JPH07254707A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07254707A
JPH07254707A JP6316087A JP31608794A JPH07254707A JP H07254707 A JPH07254707 A JP H07254707A JP 6316087 A JP6316087 A JP 6316087A JP 31608794 A JP31608794 A JP 31608794A JP H07254707 A JPH07254707 A JP H07254707A
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君則 渡邉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のプレーナ型半導体装置に比べて高い耐
圧を持つ半導体装置を提供することを目的とする。 【構成】 n- 型基板11の表面にp+ ベース12層が
形成され、この2つの間のpn接合端を覆うように形成
された絶縁膜16上の高抵抗体膜21のLで示される部
分に不純物としてPがドーピングされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係り、特に
高耐圧でプレーナ型の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にプレーナ型の半導体装置は逆バイ
アス印加時に接合の湾曲部に電界集中が生じ、平面接合
に比べて耐圧が低くなることが知られている。このため
高耐圧プレーナ型半導体装置では電界集中を緩和する種
々の工夫がなされている。
【0003】図5に従来のプレーナ型半導体装置の断面
図を示す。
【0004】図5の半導体装置ではn- 型Si基板51
に選択的にp型拡散層52が形成され、このp型拡散層
52と基板51との間に逆バイアスが印加されるように
なっている。
【0005】拡散層52と基板51とのなす接合の基板
表面に露出する部分およびその外側に絶縁膜54が形成
され、この絶縁膜54の上に、所定幅の高抵抗体膜から
なる、いわゆるフィールド・プレート55が形成されて
いる。
【0006】フィールド・プレート55の一端は拡散層
52の金属電極56により拡散層52と同電位に設定さ
れ、他端は基板51に形成されたn+ 型拡散層53上に
設けられている金属電極57により基板51の電位に設
定されている。
【0007】また拡散層52が形成されているのと反対
側の基板51の表面には金属電極58が形成されてい
る。
【0008】このような構造では、pn接合に逆バイア
スを印加したとき高抵抗のフィールド・プレート55に
微少電流が流れてその内部に電位勾配が形成される。こ
の結果、基板51に伸びる空乏層は第5図の破線で示す
ようになり、基板51表面での電界強度が緩和される。
【0009】しかしこのような構造の場合、図5に示す
ようにpn接合に沿って基板51内部に伸びる空乏層の
先端に湾曲部59が形成され、この湾曲部59に大きい
電界集中が見られる。この電界集中のため、第5図のよ
うなプレーナ型半導体装置の耐圧は平坦接合の半導体装
置の耐圧の約70%までが限界となっていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
プレーナ型半導体装置では、平面接合の半導体装置に比
べて耐圧が低いという問題があった。
【0011】本発明は上記の問題を解決し、従来のプレ
ーナ型半導体装置に比べて高い耐圧を持つ半導体装置を
提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに本発明は、第1導電型の第1半導体層表面に選択的
に第2導電型の第2半導体層が形成され、これらの第1
半導体層および第2半導体層間の接合の表面に露出する
部分およびその外側が絶縁膜により覆われ、この絶縁膜
上に高抵抗体膜が設けられた半導体装置において、前記
高抵抗体膜のうち前記接合の表面に露出する部分の側の
端部近傍に不純物がドーピングされて、このドーピング
された部分が低抵抗となっていることを特徴とする半導
体装置を提供する。
【0013】
【作用】本発明によれば、第1半導体層と第2半導体層
との接合の表面に露出する部分の側の高抵抗体膜端部に
不純物がドーピングされ、ド−ピングされた部分が低抵
抗となるので、接合からの空乏層の伸びがなだらかにな
って電界の集中が緩和され、プレーナ型の半導体装置が
従来と比べて高耐圧となる。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 (実施例1)図1に本実施例に係る半導体装置の断面図
