JPH09186241A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
耐圧半導体装置において、低耐圧素子の特性を損なうこ
となく、高い耐圧を有する高耐圧分離領域を備えた半導
体装置とその製造方法を得る。 【解決手段】 高耐圧分離領域のエピタキシャル層の厚
みを低耐圧素子領域のエピタキシャル層の厚みに比べエ
ッチングなどの手段で薄くする、低耐圧素子領域のエピ
タキシャル層の不純物濃度を濃くする、埋め込み拡散領
域のエピタキシャル層への浮き上りを抑える、など手段
により高耐圧分離領域の高耐圧化を実現する。
Description
置に関し、さらに詳しくは、低耐圧素子領域との間に高
耐圧分離領域を有する半導体装置とその製造方法に関す
るものである。特に、低耐圧素子の特性を損なわず高耐
圧分離領域の高耐圧化を可能とする半導体装置として有
用なものである。
領域を含む従来の半導体装置の断面図である。この従来
の半導体装置は、p−半導体基板1、n+埋め込拡散領
域2、n−エピタキシャル層3、p−拡散領域4、p+
拡散領域5、n+拡散領域6、p+拡散領域7、n+拡
散領域8、ポリシリコン電極9、電極10およびシリコ
ン酸化膜11を備えている。そして、n−エピタキシャ
ル層3の不純物濃度はp−基板1より濃く、p−拡散領
域4の不純物濃度はn−エピタキシャル層3より濃く形
成されている。また、p+拡散領域5は、基板1に達す
るように形成さている。この半導体装置は、高耐圧分離
領域16と低耐圧素子領域17とを有する。高耐圧分離
領域は、その外側に続く高圧部との耐圧分離の領域とし
て機能するほか、この領域16に高耐圧素子が作り込ま
れる場合もある。低耐圧素子領域17には低耐圧素子1
8が作り込まれている。またここで、低耐圧素子とはC
MOSおよびBIP素子を含み、高耐圧素子とは、リサ
ーフ技術を使用した素子をいう。図12では低耐圧素子
としてCMOSの例を示している。
高耐圧を得るためリサーフ技術(resurf技術、U
SP4292642参照)を使用した時、エピタキシャ
ル層3の厚み(単位:cm)とその不純物濃度(単位:
/cm3)との積が、9.0×1011(単位:/cm2)
以下となるようにする必要があることである。その制約
を受けたエピタキシャル層3の厚みの範囲内で高耐圧分
離領域16を形成し、かつ低耐圧素子領域17を同時に
形成する場合、低耐圧素子18の特性に影響を及ぼす場
合があることである。
耐圧素子の耐圧特性とエピタキシャル層の厚みとの相関
図であり、横軸にエピタキシャル層の厚みtepiをと
り、縦軸に耐圧の度合を示している。この図に見るよう
に、高耐圧分離領域または高耐圧素子の特性を十分満た
すためには、エピタキシャル層の厚みはある程度薄くす
る必要があるが、逆に低耐圧素子の特性を確保するため
にはエピタキシャル層の厚みをある程度厚くする必要が
ある。このことは、例えば図12の半導体装置におい
て、高耐圧分離領域または高耐圧素子の特性を十分満た
すために、エピタキシャル層の厚みをある程度薄くする
と、低耐圧素子であるnチャンネル・MOSトランジス
タ(nchMOS)のp−バックゲート層となるp−拡
散領域4がパンチスルーしてnchMOSの耐圧が低下
する等の問題となる。このため、低耐圧素子の特性を満
たすには、エピタキシャル層の厚みをある程度厚くする
必要があるわけである。
は、低耐圧素子領域17ではn+埋め込拡散領域2の浮
き上がりを引いた実行エピタキシャル層3の厚みの確保
が必要となり、高耐圧分離領域ではリサーフ効果のある
エピタキシャル層の厚みに抑える必要があるため、エピ
タキシャル層の厚みは非常に狭い範囲で制御しなくては
ならなくなる。
高耐圧分離領域と低耐圧素子領域とを含む従来の半導体
装置では、耐圧分離の十分な高耐圧分離領域を得ること
と低耐圧素子の特性を損なわないこととを両立させるこ
とには困難があった。この発明は、上述のような問題を
解決するためになされたもので、高耐圧分離領域と低耐
圧素子領域とを含む半導体装置であって、高耐圧分離の
機能が十分な高耐圧分離領域を有するとともに低耐圧素
子領域の低耐圧素子の特性を損なうことのない半導体装
置およびその製造方法を提供しようとするものである。
は、第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、
この半導体基板の主面の一部に形成された第二導電型の
(好適にはn+型の)埋め込拡散領域と、前記半導体基
板および前記埋め込拡散領域に接して形成された第二導
電型の(好適にはn−型の)エピタキシャル層と、前記
半導体基板に接した前記エピタキシャル層に形成された
高耐圧分離領域と、前記埋め込拡散領域に接した前記エ
ピタキシャル層の主面に形成された低耐圧素子とを備
え、前記半導体基板に接して形成された前記エピタキシ
ャル層の主面を前記埋め込拡散領域に接して形成された
前記エピタキシャル層の主面より低くしたことを特徴と
するものである。
導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この半導
体基板の主面の一部に形成された第二導電型の(好適に
はn+型の)埋め込拡散領域と、前記半導体基板および
前記埋め込拡散領域に接して形成され、前記半導体基板
に接しその主面に酸化膜が形成された後除去された第二
導電型の(好適にはn−型の)エピタキシャル層と、前
記半導体基板に接し前記酸化膜が除去された前記エピタ
キシャル層に形成された高耐圧分離領域と、前記埋め込
拡散領域に接した前記エピタキシャル層の主面に形成さ
れた低耐圧素子とを備えたことを特徴とするものであ
る。
導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この半導
体基板の主面の一部に形成された第二導電型の(好適に
はn+型の)埋め込拡散領域と、前記半導体基板および
前記埋め込拡散領域に接して形成され、前記半導体基板
に接した領域の主面が選択的にエッチングされた第二導
電型の(好適にはn−型の)エピタキシャル層と、前記
半導体基板に接し選択的にエッチングされた前記エピタ
キシャル層に形成された高耐圧分離領域と、前記埋め込
拡散領域に接した前記エピタキシャル層の主面に形成さ
れた低耐圧素子とを備えたことを特徴とするものであ
る。
導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この半導
体基板の主面の一部に形成された第二導電型の(好適に
はn+型の)埋め込拡散領域と、前記半導体基板および
前記埋め込拡散領域に接して形成され、前記半導体基板
に接しその主面が選択的にエッチングされ、さらに酸化
膜が形成された後除去された第二導電型の(好適にはn
−型の)エピタキシャル層と、前記半導体基板に接し前
記酸化膜が除去された前記エピタキシャル層3に形成さ
れた高耐圧分離領域と、前記埋め込拡散領域に接した前
記エピタキシャル層の主面に形成された低耐圧素子とを
備えたことを特徴とするものである。
導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この半導
体基板の主面の一部に形成された第二導電型の(好適に
はn+型の)埋め込拡散領域と、前記半導体基板および
前記埋め込拡散領域に接して形成された第二導電型の
(好適にはn−型の)エピタキシャル層と、前記半導体
基板に接した前記エピタキシャル層に形成された高耐圧
