JPH0344412B2 - - Google Patents

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JPH0344412B2
JPH0344412B2 JP59252326A JP25232684A JPH0344412B2 JP H0344412 B2 JPH0344412 B2 JP H0344412B2 JP 59252326 A JP59252326 A JP 59252326A JP 25232684 A JP25232684 A JP 25232684A JP H0344412 B2 JPH0344412 B2 JP H0344412B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はプレーナ型の半導体装置に関し、就
中、その接合耐圧を向上するために用いられるフ
イールドプレート構造の改良に係る。
〔発明の技術的背景〕
プレーナ型の半導体装置は一導電型の半導体層
表面から該半導体層に対して逆導電型の不純物領
域を形成した構造を有し、これにより形成される
接合(プレーナ接合)は必然的に湾曲され且つそ
の接合端部は半導体層の表面に露出されることに
なる。
第2図Aは上記プレーナ接合の一例を示す断面
図である。同図において、1はN型シリコン層で
ある。該N型シリコン層1の表面からは高濃度の
P+型不純物領域2が形成されると共に、全表面
を覆うシリコン酸化膜3が形成されている。この
プレーナ接合に逆バイアスが印加されると、接合
近傍には図中破線で示す状態で空乏層が広がる。
空乏層はP+型領域2内にも形成されるが、不純
物濃度の高いP+型領域内部での空乏層の幅は極
めて狭いから、図では省略してある。
一般にプレーナ接合にはブレークダウン耐圧が
低いという問題があり、これは主に接合面の湾曲
部に電界が集中することによるものであるが、図
示のように接合表面近傍における空乏層の幅が狭
くなつていることも耐圧低下の原因になつてい
る。即ち、表面近傍でのみ空乏層が狭くなるため
空乏層の湾曲部は更に湾曲が大きくなり、電界集
中が激しくなる。そこで、プレーナ接合における
耐圧向上を図るために、従来からフイールドプレ
ート構造が採用されている。
第2図Bは最も一般的に行なわれているフイー
ルドプレート構造を示しており、図示のように接
合近傍のN型シリコン層領域2上に、酸化膜3を
介してアルミニウム等の導電性金属からなるフイ
ールドプレート電極4が形成されている。該フイ
ールドプレート電極4には負の電圧が印加され、
これにより電極下のN型シリコン層領域表層から
電子が排斥される結果、図示のように空乏層が形
成される。こうしてフイールドプレート効果によ
り表面の空乏層の形状が補正されるため、プレー
ナ接合の耐圧の向上を図ることが可能となる。
第3図Aは従来行なわれている他のフイールド
プレート構造を示す断面図である。この構造で
は、例えば酸素添加された多結晶シリコン層等の
高抵抗導体からなるフイールドプレート電極4′
を用い、且つ該電極4′のY端からX端に向けて
図示のように微少電流iを流すようになつてい
る。微少電流iが流れることによつて電圧降下が
生じるから、フイールドプレート電極4′にはY
端からX端にかけて第3図Bに示すような電位勾
配が形成される。このような勾配をもつた電圧が
印加される結果、この場合にフイールドプレート
効果により形成される空乏層は、図中破線で示す
ように周辺部に向つて滑かに傾斜した形状にな
る。
〔背景技術の問題点〕
第2図Bの構造では空乏層の形状補正はなされ
るものの、フイールドプレート電極4に印加され
る電圧は一定であるため、延長して形成された空
乏層の端部には曲率の大きい湾曲部が発生する。
このため、この新たな湾曲部分に電界集中を生
じ、充分な耐圧向上効果が得られないという問題
があつた。
これに対し、第3図Aの構造ではフイールドプ
レート効果による空乏層の延びは極めて滑らかで
あるため第2図Bの場合のような問題はなく、充
分な耐圧向上効果が得られる。しかし、この場合
にはフイールドプレート電極4′に微少電流iを
流さなければならないから、電力損失を生じると
いう問題があつた。また、このような構造をトラ
ンジスタ等の素子に採用した場合、小電流領域で
の動作が困難で、誤動作を生じ易いという問題が
あつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、逆
バイアスされたプレーナ接合の空乏層の形状を滑
らかな理想的な形状に補正して充分な耐圧向上効
果を得ることができ、且つ電流損失や誤動作の発
生をも防止できるフイールドプレート構造を具備
した半導体装置を提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明による半導体装置は、第一導電型半導体
層と、該第一導電型半導体層の表面から所定の拡
散深さで選択的に形成されて第一導電型半導体層
との間にプレーナ接合を形成している第二導電型
不純物領域と、該第二導電型不純物領域および前
記第一導電型半導体層の表面を覆う絶縁膜と、該
絶縁膜を介して前記第二導電型不純物領域の周縁
からその外側の第一導電型領域に亙る領域上に形
成された半導体装置からなるフイールドプレート
電極と、該フイールドプレート電極を構成する半