を示す。この実施例は半導体装置として縦型MOSFE
Tを形成している。
【0015】図1では、第1半導体層として比抵抗50
Ω・cm程度のn- 型Si基板11が用いられ、この一
方の表面にBをイオン注入し5μm程度拡散して、第2
半導体層のp+ 型ベース層12が形成されている。そし
てこのp+ 型ベース層12内の表面にAsのイオン注入
と熱処理を行なってn+ 型ソース層13が形成されてい
る。
【0016】2つのp+ 型ベース層12に挟まれた基板
11の表面にはゲート酸化膜14が形成され、ゲート酸
化膜14上に500nm程度の厚さの多結晶シリコン膜
より構成されるゲート電極15が設けられ、n- 型基板
11とn+ 型ソース層13とに挟まれたp+ 型ベース層
12がゲート領域となっている。
【0017】またp+ 型ベース層12の、ゲート領域と
なる側と反対側の表面端部付近から、フィールド領域を
覆うように絶縁膜16としてCVD酸化膜が形成されて
いる。絶縁膜16上には高抵抗体膜21として半絶縁性
多結晶シリコン膜が積層されている。高抵抗体膜21の
Lで示される、n- 型基板11およびp+ 型ベース層1
2間のpn接合端からフィールド領域に伸びる範囲には
不純物としてPがドーピングされていて、この部分が低
抵抗となっている。さらに高抵抗体膜21上には絶縁膜
23としてCVD酸化膜が積層されている。
【0018】そしてp+ 型ベース層12およびn+ 型ソ
ース層13に同時にコンタクトするようにAlを蒸着し
てソース電極17・18が形成され、ソース電極18は
絶縁膜23上にまで覆い被るようになっている。
【0019】基板11の、ソース電極18を形成したの
と反対側の絶縁膜16の外側にn+型コンタクト層19
が形成され、コンタクト層19を介して基板11にコン
タクトされる、Alを蒸着したコンタクト電極20が形
成されている。
【0020】また基板11のp+ 型ベース層12を形成
したのと反対側の面には、全面にV−NI−Auを蒸着
してドレイン電極22が形成されている。
【0021】この実施例の場合、p+ 型ベース層12お
よびn- 型基板11間に逆バイアスを印加したときのn
- 型基板11に伸びる空乏層は、図1中の破線で示すよ
うになる。図を見て分かるように、第5図で示す従来の
半導体装置では形成されてしまう曲率半径の小さい湾曲
部が本実施例の場合は形成されず、空乏層の伸びがなだ
らかになる。このため耐圧の大幅な向上が実現できる。
【0022】なお高抵抗体膜21のLで示す範囲を多結
晶シリコンに不純物をドープングして低抵抗としている
ため、この部分の下の空乏層の電位勾配はなだらかであ
る。例えばこの部分を、不純物をドーピングした多結晶
シリコンの代わりに金属で構成したとすると、金属の下
の部分の空乏層には電位勾配がないので、空乏層の伸び
はなだらかにはなる。しかし金属から多結晶シリコンに
代わる部分の下で電位勾配が急激に変化するので、空乏
層に鋭角な点が存在してしまいある程度の電界集中が避
けられなくなってしまう。
【0023】次に第4図に上記実施例の構造で不純物を
ドーピングする距離Lを変化させたときのp+ 型ベース
層12およびn- 型基板11間の降伏電圧VB を測定し
た結果を示す。
【0024】図4では距離50μmで降伏電圧VB が最
大値となっている。基板11の比抵抗が20Ω・cm以
上の場合L=20〜80μmの範囲に設定すると、従来
の構造に比べて耐圧は20%以上向上し、平坦接合の装
置の耐圧の90%以上の耐圧が実現する。
【0025】また本実施例ではLの部分にドーピングす
る不純物の量を変えることにより空乏層の伸びの形状を
極めて簡単に最適設計することができる。
【0026】なお本実施例の場合、n- 型基板11とド
レイン電極22との間にn+ 型の層を設けても良い。 (実施例2)図2に本実施例に係る半導体装置の断面図
を示す。図中の番号は図1と同一の部分には同一符号を
付けてある。
【0027】この実施例は縦型の導電変調型MOSFE
Tを形成した例で、図1と異なる点はn- 型基板11と
ドレイン電極22との間にp+ 型ドレイン層24が形成
されている点である。
【0028】この実施例の場合も図中のLで示す領域の
高抵抗体膜21に不純物がドーピングされて低抵抗とな
っているので、空乏層の伸びがなだらかになり、高耐圧
化を図ることができる。
【0029】さらに本実施例の場合、ゲート電極15に
正の電圧を印加して装置をオンさせたときにソースから
ドレインに電子が流れると共に、p+ 型ドレイン層24
からn- 型基板11にも正孔の注入が起こる。そしてこ