分離領域と、前記埋め込拡散領域に接した前記エピタキ
シャル層の主面に形成された低耐圧素子とを備え、前記
埋め込拡散領域の前記エピタキシャル層への浮き上りを
抑制したことを特徴とするものである。
導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この半導
体基板の主面の一部に形成された第二導電型の(好適に
はn+型の)埋め込拡散領域と、前記半導体基板および
前記埋め込拡散領域に接して形成されたノンドープト・
エピタキシャル層と、前記ノンドープト・エピタキシャ
ル層に接して形成された第二導電型の(好適にはn−型
の)エピタキシャル層と、前記半導体基板に接した前記
ノンドープト・エピタキシャル層に続く前記第二導電型
のエピタキシャル層に形成された高耐圧分離領域と、前
記埋め込拡散領域に接した前記ノンドープト・エピタキ
シャル層に続く前記第二導電型のエピタキシャル層の主
面に形成された低耐圧素子とを備えたことを特徴とする
ものである。なお、好ましくは、ノンドープト・エピタ
キシャル層の不純物濃度は、第二導電型の(好適にはn
−型の)エピタキシャル層の濃度の5分の1以下とす
る。
導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この半導
体基板の主面の一部に形成された第二導電型の(好適に
はn+型の)埋め込拡散領域と、前記半導体基板および
前記埋め込拡散領域に接して形成された第一導電型の
(好適にはp−型の)エピタキシャル層と、前記第一導
電型の(好適にはp−型の)エピタキシャル層に接して
形成された第二導電型の(好適にはn−型の)エピタキ
シャル層と、前記半導体基板に接した前記第一導電型の
(好適にはp−型の)エピタキシャル層に続く前記第二
導電型の(好適にはn−型の)エピタキシャル層に形成
された高耐圧分離領域と、前記埋め込拡散領域に接した
前記ノンドープト・エピタキシャル層に続く前記第二導
電型のエピタキシャル層の主面に形成された低耐圧素子
とを備えたことを特徴とするものである。
に第一導電型の(好適にはp型の)不純物が注入された
第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この
第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板の主面の
一部に形成されその主面に第一導電型の(好適にはp型
の)不純物が注入された第二導電型の(好適にはn+型
の)埋め込拡散領域と、前記第一導電型の(好適にはp
型の)不純物が注入された前記半導体基板および前記埋
め込拡散領域の主面に形成された第二導電型の(好適に
はn−型の)エピタキシャル層と、前記半導体基板に接
した前記エピタキシャル層の主面に形成された高耐圧分
離領域と、前記埋め込拡散領域に接した前記エピタキシ
ャル層の主面に形成された低耐圧素子とを備えたことを
特徴とするものである。なお、好ましくは、第二導電型
の(好適にはn−型の)エピタキシャル層の不純物濃度
は、第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板の濃
度の10倍以下とする。
一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この第
一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板の主面の一
部に第二導電型の(好適にはn型の)不純物を注入して
形成された第二導電型の(好適にはn+型の)埋め込拡
散領域と、前記半導体基板および前記埋め込拡散領域の
主面に形成された第二導電型の(好適にはn−型の)エ
ピタキシャル層と、前記半導体基板に接した前記エピタ
キシャル層に形成された高耐圧分離領域と、前記埋め込
拡散領域に接した前記エピタキシャル層の主面に形成さ
れた低耐圧素子とを備えたことを特徴とするものであ
る。
導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この半導
体基板の主面の一部に形成された第二導電型の(好適に
はn+型の)埋め込拡散領域と、前記半導体基板および
前記埋め込拡散領域に接して形成され第二導電型の(好
適にはn−型の)エピタキシャル層と、前記半導体基板
に接した前記エピタキシャル層に形成された高耐圧分離
領域と、前記埋め込拡散領域に接した前記エピタキシャ
ル層の主面に形成された第二導電型の(好適にはn−型
の)不純物拡散領域と、前記不純物拡散領域の主面に形
成された低耐圧素子とを備えたことを特徴とするもので
ある。
導型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成された第二導電型の(好適には
n+型の)一方の埋め込拡散領域と、この半導体基板の
主面の一部に形成され前記一方の埋め込拡散領域より不
純物濃度の低い第二導電型の(好適にはn−型の)他方
の埋め込拡散領域と、前記半導体基板、前記一方の埋め
込拡散領域および前記他方の埋め込拡散領域に接して形
成された第二導電型の(好適にはn−型の)エピタキシ
ャル層と、前記半導体基板および前記一方の埋め込拡散
領域に接した前記エピタキシャル層に形成された高耐圧
分離領域と、前記他方の埋め込拡散領域に接した前記エ
ピタキシャル層の主面に形成された低耐圧素子とを備え
たことを特徴とするものである。
導電型の(好適にはp−型の)半導体基板と、この半導
体基板の主面の一部に形成された第二導電型の(好適に
はn+型の)一方の埋め込拡散領域と、この半導体基板
の主面の一部に形成され前記一方の埋め込拡散領域より
不純物濃度の低い第二導電型の(好適にはn−型の)他
方の埋め込拡散領域と、前記半導体基板、前記一方の埋
め込拡散領域および前記他方の埋め込拡散領域に接して
形成された第二導電型の(好適にはn−型の)エピタキ
シャル層と、前記半導体基板および前記一方の埋め込拡
散領域に接した前記エピタキシャル層に形成された高耐
圧分離領域と、前記他方の埋め込拡散領域に接した前記
エピタキシャル層の主面に形成された第二導電型の(好
適にはn−型の)不純物拡散領域と、前記不純物拡散領
域の主面に形成された低耐圧素子とを備えたことを特徴
とするものである。
は、前記のそれぞれの半導体装置において、前記高耐圧
分離領域を形成する前記エピタキシャル層の厚み(単
位:cm)とその不純物濃度(単位:/cm3)との積
が、9.0×1011(単位:/cm2)以下となるよう
にしたことを特徴とするのものである。
は、第一導電型(好適にはp−型の)の半導体基板の主
面の一部に第二導電型の(好適にはn+型の)埋め込拡
散領域を形成する工程と、前記半導体基板および前記埋
め込拡散領域に接して第二導電型の(好適にはn−型
の)エピタキシャル層を形成する工程と、前記半導体基
板に接した前記エピタキシャル層の主面に選択的に酸化
膜を形成した後この酸化膜を除去する工程と、前記半導
体基板に接し前記酸化膜が除去された前記エピタキシャ
ル層に高耐圧分離領域を形成する工程と、前記埋め込拡
散領域に接して形成された前記エピタキシャル層の主面
に低耐圧素子を形成する工程とを備えたことを特徴とす
るものである。
法は、第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板の
主面の一部に第二導電型の(好適にはn+型の)埋め込
