)比抵抗を40Ωcmとすれば、その耐圧は650
v程度である。
このように本来の耐圧が650V程度であるダイオード
に、第13図及び第14図のように絶縁層(6)を介し
てp′″型の素子分離領域(5)を横切る上記電極配線
(10)を設け、絶縁層(6)に埋設されたフィールド
プレート(12)を設けると共に、フィールドプレート
(12)をコンタクトホール(11)を介して素子分離
領域(5)の表面と接続した場合、上記フィールドプレ
ー ト(12)が接地電位で電極配線(10)との電位
差が大きく、電極配線(10)が横切る上記フィールド
プレート(12)辺縁の下方の、n−型エピタキシャル
層(102)表面では、電位が急激に変化し、素子分離
領域(5)の境界よりも電界の集中が激しくなり耐圧が
劣化する。ちなみにフィールドプレート下絶縁層厚さt
olを1μm1電極配線下絶縁層厚さt02を3μmと
した。とき、耐圧は430V程度で、電極配線が横切ら
ない場合の耐圧から約220V低下していることになる
。この場合のtolと耐圧との関係が第15図に示され
ている。
このようにpn接合による素子分離をおこなうと接続さ
れた構造を有することによる耐圧劣化は半この発明はか
かる課題を解決するためになされたもので、寄生MO3
効果による半導体集積回路装置の接合面における耐圧劣
化を抑制すると共に、電極配線の影響によるフィールド
プレート辺縁附近の基板主面の電界密度の集中を緩和す
ることにより、電極配線が横切らない場合の耐圧に近づ
けた半導体集積回路装置を得ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に関わる半導体集積回路装置は基板の、て配置
された電極配線と上記分離領域ン謳にフィールドプレー
トを配置し、上記フィールドプレートに上記電極配線下
の基板主面における電界集中を緩和するように電圧を印
加したものである。
〔作 用〕
上記のように構成された半導体集積回路装置においては
、フィールドプレートに電位が印加されているので、半
導体能動素子表面に存在する空乏層を制限しようとする
効果が起きないので分離領域境界においての耐圧劣化が
防がれると共に、半導体能動素子と分離領域とを横切っ
て配置された電極配線に印加された電位による電界がフ
ィールドプレート辺縁附近の基板主面で集中することが
緩和される。
〔発明の実施例〕 次にこの発明の実施例について説明する。以下の実施例
は半導体能動素子としてダイオードを用いた例である。
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図である。また
第2図はこの発明の一実施例の平面図である。
第1図及び第2図においてp+型半導体層(101)と
p+型半導体層(101)に接合されたn−型エピタキ
シャル層(102)からなる基板(1)、この基板(1
)の表面近傍にn+型半導体領域(21)が配置されて
いる。
そして半導体能動素子(40)を島状に囲んで分離する
ために、基板(1)にp+型拡散層の素子分離領域(5
)が配置されている。基板(1)の表面には絶縁層(6
)が密着して配置されている。n+型半導体領域(21
)上の絶縁層にはスルーホール(22)が設けられてお
り、このスルーホール(22)を介して引き出された電
極配線α0)は絶縁層(6)を介して素子分離領域(5
)を横切っている。絶縁層(6)中には、基板(1)の
表面と接触しないように埋設されたフィールドプレート
(12)が電極配線−から、上記電極配線−が横切る素
子分離領域(5)及びその境界を遮蔽するように配置さ
れている。
上記のように構成された半導体集積回路装置においては
通常素子分離領域(5)は最低電位であり、接地電位で
ある。また、n1型半導体領域(21)には電極配線a
ωを介して高電位VBが印加される。更に、フィールド
プレート(12)には、電位■。が印加されている。今
この電位■Gを0電位から上昇させてゆくと、ダイオー
ドの耐圧VBは線型に上昇する。これはフィールドプレ
ート(12)に印加された電位が素子分離領域(5)に
対して正の電位であれば絶縁層(6)にかかる電圧は低
下することになる。
従って絶縁層(6)表面での電界は弱まる。またこの電
界を一定とすれば、等価的にフィールドプレート(12
)下の絶縁層厚みを増加することになるからである。ち
なみにフィールドプレート下絶縁層厚さtelを1μm
1電極配線下絶縁層厚さt02を3μm1フイ一ルドプ
レート電位をV。=I30V  としたとき、耐圧は5
50■ 程度であり、従来装置より120V の耐圧強
度の改善がみとめられる。VGを変化したときの耐圧が
第3図に示されている。
また第4図は他の実施例を示す断面図である。
第5図はこの実施例の平面図である。第1図及び第2図
において示された上記の実施例においては、vGのある