の正孔がn- 型基板11に蓄積して導電変調の効果を起
こし、n- 型基板11が低抵抗化される。従って実施例
1の縦型MOSFETの場合よりもオン抵抗が低くな
る。
【0030】なお本実施例ではn- 型基板11とp+
ドレイン層24との間にバッファ層としてn+ 型の層を
形成しても良い。 (実施例3)図3に本実施例に係る半導体装置の断面図
を示す。この実施例では横型の導電変調型MOSFET
を形成している。
【0031】図3では、n- 型基板31の一方の表面に
p型ベース層32が形成され、p型ベース層32内の表
面にn+ 型ソース層33が形成されている。
【0032】そしてn- 型基板31およびn+ 型ソース
層33に挟まれたp型ベース層32の表面を覆うように
絶縁膜36が形成され、この上に高抵抗体膜41が積層
されている。高抵抗体膜41のうちのLで示す部分にP
がドーピングされて低抵抗となっており、この部分がゲ
ート電極35となっている。
【0033】またn+ 型ソース層33の一部と、p型ベ
ース層32の絶縁膜36を形成したのと反対側の表面に
ソース電極37が形成され、ソース電極37と絶縁膜3
6・高抵抗体膜41との間および高抵抗体膜41の上に
絶縁膜43が形成されている。
【0034】絶縁膜36の、p型ベース層32を覆って
いるのと反対側の端部近傍のn- 型基板31の表面には
n型バッファ層45が形成され、バッファ層45内の表
面にはp+ 型ドレイン層44が形成されている。またp
+ 型ドレイン層44にコンタクトするようにドレイン電
極42が形成されている。
【0035】本実施例の場合、高抵抗体膜41のうちの
35で示す部分に不純物をドーピングすることによりこ
の部分をゲート電極とすることができ、ゲート電極を形
成するために金属を用いる必要がなくなる。
【0036】また空乏層の伸びもなだらかなものとな
り、高耐圧化が図れる。
【0037】さらに電極が全て基板上の同じ面に形成さ
れているので、素子の集積化を容易に行える。
【0038】本発明は以上の実施例に限られるものでは
ない。例えば実施例1〜3の導電型を反対にした装置で
も良い。またドーピングする不純物として、p型にする
ときはB、n型にするときはAsやPを用いているが、
p型ではIn、n型ではSbなどを用いることも可能で
ある。さらに高抵抗体膜として半絶縁性多結晶シリコン
膜を用いているが、アモルファス・シリコン膜を用いて
も良い。
【0039】また実施例1・2ではコンタクト層19・
コンタクト電極20を設けているが、ある程度以下のコ
ンタクト抵抗をもって高抵抗体膜自体を基板にコンタク
トすることができれば、これらのコンタクト層19・コ
ンタクト電極20を省略することができる。
【0040】さらに本発明は、上記の実施例以外の、高
耐圧でプレーナ型の半導体装置にも適用することが可能
である。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のプレーナ型半導体装置に比べて高い耐圧を持つ半導
体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1に係る半導体装置の断面
図。
【図2】 本発明の実施例2に係る半導体装置の断面
図。
【図3】 本発明の実施例3に係る半導体装置の断面
図。
【図4】 本発明の実施例1における不純物をドーピン
グした領域の長さと降伏電圧との関係を示す特性図。
【図5】 従来の半導体装置の断面図。
【符号の説明】
11…n- 型基板 12…p+ 型ベース層 13…n+ 型ソース層 14…ゲート酸化膜 15…ゲート電極 16・23…絶縁膜 17・18…ソース電極 21…高抵抗体膜 22…ドレイン電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の第1半導体層表面に選択的
    に第2導電型の第2半導体層が形成され、これらの第1
    半導体層および第2半導体層間の接合の表面に露出する
    部分およびその外側が絶縁膜により覆われ、この絶縁膜
    上に高抵抗体膜が設けられた半導体装置において、 前記高抵抗体膜のうち前記接合の表面に露出する部分の
    側の端部近傍に不純物がドーピングされて、このドーピ
    ングされた部分が低抵抗となっていることを特徴とする
    半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記高抵抗体膜の主成分が半絶縁性多結
    晶シリコンであることを特徴とする請求項1記載の半導
    体装置。
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