拡散領域2を形成する工程と、前記半導体基板および前
記埋め込拡散領域に接して第二導電型の(好適にはn−
型の)エピタキシャル層を形成する工程と、前記半導体
基板に接した前記エピタキシャル層の主面を選択的にエ
ッチングする工程と、前記半導体基板に接し選択的にエ
ッチングされた前記エピタキシャル層に高耐圧分離領域
を形成する工程と、前記埋め込拡散領域に接して形成さ
れた前記エピタキシャル層の主面に低耐圧素子を形成す
る工程とを備えたことを特徴とするものである。
法は、第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板の
主面の一部に第二導電型の(好適にはn+型の)埋め込
拡散領域を形成する工程と、前記半導体基板および前記
埋め込拡散領域に接して第二導電型の(好適にはn−型
の)エピタキシャル層を形成する工程と、前記半導体基
板に接した前記エピタキシャル層の主面を選択的にエッ
チングする工程と、前記半導体基板に接し選択的にエッ
チングされた前記エピタキシャル層の主面に選択的に酸
化膜を形成した後この酸化膜を除去する工程と、前記半
導体基板に接し酸化膜を除去された選前記エピタキシャ
ル層に高耐圧分離領域を形成する工程と、前記埋め込拡
散領域に接して形成された前記エピタキシャル層の主面
に低耐圧素子を形成する工程とを備えたことを特徴とす
るものである。
法は、第一導電型(好適にはp−型の)の半導体基板の
主面の一部に第二導電型の(好適にはn+型の)埋め込
拡散領域を形成する工程と、前記半導体基板および前記
埋め込拡散領域に接してノンドープト・エピタキシャル
層を形成する工程と、前記ノンドープト・エピタキシャ
ル層に接して第二導電型の(好適にはn−型の)エピタ
キシャル層を形成する工程と、前記半導体基板に接した
前記ノンドープト・エピタキシャル層に続く前記第二導
電型のエピタキシャル層に高耐圧分離領域を形成する工
程と、前記埋め込拡散領域に接した前記ノンドープト・
エピタキシャル層に続く前記第二導電型のエピタキシャ
ル層の主面に低耐圧素子を形成する工程とを備えたこと
を特徴とするものである。なお、好ましくは、ノンドー
プト・エピタキシャル層の不純物濃度は、第二導電型の
(好適にはn−型の)エピタキシャル層の濃度の5分の
1以下とする。
法は、第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板の
主面の一部に第二導電型の(好適にはn+)埋め込拡散
領域を形成する工程と、前記半導体基板および前記埋め
込拡散領域に接して第一導電型の(好適にはp−型の)
エピタキシャル層を形成する工程と、前記第一導電型の
(好適にはp−型の)エピタキシャル層に接して第二導
電型の(好適にはn−型の)エピタキシャル層を形成す
る工程と、前記半導体基板に接した前記第一導電型の
(好適にはp−型の)エピタキシャル層に続く前記第二
導電型の(好適にはn−型の)エピタキシャル層に高耐
圧分離領域を形成する工程と、前記埋め込拡散領域に接
した前記第一導電型の(好適にはp−型の)エピタキシ
ャル層に続く前記第二導電型の(好適にはn−型の)エ
ピタキシャル層の主面に低耐圧素子を形成する工程とを
備えたことを特徴とするものである。
法は、第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板の
主面の一部に第二導電型の(好適にはn+型の)埋め込
拡散領域を形成する工程と、前記半導体基板および前記
埋め込拡散領域の主面に第一導電型の(好適にはp型
の)不純物を注入する工程と、前記第一導電型の(好適
にはp型の)不純物が注入された前記半導体基板および
前記埋め込拡散領域の主面に第二導電型の(好適にはn
−型の)エピタキシャル層を形成する工程と、前記半導
体基板に接した前記エピタキシャル層に高耐圧分離領域
を形成する工程と、前記埋め込拡散領域に接した前記エ
ピタキシャル層の主面に低耐圧素子を形成する工程とを
備えたことを特徴とするものである。なお、好ましく
は、第二導電型の(好適にはn−型の)エピタキシャル
層の不純物濃度は、第一導電型の(好適にはp−型の)
半導体基板の濃度の10倍以下とする。
法は、第一導電型(好適にはp−型の)の半導体基板の
主面の一部に第二導電型の(好適にはn型の)不純物を
注入して第二導電型の(好適にはn+型の)埋め込拡散
領域を形成する工程と、前記半導体基板および前記埋め
込拡散領域の主面に第二導電型の(好適にはn−型の)
エピタキシャル層を形成する工程と、前記半導体基板に
接した前記エピタキシャル層に高耐圧分離領域を形成す
る工程と、前記埋め込拡散領域に接した前記エピタキシ
ャル層の主面に低耐圧素子を形成する工程とを備えたこ
とを特徴とするものである。
法は、第一導電型(好適にはp−型の)の半導体基板の
主面の一部に第二導電型の(好適にはn+型の)埋め込
拡散領域を形成する工程と、前記半導体基板および前記
埋め込拡散領域に接して第二導電型の(好適にはn−型
の)エピタキシャル層を形成する工程と、前記半導体基
板に接した前記エピタキシャル層に高耐圧分離領域を形
成する工程と、前記埋め込拡散領域に続く前記エピタキ
シャル層の主面に第二導電型の(好適にはn−型の)不
純物拡散領域を形成する工程と、前記不純物拡散領域に
低耐圧素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする
ものである。
法は、第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板の
主面の一部に第二導電型の(好適にはn−型の)一方の
埋め込拡散領域を形成する工程と、この半導体基板の主
面の一部に前記一方の埋め込拡散領域より不純物濃度の
低い第二導電型の(好適にはn−型の)他方の埋め込拡
散領域を形成する工程と、前記半導体基板、前記一方の
埋め込拡散領域および前記他方の埋め込拡散領域に接し
て第二導電型の(好適にはn−型の)エピタキシャル層
を形成する工程と、前記半導体基板および前記一方の埋
め込拡散領域に接した前記エピタキシャル層に高耐圧分
離領域を形成する工程と、前記埋め込拡散領域に接した
前記エピタキシャル層の主面に低耐圧素子を形成する工
程とを備えたことを特徴とするものである。
法は、第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板の
主面の一部に第二導電型の(好適にはn−型の)一方の
埋め込拡散領域を形成する工程と、この半導体基板の主
面の一部に前記一方の埋め込拡散領域より不純物濃度の
低い第二導電型の(好適にはn−型の)他方の埋め込拡
散領域を形成する工程と、前記半導体基板、前記一方の
埋め込拡散領域および前記他方の埋め込拡散領域に接し
て第二導電型の(好適にはn−型の)エピタキシャル層
を形成する工程と、前記半導体基板および前記一方の埋
め込拡散領域に接した前記エピタキシャル層に高耐圧分
離領域を形成する工程と、前記他方の埋め込拡散領域に
接した前記エピタキシャル層の主面に第二導電型の(好
適にはn−型の)不純物拡散領域を形成する工程と、前
記不純物拡散領域に低耐圧素子を形成する工程とを備え
たことを特徴とするものである。
の製造方法は、前記のそれぞれの半導体装置の製造方法
において、前記高耐圧分離領域を形成する前記エピタキ
シャル層3の厚み(単位:cm)とその不純物濃度(単
位:/cm3)との積が、9.0×1011(単位:/c