電位(第3図においてはV、=L30V)を境に降伏点
がフィールドプレー) (12)辺縁附近のn−型エピ
タキシャル層(102)表面から素子分離領域(5)の
境界表面に移り、第3図に示されるように耐圧は急激に
低下する。そこでフィールドプレート(12)を凸型に
し、n−型エピタキシャル層(102)から上記フィー
ルドプレートまでの絶縁層絶縁層厚みt03より薄くす
るようにした。このような構造にすることにより電極配
線Gotが横切る、フィールドプレート(12)辺縁附
近のn”型エピタキシャル層(102)表面と素子分離
領域f5]の境界表面とでほぼ同時に降伏が起きるよう
になり、電極配線による寄生MO3効果を防ぎつつ、フ
ィールドプレート辺縁における基板主面の電界密度の集
中を緩和することができるので、半導体集積回路装置の
耐圧を電極配線が横切らない場合の耐圧にさらに近づけ
ることができる。この構造においてVGを変化したとき
の耐圧が第6図にしめされている。この構造の他の実施
例としては第7図及び第8図に示されるように絶縁層厚
みを線型に変化させてもよい。
また第9図はさらに他の実施例を示す断面図である。第
10図はこの第9図の実施例の平面図である。
第9図において素子分離領域(5)に電位を接地電位と
して、フィールドプレー1−(12)に印加される電位
VGを、例えば電極口〔の電位VBと接地電位との間の
電位にしたいとき、第9図及び第10図に示されるよう
に電極配線α〔とフィールドプレート(12)と素子分
離領域(5)とを抵抗体により接続することによりvG
を設定することができる。第9図及ヒ第1O図ニオイT
、 flL(5L(6)、QOI、 (12) 、 (
21) 〜(22)(40) 、 (101) (10
2)は第4図及び第5図と同一のものである。電極配線
−及び絶縁層(6)の表面に絶縁層(30)が配置され
、この絶縁層(30)あるいは絶縁層(6)をも介して
、電極配線−、フィールドプレート(12)そして素子
分離領域]5)を結ぶ抵抗体(31)が配置されている
。この抵抗体(31)と電極配線α(至)とはコンタク
トホール(32)を介して、抵抗体(31)トフィール
ドプレート(12)とはコンタクトホール(33)を介
して、抵抗体(31)と素子分離領域(5)とはコンタ
クトホール(34)を介してそれぞれ接続されている。
このような構成で電極配線−に電位■Bが引加され、素
子分離領域(5)が接地されると、フィールドプレート
(12)の電位は電極配線α0)からフィールドプレー
) (121までの抵抗体(31)の経路の長さとフィ
ールドプレート(12)から素子分離領域(5)までの
抵抗体(31)の経路の長さとにより一義的に決定され
る。
ところで上記説明では接合分離型のpn接合ダイオード
について述べたが誘電体分離のような他の分離構造やバ
イポーラトランジスタについても同様な効果がある。
〔発明の効果〕
この発明は以上のように構成されているので、和され耐
圧が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図、第2図はこ
の発明の一実施例の平面図、第3図は第1図に示された
実施例でVGを変化したときの耐圧を示す図、第4図は
他の実施例を示す断面図、第5図は第4図に示された実
施例の平面図、第6図は第4図に示された実施例でvQ
を変化したときの耐圧を示す図、第7図は更に他の実施
例を示す断面図、第8図は第7図に示された実施例の平
面図、第9図は更に他の実施例を示す断面図、第10図
は第9図にしめされた実施例の平面図、第11図は従来
の半導体装置の断面図、第12図は第11図に示された
従来の半導体装置の平面図、第13図は従来の他の半導
体装置の断面図、第14図は第13図に示された従来の
半導体装置の平面図、第15図は第13図でしめされた
従来の半導体装置のフィールドプレート下絶縁層厚さt
elと耐圧との関係を示す図である。 図において、(40)は半導体能動素子、(5)は分離
領域、α0は電極配線、(12)はフィールドプレート
である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板の主面内に形成された半導体能動素子と、こ
    の半導体能動素子を島状に囲む分離領域と、上記半導体
    能動素子から取り出され上記分離領域上を横切って配置
    された電極配線と、この電極配線と上記分離領域との間
    に配置され、上記電極配線下の基板主面における電界集
    中を緩和するように電圧を印加されるフィールドプレー
    トとを備えた半導体集積回路装置。
JP2032792A 1990-02-13 1990-02-13 半導体集積回路装置 Pending JPH03235367A (ja)

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