導体層の前記第二導電型不純物領域側に形成され
た第二導電型領域およびその外側に形成されて半
導体層の全膜厚に亙る接合を形成する第一導電型
領域とを具備し、前記プレーナ接合に逆バイアス
を印加して動作させる際、フイールドプレート電
極を構成する半導体層の接合にも逆バイアスを印
加するようにしたことを特徴とするものである。
上記本発明におけるフイールドプレート電極は
ダイオードを構成しており、逆バイアスの印加に
よつてその接合近傍に空乏層が形成される。この
空乏層が形成されている状態のダイオードはコン
デンサと等価であり、空乏層領域にはその幅方向
に電位勾配が形成される。従つて、何等電力損失
を伴うことなく第3図Aの構造と同様のフイール
ドプレート効果を得ることができる。
〔発明の実施例〕
以下に本発明を高耐圧バイポーラトランジスタ
に適用した一実施例を説明する。
第1図は本発明の一実施例になる高耐圧バイポ
ーラ型半導体装置を示す断面図である。同図にお
いて、11はP型シリコン基板である。該P型シ
リコン基板上にはN型エピタキシヤルシリコン層
が成長され、両者の間にはN+型埋込層12が形
成されている。N型エピタキシヤルシリコン層の
表面からは前記P型基板に達するP+型分離領域
13が選択的に形成され、これによつてN型コレ
クタ領域14が周囲から電気的に分離されてい
る。コレクタ領域14の表層にはP型ベース領域
15が形成され、該ベース領域内にはN+型エミ
ツタ領域16が形成されている。また、ベース領
域15にはP+型ベースコンタクト領域17が形
成され、コレクタ領域にもN+型コレクタコンタ
クト領域18が形成されている。エピタキシヤル
シリコン層の表面はシリコン酸化膜19で覆わ
れ、該酸化膜上には多結晶シリコン層からなるフ
イールドプレート電極20がパターンニングされ
ている。該フイールドプレート電極20はP型ベ
ース領域15の周縁部上からその外側のN型コレ
クタ領域14上に亙つて形成され、その表面は酸
化膜21で覆われている。また、このフイールド
プレート電極20の内側部分、即ちP型ベース領
域側部分はP型多結晶シリコン領域22、その外
側はN型多結晶シリコン領域23になつており、
両者はフイールドプレート電極20の全膜厚に亙
る接合を形成している。シリコン酸化膜19上に
はアルミニウムパターンからなるエミツタ電極2
4、ベース電極25、コレクタ電極26が形成さ
れており、これらの電極はコンタクトホールを介
して夫々エミツタ領域16、ベースコンタクト領
域17、コレクタコンタクト領域18に接続され
ている。更に、エミツタ電極24はフイールドプ
レート電極20のP型領域22に接続され、また
コレクタ電極26はフイールドプレート電極20
のN型領域23に接続されている。
上記実施例における作用を説明すれば次の通り
である。
第1図のバイポーラ型半導体装置を動作させる
際、エミツタ領域16とベース領域15の間には
順バイアスが印加され、ベース領域15とコレク
タ領域14との間には逆バイアスが印加される。
従つて、ベース/コレクタ間のPN接合近傍に空
乏層が広がると共に、フイールドプレート電極2
0のPN接合にも逆バイアスが印加されて空乏層
が広がる。第4図Aはフイールドプレート電極2
0に空乏層が広がつた状態を示しており、図中交
差斜線を付した部分が空乏層を示している。この
ような状態おけるフイールドプレート電極20
は、空乏層を誘電体層としたコンデンサと等価で
ある。従つて全く電流が流れない状態でも、空乏
層領域には第4図Bに示すような電位勾配が形成
され、コレクタ領域14表面には第3図Aと同様
の理想的なフイールドプレート効果が加わる。こ
の結果、コレクタ領域のベース領域15との接合
近傍表面には第5図中に破線で示すように滑かな
形状の空乏層が形成され、接合耐圧の向上を図る
ことができる。しかも、既述のようにこの実施例
ではフイールドプレート電極20に電流を流す必
要がないから、第3図で説明した従来例のように
電力損失や微少電流動作領域での誤動作を生じる
ことがない。
次に、第1図の実施例におけるフイールドプレ
ート電極20を形成する方法の一例につき、第6
図A〜Dを参照して説明する。
まず、P型シリコン基板11を用いた従来のバ
イポーラプロセスにおける定法に従つて、N型エ
ピタキシヤル層14N+型埋込層12、P+型分離
領域13を形成した後、エピタキシヤル層表面を
1100℃の上記雰囲気中で60分酸化し、膜厚6000Å
のフイールド酸化膜19を形成する。続いて
CVD法により膜厚5000ÅのN型多結晶シリコン
層を堆積し、これをパターンニングしてフイール
ドプレート電極となるN型多結晶シリコンパター
ン20′を形成する(第6図A図示)。
次に、フオトエツチングによりベース領域とな
る部分のフイールド酸化膜を選択的にエツチング
して開孔した後、1100℃でドライ酸化を行なうこ
とにより、ベース開孔部および多結晶シリコンパ
ターン20の表面に膜厚1000Åの薄い酸化膜21
を形成する(第6図B図示)。
次に、ベース領域開孔部からフイールドプレー
ト電極のP型領域22となる部分上に亙つて開孔
部を有するレジストパターン31を形成し、該レ
ジストパターン31をマスクとしてボロンのイオ
ン注入を行なことにより、ベース領域予定部およ
びP型領域22の予定部にボロンをドープする
(第6図C図示)。
次に、レジストパターン31を除去し、熱処理