m2)以下となるようにしたことを特徴とするものであ
る。
である。図のように、この実施の形態の半導体装置は、
第一導電型の(好適にはp−型の)半導体基板1(以下
p−基板1と呼ぶ)、第二導電型の(好適にはn+型
の)埋め込拡散領域2(以下n+埋め込拡散領域2と呼
ぶ)、第二導電型の(好適にはn−型の)エピタキシャ
ル層3(以下n−エピタキシャル層3と呼ぶ)、第一導
電型の(好適にはp−型の)拡散領域4(以下p−拡散
領域4と呼ぶ)、第一導電型の(好適にはp+型の)拡
散領域5(以下p+拡散領域5と呼ぶ)、第二導電型の
(好適にはn+型の)拡散領域6(以下n+拡散領域6
と呼ぶ)、第一導電型の(好適にはp+型の)拡散領域
7(以下p+拡散領域7と呼ぶ)、第二導電型の(好適
にはn+型の)拡散領域8(以下n+拡散領域8と呼
ぶ)、ポリシリコン電極9、電極10(ゲート電極な
ど)および フイールド酸化膜11(シリコン酸化膜)
を備えている。そして、n−エピタキシャル層3の不純
物濃度はp−基板1より濃く、p−拡散領域4の不純物
濃度はn−エピタキシャル層3より濃く形成されてい
る。また、p+拡散領域5は、基板1に達するように形
成さている。
16、低耐圧素子領域17とを備えている。高耐圧分離
領域16は、その外側に(図1では右側に)続く高圧部
との耐圧分離のための領域として機能するほか、この領
域16に高耐圧分離用の素子が作り込まれる場合もあ
る。例えば、p+拡散領域5の主面下にソース領域を形
成し、ポリシリコン電極9をゲート電極とする場合があ
る。一方、低耐圧素子領域17には低耐圧素子18が作
り込まれる。
離領域16のn−エピタキシャル層3の厚みをリサーフ
効果のある厚さに減らして薄くし、一方、低耐圧素子領
域17のn−エピタキシャル層3の厚みを低耐圧素子の
特性を上げるために必要な厚さにしたものである。
子18が形成される低耐圧素子領域17のn−エピタキ
シャル層3は、n+埋め込拡散領域2の浮き上がりがあ
っても十分なエピタキシャル層の厚みを確保でき、高耐
圧分離領域16では次の式(1)のリサーフ条件を満た
すような、リサーフ効果のあるn−ピタキシャル層3の
厚みに制御することが可能になる。すなわち、高耐圧分
離領域16を形成するn−エピタキシャル層3の厚み
(単位:cm)とその不純物濃度(単位:/cm3)と
の積が、9.0×1011(単位:/cm2)以下(9×
10の11乗/平方cm以下)となるようにする。 N×t1 = 9.0×1011/cm2 ・・・・・・・(式1) N :第二導電型の(好適にはn−型の)エピタキシ
ャル層3の不純物濃度(単位:/cm3) t1 :第二導電型の(好適にはn−型の)エピタキシ
ャル層3の厚さ(単位:cm)
エピタキシャル層3は、不純物濃度を1×10の13乗
〜1×10の17乗とし、厚さは3〜20μmに成長さ
せる。高耐圧分離領域16では、厚みをこれより0.5
〜5μm程度薄くして、厚みを0.5〜19.5μmと
し、(1)式を満足する厚さにする。
と高耐圧領域とでエピタキシャル層の厚みに差をつけ、
それぞれの最適条件にすることができる。また、エピタ
キシャル層の厚みの制御範囲を広くすることができる。
従って、低耐圧素子の特性を損なわず、十分な耐圧分離
ができる高耐圧領域をつくることができる。
びBIP素子を含み、高耐圧素子とは、リサーフ技術を
使用した素子をいう。さらに、詳しく述べると、低耐圧
素子としては、3〜40V系のCMOS(NMOS T
r.およびPMOS Tr.)素子および3〜40V系
のBip(npnTr. Lpnp Tr.)素子を含
む。また、高耐圧素子としては、50〜1200V系の
DMOS素子および50〜1200V系のIGBT素子
を含む。
ログ信号またはデシタル信号の処理に用いられる。高耐
圧素子は出力段に用いられ、高耐圧が必要とされる。低
耐圧素子にて入出力情報を処理し、その結果を高耐圧素
子で出力し負荷の動作を制御する。通常の制御用ICで
は負荷を動作するために必要十分な出力をすることがで
きないため、高耐圧素子(DMOS、IGBT)などを
用いる。これは、自動車用IC、産業用IC、表示管用
ICなどに用いられる。
製造するための製造方法の一例を示す図である。製造の
フローを述べると、先ず図2(a)に示すように、p−
基板1の上にn+埋め込拡散領域2を形成し、その上に
n−エピタキシャル層3を成長させる。n−エピタキシ
ャル層3は、その不純物濃度がp−基板1より濃くなる
ように形成する。次に、図2(b)に示すように、選択
酸化で、高耐圧分離領域16を厚く酸化しシリコン酸化
膜19を形成する。その後に、図2(c)に示すよう
に、沸酸などの溶液で酸化膜19を除去して凹部15を
形成し、n−エピタキシャル層3の主面を低くして、低
耐圧素子領域17とエピタキシャル層3の厚みに差を作
る。これにより低耐圧素子領域17ではn+埋め込拡散
領域2の浮き上がりを考慮してエピタキシャル層3の厚
みを厚くでき、高耐圧分離領域16ではリサーフ効果の
あるエピタキシャル層3の厚みに制御することが可能に
なる。
キシャル層3は、不純物濃度を1×1013〜1×1017
/cm3(1×10の13乗〜1×10の17乗/立方
cm)とし、厚さを3〜20μmに成長させる。シリコ
ン酸化膜19は、1〜10μmの厚さとする。酸化膜1
9を除去すると、エピタキシャル層3は0.5〜5μm
程度堀られる。酸化膜19が除去されたエピタキシャル
層3の厚みを、0.5〜19.5μmとし、リサーフ効
果のある(1)式を満足する厚さにする。
領域と高耐圧分離領域でn−エピタキシャル層3の厚み
に差をつけ、それぞれの最適条件にすることができる。
また、n−エピタキシャル層3の厚みの制御範囲を広く
することができる。従って、低耐圧素子の特性を損なわ
ず、十分な耐圧分離ができる高耐圧分離領域をつくるこ
とができる。さらにこのような製造方法では、特性の良
好な低耐圧素子と高耐圧分離領域をバイポーラ・トラン
ジスタ(Bip.Tr.)やバイポーラCMOS(Bi
p.CMOS)の標準の製造フローで作り込める。
製造するための他の製造方法を示す図である。製造のフ
ローを述べると、先ず図3(a)に示すように、p−基
板1の上にn+埋め込拡散領域2を形成し、その上にn
−エピタキシャル層3を成長させる。n−エピタキシャ
ル層3は、その不純物濃度がp−基板1より濃くなるよ
うに形成する。
離領域16が開口したれレジスト21により、写真製版
工程で高耐圧分離領域16の穴明けを行い、続いて選択
エッチングにより、高耐圧分離領域16のエピタキシャ
ル層をエッチングして凹部20を形成し、 n−エピタ
キシャル層3の主面を低くして、低耐圧素子領域17と
の間でエピタキシャル層3の厚みに差を作る。これによ
り低耐圧素子領域17では、n+埋め込拡散領域2の浮
き上がり駕あっても、実効的なエピタキシャル層3の厚
みを厚くでき、高耐圧分離領域16ではリサーフ効果の
あるエピタキシャル層3の厚みに制御することが可能に
なる。
領域と高耐圧分離領域でエピタキシャル層3の厚みに差
をつけ、それぞれの最適条件にすることができる。ま
た、n−エピタキシャル層3の厚みの制御範囲を広くす
ることができる。従って、低耐圧素子の特性を損なわ
ず、耐圧能力の大きい高耐圧分離領域をつくることがで
きる。さらに、このような製造方法では、特性の良好な
低耐圧素子と高耐圧分離領域をバイポーラ・トランジス
タ(Bip.Tr.)やバイポーラCMOS(Bip.
CMOS)の標準の製造フローで作り込める。
製造するための他の製造方法を示す図である。この実施
の形態4は、実施の形態2と3の製造方法を組み合わせ
たものである。製造のフローを述べると、先ず図4
(a)〜(b)に示すように、n−エピタキシャル層3
の成長後に、写真製版工程でレジスト21の高耐圧分離
領域16に穴明けを行い、次に選択エッチングにより、
高耐圧分離領域16のエピタキシャル層3をエッチング
して凹部20を形成氏、その主面を低くする。
に、次のレジストを介して選択酸化で、高耐圧分離領域
16の凹部20を厚く酸化して酸化膜19を形成し、そ
の後に沸酸、HF等の溶液で酸化膜19を除去し、凹部
20をさらに深くし、その主面をさらに低くして、低耐
圧素子領域17との間でエピタキシャル層3の厚みに差
を作る。これにより低耐圧素子領域17は、n+埋め込
拡散領域2の浮き上がりを考慮してエピタキシャル層3
の厚みを厚くでき、高耐圧分離領域16ではリサーフ効
果のあるエピタキシャル層3の厚みに制御することが可
能となる。
領域と高耐圧分離領域でエピタキシャル層3の厚みに差
をつけ、それぞれの最適条件にすることができる。ま
た、n−エピタキシャル層3の厚みの制御範囲を広くす
ることができる。従って、低耐圧素子の特性を損なわ
ず、十分な耐圧分離ができる高耐圧分離領域をつくるこ
とができる。さらに、このような製造方法では、特性の
良好な低耐圧素子と高耐圧分離領域をバイポーラ・トラ
ンジスタ(Bip.Tr.)やバイポーラCMOS(B
ip.CMOS)の標準の製造フローで作り込める。
である。図のように、この実施の形態の半導体装置は、
p−半導体基板1、n+埋め込拡散領域2、n−エピタ
キシャル層3、p−拡散領域4、p+拡散領域5、n+
拡散領域6、p+拡散領域7、n+拡散領域8、ポリシ
リコン電極9、電極10および シリコン酸化膜11を
備えている。そして、n−エピタキシャル層3の不純物
濃度はp−基板1より濃く、p−拡散領域4の不純物濃
度はn−エピタキシャル層3より濃く形成されている。
また、p拡散領域5は、基板1に達するように形成され
ている。
16、低耐圧素子領域17とを備えている。高耐圧分離
領域16は、その外側に(図1では右側に)続く高圧部
との耐圧分離のための領域として機能するほか、この領
域16に高耐圧分離用の素子が作り込まれる場合もあ
る。低耐圧素子領域17には低耐圧素子18が作り込ま
れる。なおここで、低耐圧素子とはCMOSおよびBI
P素子を含み、高耐圧素子とは、リサーフ技術を使用し
た素子をいう。
n+埋め込拡散領域2がエピタキシャル層3へ浮き上が
るのを抑制している。言い方を換えれば、n−エピタキ
シャル層3の沈み込みが小さくなるように構成してい
る。これを図12の従来の半導体装置と比べると、従来
のものでは、n+埋め込拡散領域2のn−エピタキシャ
ル層3への浮き上がりが抑制されていない。換言すれ
ば、n−エピタキシャル層3の沈みこみが大きい。従っ
て、従来のものと比較して、高耐圧分離領域でのn−エ
ピタキシャル層3の厚さを同じにすれば、この実施の形
態のものでは、低耐圧素子領域17の厚みを実効的に厚
くとることができる。逆に、低耐圧素子領域での実効的
なn−エピタキシャル層の厚みを同じにすれば、この実
施の形態のものでは、高耐圧分離領域でのエピタキシャ
ル層の厚みを小さくすることができる。
+埋め込拡散領域2のn−エピタキシャル層3への浮き
上がりを少なくし、また、n−エピタキシャル層3の沈
みこみを小さくし、低耐圧素子領域と高耐圧分離領域の
双方を最適条件にすることができる。また、n−エピタ
キシャル層3の厚みの制御範囲を広くすることができ
る。従って、低耐圧素子の特性を損なわず、十分な耐圧
分離ができる高耐圧分離領域をつくることができる。
製造するための製造方法の一例を示す図である。製造の
フローを述べると、先ず図6(a)に示すように、p−
基板1の上にn+埋め込拡散領域2を形成し、その上に
先ずノンドーブト・エピタキシャル層12を、例えば厚
さ数μm、初期に成長させる。次に図5(b)に示すよ
うに、所望の条件のn−エピタキシャル成長を行いn−
エピタキシャル層3を形成する。次に熱処理を経ると、
各領域の形は図5(c)に示すようになる。すなわち、
低圧素子領域17では、エピタキシャル層12がノンド
ーブトで低濃度であるので、n+埋め込拡散領域2がエ
ピタキシャル層3へ浮き上がるのが抑制される。このと
き、n+埋め込拡散領域2がノンドープト・エピタキシ
ャル層12をほぼ貫いて、エピタキシャル層3につなが
るようになるようになるので、低耐圧素子であるバイポ
ーラ(Bip)素子への影響は無くなる。また、CMO
Sではエピタキシャル層の表面領域以外の濃度は特性に
影響しない。
トで低濃度であるので、ノンドープト・エピタキシャル
層12の厚みの分、薄く成長させたn−エピタキシャル
層3の厚みは通常より薄くなる。すなわち、図6にも示
すとおり、高耐圧領域16でのn−エピタキシャル層3
の沈みこみが小さくなる。さらにリサーフ条件における
実効的なエピタキシャル層の厚みは、 n−エピタキシ
ャル層3のみの厚さであるので実効的なエピタキシャル
層の厚みを十分薄く出来る。
2は実際には低濃度にドーブされていることは避けられ
ないが、 n−エピタキシャル層3の不純物濃度の5分
の1(1/5)以下が望ましい。
キシャル層の厚みを、実質的にエピタキシャル層3とエ
ピタキシャル層12の積み重ねとし、高耐圧分離領域1
6のエピタキシャル層の厚みをエピタキシャル層3の厚
みのみとする事が出来るので、低耐圧素子および高耐圧
素子双方の特性を満たすエピタキシャル層の厚みを容易
に得ることが可能となる。
拡散領域2のn−エピタキシャル層3への浮き上がりを
少なくし、n−エピタキシャル層3の沈みこみを小さく
し、低耐圧素子領域と高耐圧分離領域の双方を最適条件
にすることができる。また、n−エピタキシャル層3の
厚みの制御範囲を広くすることができる。従って、低耐
圧素子の特性を損なわず、十分な耐圧分離ができる高耐
圧分離領域をつくることができる。さらに、このような
製造方法では、特性の良好な低耐圧素子と高耐圧分離領
域をバイポーラ・トランジスタ(Bip.Tr.)やバ
イポーラCMOS(Bip.CMOS)の標準の製造フ
ローで作り込むことができる。
体装置を製造するための製造方法である。この実施の形
態7は、実施の形態6の図6に示す製造方法において、
ノンドープト・エピタキシャル層12を、p−エピタキ
シャル層13に変更したものである。したがってその製