をを行なつて先にイオン注入したボロンの活性化
を行ない、P型ベース領域25を形成すると同時
に、フイールドプレート電極20のP型領域22
を形成する(第6図D図示)。
その後は定法に従つてエミツタ拡散およびコレ
クタコンタクト領域18の形成、ベースコンタク
ト領域17の形成、更にアルミニウム配線24,
25,26の形成を行なえば第1図の構造を具備
したバイポーラ型半導体装置を得ることができ
る。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば半導体装
置のフイールドプレート電極構造を改良すること
により、逆バイアスされたプレーナ接合の空乏層
の形状を滑らかな理想的な形状に補正して充分な
耐圧向上効果を得ると同時に、電流損失や誤動作
の発生をも防止できる等、顕著な効果が得られる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明をバイポーラ型半導体装置に適
用した一実施例を示す断面図、第2図Aはプレー
ナ接合とその耐圧低下の問題を説明する断面図で
あり、同図Bは従来の半導体装置におけるフイー
ルドプレート構造を示す断面図、第3図A,Bは
従来の改良されたフイールドプレート構造を示す
説明図、第4図A,Bは第1図の実施例における
作用を示す説明図、第5図は第1図の実施例にお
いてベース領域15とコレクタ領域14の接合近
傍に広がる空乏層の形状を示す断面図、第6図A
〜Dは第1図の実施例になる半導体装置の要部製
造工程を順に追つて示す断面図である。 11……P型シリコン基板、12……N+型埋
込領域、13……P+型分離領域、14……N型
コレクタ領域、15……P型ベース領域、16…
…N+型エミツタ領域、17……P+型ベースコン
タクトろういき、18……N+型コレクタコンタ
クト領域、19……フイールド酸化膜、20……
フイールドプレート電極、20′……N型多結晶
シリコンパターン、21……薄い酸化膜、22…
…P型領域、23……N型領域、31……レジス
トパターン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第一導電型半導体層と、該第一導電型半導体
    層の表面から所定の拡散深さで選択的に形成され
    た第二導電型不純物領域と、前記第一導電型半導
    体層と第二導電型不純物領域とで構成され且つ動
    作時に逆バイアスが印加されるプレーナPN接合
    と、前記第二導電型不純物領域および前記第一導
    電型半導体層の表面を覆う絶縁膜と、該絶縁膜を
    介して前記第二導電型不純物領域の周縁からその
    外側の第一導電型領域に亙る領域上に形成された
    半導体層からなるフイールドプレート電極と、該
    フイールドプレート電極の前記第二導電型不純物
    領域側に形成された第二導電型領域およびその外
    側に形成された第一導電型領域と、これら第一導
    電型領域および前記第二導電型領域によつて前記
    フイールドプレート電極の全膜厚に亙つて形成さ
    れ且つ動作時に逆バイアスが印加されるPN接合
    とを具備したことを特徴とする半導体装置。 2 前記第一導電型半導体層がバイポーラトラン
    ジスタのコレクタ領域を構成し、前記第二導電型
    不純物領域がバイポーラトランジスタのベース領
    域を構成していることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体装置。
JP59252326A 1984-11-29 1984-11-29 半導体装置 Granted JPS61129868A (ja)

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US06/802,372 US4707720A (en) 1984-11-29 1985-11-27 Semiconductor memory device
EP85115145A EP0190423B1 (en) 1984-11-29 1985-11-29 Planar semiconductor device having a field plate electrode
DE8585115145T DE3585225D1 (de) 1984-11-29 1985-11-29 Planare halbleitervorrichtung mit einer feldplatte.

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JPS61129868A JPS61129868A (ja) 1986-06-17
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JP2956434B2 (ja) * 1992-10-30 1999-10-04 株式会社デンソー 絶縁分離形半導体装置

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JPS5999766A (ja) * 1982-11-29 1984-06-08 Nec Corp 半導体集積回路装置

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