造方法を説明するための図は、実施の形態6の図6と同
じものとなる。製造のフローを述べると、図6(a)の
ように、p−基板1の上にn+埋め込拡散領域2を形成
し、その上に先ずp−エピタキシャル層13を、例えば
厚さ数μm、初期に成長させる。次に図6(b)のよう
に、所望の条件のn−エピタキシャル成長を行いn−エ
ピタキシャル層3を形成する。次に熱処理を経ると、各
領域の形は図6(c)に示すようになる。すなわち、エ
ピタキシャル層13はp−であるため、高耐圧分離領域
16において、エピタキシャル層3のp−基板1への沈
みこみが少ない。リサーフ条件における実効エピ厚は、
エピタキシャル層3のみの厚さとなり実効的なエピタキ
シャル層3の厚みを十分薄く出来る。一方、低耐圧素子
領域17では、n+埋め込拡散領域2がp−エピタキシ
ャル層12へ浮き上るのが抑制される。ただ、n+埋め
込拡散領域2は、n−エピタキシャル層3につながるよ
うになるので、低耐圧素子であるBip素子への影響は
無くなる。また、CMOSにおいても特性に影響しな
い。
キシャル層の厚みを、実質的にエピタキシャル層3とエ
ピタキシャル層12の積み重ねとし、高耐圧分離領域1
6のエピタキシャル層の厚みをn−エピタキシャル層3
のみとすることが出来るので、低耐圧素子および高耐圧
素子双方の特性を満たすエピタキシャル層3の厚みを容
易に得ることが可能となる。
込拡散領域2のn−エピタキシャル層3への浮き上がり
を少なくし、n−エピタキシャル層3の沈みこみを小さ
くし、低耐圧素子領域と高耐圧分離領域の双方を最適条
件にすることができる。また、n−エピタキシャル層3
の厚みの制御範囲を広くすることができる。従って、低
耐圧素子の特性を損なわず、十分な耐圧分離ができる高
耐圧分離領域をつくることができる。さらに、このよう
な製造方法では、特性の良好な低耐圧素子と高耐圧分離
領域をバイポーラ・トランジスタ(Bip.Tr.)や
バイポーラCMOS(Bip.CMOS)の標準の製造
フローで作り込むことができる。
製造するための他の製造方法を示す図である。製造のフ
ローを述べると、先ず図7(a)に示すように、p−基
板1の上にn+埋め込拡散領域2を形成する。次に、エ
ピタキシャル成長前に、この全面にp型不純物、例えば
ボロンBを注入し、ボロン注入層22を形成する。その
後、図7(b)に示すように、n−エピタキシャル層3
を成長させる。熱処理を経た後の各領域の形は、図7
(b)に示すようになる。
ン注入層22があるために、n+埋め込拡散領域2がエ
ピタキシャル層3へ浮き上がるのが抑制される。低耐圧
素子領域17では、n+埋め込拡散領域2の濃度が十分
高いため、ボロン注入の影響はない。一方、高耐圧分離
領域16では、ボロン注入層22の影響により、n−エ
ピタキシャル層3の沈みこみが小さくなり、n−エピタ
キシャル層3の厚みが実効的に薄くなる。このように、
低耐圧素子領域17に影響を及ぼさずに、高耐圧分離領
域16でのウエハプロセス完了後のn−エピタキシャル
層3の厚みを従来より薄くすることが可能となる。
件のn−エピタキシャル層3を成長させウエハプロセス
が完了した際に、n−エピタキシャル層3とボロン注入
層22と基板1の不純物プロファイルが1次元で見たと
きに盛り上がりの無いような注入条件とする。この場
合、n−エピタキシャル層3とp−基板1との濃度に差
がありすぎると効果が無いため、n−エピタキシャル層
3の濃度は、p−基板1の濃度の10倍以下が望まし
い。
拡散領域2のn−エピタキシャル層3への浮き上がりを
少なくし、n−エピタキシャル層3の沈みこみを小さく
し、低耐圧素子領域と高耐圧分離領域の双方を最適条件
にすることができる。また、n−エピタキシャル層3の
厚みの制御範囲を広くすることができる。従って、低耐
圧素子の特性を損なわず、十分な耐圧分離ができる高耐
圧分離領域をつくることができる。さらに、このような
製造方法では、特性の良好な低耐圧素子と高耐圧分離領
域をバイポーラ・トランジスタ(Bip.Tr.)やバ
イポーラCMOS(Bip.CMOS)の標準の製造フ
ローで作り込める。
製造するための他の製造方法を示す図である。製造のフ
ローを述べると、先ず図8(a)に示すように、p−基
板1の上にn+埋め込拡散領域2を形成するための領域
が開口したレジスト21をほどこす。そして、この開口
から、n型不純物、例えばアンチモンSbを高エネルギ
ーで注入し、 p−基板1の主面から深めにn+埋め込
拡散領域2を形成する。その後、図8(b)に示すよう
に、レジスト21を除去し、n−エピタキシャル層3を
成長させる。この場合、 n+埋め込拡散領域2は高エ
ネルギー注入によるため、その不純物濃度は表面より深
いところで大きく、表面では低めになる。n型不純物、
例えばアンチモンSbの注入条件は、最終的に所望の条
件のn−エピタキシャル層3を成長させた際に、n+埋
め込拡散領域2がn−エピタキシャル層3へ浮き上がら
ないように、また、n−エピタキシャル層3のp−基板
1への沈みこみが抑制されるように、高エネルギー注入
による注入とする。
は、アンチモンSb注入のために、n+埋め込拡散領域
2がエピタキシャル層3へ浮き上がるのが抑制される。
また、低耐圧素子領域17では、n+埋め込拡散領域2
の濃度が十分高いため、アンチモン注入の影響はない。
一方、高耐圧分離領域16では、アンチモン注入の影響
により、n−エピタキシャル層3の沈みこみが抑制さ
れ、n−エピタキシャル層3の厚みが実効的に薄くな
る。このように、低耐圧素子領域17に影響を及ぼさず
に、高耐圧分離領域16でのウエハプロセス完了後のn
−エピタキシャル層3の厚みを従来より薄くすることが
可能となる。
3の厚みは、n+埋め込拡散領域2のn−エピタキシャ
ル層3への浮き上がりを考慮せず決定でき、高耐圧分離
領域16はリサーフ効果のあるエピタキシャル層3の厚
みとする事ができる。したがって低耐圧素子および高耐
圧素子双方の特性を満たすエピ厚を容易に得ることが可
能となる。
込拡散領域2のn−エピタキシャル層3への浮き上がり
を少なくし、 n−エピタキシャル層3の沈みこみを小
さくし、低耐圧素子領域と高耐圧分離領域の双方を最適
条件にすることができる。また、n−エピタキシャル層
3の厚みの制御範囲を広くすることができる。従って、
低耐圧素子の特性を損なわず、十分な耐圧分離ができる
高耐圧分離領域をつくるこたができる。さらに、このよ
うな製造方法では、特性の良好な低耐圧素子と高耐圧分
離領域をバイポーラ・トランジスタ(Bip.Tr.)
やバイポーラCMOS(Bip.CMOS)の標準の製
造フローで作り込める。
図である。図のように、この実施の形態の半導体装置
は、p−基板1、n+埋め込拡散領域2、n−エピタキ
シャル層3、p−拡散領域4、p+拡散領域5、n+拡
散領域6、p+拡散領域7、n+拡散領域8、ポリシリ
コン電極9、電極10および シリコン酸化膜11を備
えている。そして、p−拡散領域4の不純物濃度はn−
エピタキシャル層3より濃く、n−エピタキシャル層3
の不純物濃度はp−基板1より濃く形成されている。ま
た、p+拡散領域5は、基板1に達するように形成さて
いる。これらに加えて、図9の半導体装置は、n−拡散
領域14を備えている。
16、低耐圧素子領域17とを備えている。高耐圧分離
領域16は、その外側に(図1では右側に)続く高圧部
との耐圧分離のための領域として機能するほか、この領
域16に高耐圧分離用の素子が作り込まれる場合もあ
る。低耐圧素子領域17のn−エピタキシャル層3の主
面には、n−拡散領域14が形成され、低耐圧素子18
が作り込まれる。なおここで、低耐圧素子とはCMOS
およびBIP素子を含み、高耐圧素子とは、リサーフ技
術を使用した素子をいう。
ピタキシャル層3の中に、n−エピタキシャル層3より
不純物濃度の濃いn−拡散領域14を作ることで、低耐
圧素子領域17の濃度を濃くして、例えば低耐圧素子で
あるpチャンネルMOSのしきい値電圧が下がらないよ
うにし、高耐圧分離領域16のn−エピタキシャル層3
の濃度を薄くしてリサーフ条件を満たすようにし、それ
ぞれの濃度を調整できる。このようにすることで、低耐
圧素子領域17のn−エピタキシャル層3を厚くするこ
ともできる。また、高耐圧分離領域16はリサーフ効果
のあるエピ不純物濃度として、低く設定することができ
るため、低耐圧素子および高耐圧素子双方の特性を満た
すエピタキシャル層の条件にすることが可能になる。
領域と高耐圧分離領域でエピタキシャル層3の不純物濃
度に差をつけ、それぞれの最適条件にすることができ
る。また、n−エピタキシャル層3の厚みの制御範囲を
広くすることができる。従って、低耐圧素子の特性を損
なわず、十分な耐圧分離ができる高耐圧分離領域をつく
ることができる。さらに、このような製造方法では、特
性の良好な低耐圧素子と高耐圧分離領域をバイポーラ・
トランジスタ(Bip.Tr.)やバイポーラCMOS
(Bip.CMOS)の標準の製造フローで作り込め
る。
す図である。図のように、この実施の形態の半導体装置
は、p−基板1、n+埋め込拡散領域2、n−エピタキ
シャル層3、p−拡散領域4、p+拡散領域5、n+拡
散領域6、p+拡散領域7、n+拡散領域8、ポリシリ
コン電極9、電極10および シリコン酸化膜11を備
えている。そして、p−拡散領域4の不純物濃度はn−
エピタキシャル層3より濃く、n−エピタキシャル層3
の不純物濃度はp−基板1より濃く形成されている。ま
た、p+拡散領域5は、基板1に達するように形成さて
いる。以上は、図9と同一または相当の部分を示し、同
様に形成されている。これらに加えて、図10の半導体
装置は、低耐圧素子領域のp−基板1の中にn−埋め込
拡散領域15を備えている。このn−埋め込拡散領域1
5は、n+埋め込拡散領域2より不純物濃度が薄く、n
−エピタキシャル層3への浮き上がりが少ないように形
成されている。
16、低耐圧素子領域17とを備えている。高耐圧分離
領域16は、その外側に(図1では右側に)続く高圧部
との耐圧分離のための領域として機能するほか、この領
域16に高耐圧分離用の素子が作り込まれる場合もあ
る。低耐圧素子領域17には低耐圧素子18が作り込ま
れる。なおここで、低耐圧素子とはCMOSおよびBI
P素子を含み、高耐圧素子とは、リサーフ技術を使用し
た素子をいう。
散層15を上述のようなn−埋め込拡散領域15とする
ことで、従来の半導体装置で起きたような低耐圧素子で
あるnchMOSのバンチスルーを防ぐことができる。
また、エピタキシャル層3の厚みはn−埋め込拡散領域
15のn−エピタキシャル層3への浮き上がりを考慮せ
ず決定できる。また、高耐圧分離領域16では、 n−
エピタキシャル層3の沈み込みが小さく、リサーフ効果
のあるエピタキシャル層3の厚みとすることが可能であ
る。
込拡散領域2のn−エピタキシャル層3への浮き上がり
を少なくし、 n−エピタキシャル層3の沈みこみを小
さくし、低耐圧素子領域と高耐圧分離領域の双方を最適
条件にすることができる。また、 n−エピタキシャル
層3の厚みの制御範囲を広くすることができる。従っ
て、低耐圧素子の特性を損なわず、十分な耐圧分離がで
きる高耐圧分離領域をつくることができる。さらに、こ
のような製造方法では、特性の良好な低耐圧素子と高耐
圧分離領域をバイポーラ・トランジスタ(Bip.T
r.)やバイポーラCMOS(Bip.CMOS)の標
準の製造フローで作り込める。
域17に続くさらに外側に(図では左側に)、他の低耐
圧素子領域を設け、npnトランジスタ等を作り込む場
合、npnトランジスタ等は埋め込拡散領域の抵抗が特
性に影響するものの、一般にエピタキシャル層3の厚み
への余裕はnchMOSより大きいため、Bip素子領
域は通常のn+埋め込拡散を設け、MOS素子領域のみ
をn−拡散領域15とすることもできる。
6の埋め込拡散領域を、低耐圧素子領域17のn−埋め
込拡散領域15と同時に同じ濃度で形成することもでき
る。さらにまた、こうして形成した高耐圧分離領域16
のn−埋め込拡散領域の中に、n+埋め込拡散領域2を
形成して二重構造にすることもできる。このようにすれ
ば、高耐圧分離領域16をさらに高耐圧化することがで
きる。
す図である。この実施の形態の半導体装置は、実施の形
態10と11とを組み合わせて適用したものである。図
のように、この実施の形態の半導体装置は、p−基板
1、n+埋め込拡散領域2、n−エピタキシャル層3、
p−拡散領域4、p+拡散領域5、n+拡散領域6、p
+拡散領域7、n+拡散領域8、ポリシリコン電極9、
電極10およびシリコン酸化膜11を備えている。そし
て、p−拡散領域4の不純物濃度はn−エピタキシャル
層3より濃く、n−エピタキシャル層3の不純物濃度は
p−基板1より濃く形成されている。また、p+拡散領
域5は、基板1に達するように形成さている。以上は、
図9と同一または相当の部分を示し、同様に形成されて
いる。これらに加えて、図11の半導体装置は、 低耐
圧素子領域17のn−エピタキシャル層3の主面にn−
拡散領域14を備えており、さらに低耐圧素子領域17
のp−基板1の中にn−埋め込拡散領域15を備えてい
る。このn−拡散領域15は、n+埋め込拡散領域2よ
り不純物濃度が薄く、n−エピタキシャル層3への浮き
上がりが少ないように形成されている。
16、低耐圧素子領域17とを備えている。高耐圧分離
領域16は、その外側に(図1では右側に)続く高圧部
との耐圧分離のための領域として機能するほか、この領
域16に高耐圧分離用の素子が作り込まれる場合もあ
る。低耐圧素子領域17には低耐圧素子18が作り込ま
れる。なおここで、低耐圧素子とはCMOSおよびBI
P素子を含み、高耐圧素子とは、リサーフ技術を使用し
た素子をいう。
ピタキシャル層3の中に、n−エピタキシャル層3より
不純物濃度の濃いn−拡散領域14を作ることで、低耐
圧素子領域17の濃度を濃くし、高耐圧分離領域16の
n−エピタキシャル層3の濃度を薄くし、それぞれの濃
度を調整できる。このようにすることで、低耐圧素子領
域17のn−エピタキシャル層3を厚くすることができ
る。また、高耐圧分離領域16はリサーフ効果のあるエ
ピタキシャル層の不純物濃度として、低く設定すること
ができるため、低耐圧素子および高耐圧素子双方の特性
を満たすエピタキシャル層の条件にすることが可能にな
る。
拡散領域2より不純物濃度が薄く、n−エピタキシャル
層3への浮き上がりが少ないように形成されている。こ
のように、低耐圧素子領域17の埋め込拡散層15を濃
度の薄いn−拡散領域とすることで、従来の半導体装置
で起きたような、例えば低耐圧素子であるnchMOS
のバンチスルーを防ぐことができる。また、高耐圧分離
領域16では、n−エピタキシャル層3の沈み込みが小
さく、リサーフ効果のあるエピタキシャル層3の厚みと
することが可能である。このように、この実施の形態1
2では、実施の形態10と11の特徴を同時に有してい
るため、低耐圧素子および高耐圧素子双方の特性を満た
すエピタキシャル成長の条件範囲を広くすることができ
る。
領域と高耐圧分離領域でエピタキシャル層3の不純物濃
度に差をつけそれぞれの最適条件にすることができる。
また、n−エピタキシャル層3の厚みの制御範囲を広く
することができる。従って、低耐圧素子の特性を損なわ
ず、十分な耐圧分離ができる高耐圧分離領域をつくるこ
たができる。さらに、このような製造方法では、特性の
良好な低耐圧素子と高耐圧分離領域をバイポーラ・トラ
ンジスタ(Bip.Tr.)やバイポーラCMOS(B
ip.CMOS)の標準の製造フローで作り込める。
構造を示す図。
方法を説明するための図。
方法を説明するための図。
方法を説明するための図。
構造を示す図。
置の製造方法を説明するための図。
方法を説明するための図。
方法を説明するための図。
面構造を示す図。
断面構造を示す図。
断面構造を示す図。
圧特性の相関を示す図。
第二導電型の埋め込拡散領域(n+埋め込拡散領域)、
3 第二導電型のエピタキシャル層(n−エピタキシャ
ル層)、12 ノンドープト・エピタキシャル層、13
第一導電型のエピタキシャル層(p−エピタキシャル
層)、14 第二導電型の不純物拡散領域(n−不純物
拡散領域)、15 第二導電型の他方の埋め込拡散領域
(他方のn−埋め込拡散領域)、16 高耐圧分離領
域、 17 低耐圧素子領域、 18 低耐圧素子、1
9 シリコン酸化膜、 21 レジスト、22 ボロン
注入層
Claims (24)
- 【請求項1】 第一導電型の半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成された第二導電型の埋込拡散領
域と、前記半導体基板および前記埋め込拡散領域に接し
て形成された第二導電型のエピタキシャル層と、前記半
導体基板に接した前記エピタキシャル層に形成された高
耐圧分離領域と、前記埋め込拡散領域に接した前記エピ
タキシャル層の主面に形成された低耐圧素子とを備え、
前記前記半導体基板に接して形成された前記エピタキシ
ャル層の主面を前記埋め込拡散領域に接して形成された
前記エピタキシャル層の主面より低くしたことを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項2】 第一導電型の半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成された第二導電型の埋め込拡散
領域と、前記半導体基板および前記埋め込拡散領域に接
して形成され、前記半導体基板に接しその主面に酸化膜
が形成された後除去された第二導電型のエピタキシャル
層と、前記半導体基板に接し前記酸化膜が除去された前
記エピタキシャル層に形成された高耐圧分離領域と、前
記埋め込拡散領域2に接した前記エピタキシャル層の主
面に形成された低耐圧素子とを備えたことを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項3】 第一導電型の半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成された第二導電型の埋め込拡散
領域と、前記半導体基板および前記埋め込拡散領域に接
して形成され、前記半導体基板に接しその主面が選択的
にエッチングされた第二導電型のエピタキシャル層と、
前記半導体基板に接し選択的にエッチングされた前記エ
ピタキシャル層に形成された高耐圧分離領域と、前記埋
め込拡散領域に接した前記エピタキシャル層の主面に形
成された低耐圧素子とを備えたことを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項4】 第一導電型の半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成さえた第二導電型の埋め込拡散
領域と、前記半導体基板および前記埋め込拡散領域に接
して形成され、前記半導体基板に接しその主面が選択的
にエッチングされ、さらに酸化膜が形成された後除去さ
れた第二導電型のエピタキシャル層と、前記半導体基板
に接し前記酸化膜が除去された前記エピタキシャル層に
形成された高耐圧分離領域と、前記埋め込拡散領域に接
した前記エピタキシャル層の主面に形成された低耐圧素
子とを備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項5】 第一導電型の半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成された第二導電型の埋め込拡散
領域と、前記半導体基板および前記埋め込拡散領域に接
して形成された第二導電型のエピタキシャル層と、前記
半導体基板に接した前記エピタキシャル層に形成された
高耐圧分離領域と、前記埋め込拡散領域に接した前記エ
ピタキシャル層の主面に形成された低耐圧素子とを備
え、前記埋め込拡散領域の前記エピタキシャル層への浮
き上りを抑制したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項6】 第一導電型の半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成された第二導電型の埋め込拡散
領域と、前記半導体基板および前記埋め込拡散領域に接
して形成されたノンドープト・エピタキシャル層と、前
記ノンドープト・エピタキシャル層に接して形成された
第二導電型のエピタキシャル層と、前記半導体基板に接
した前記ノンドープト・エピタキシャル層に続く前記エ
ピタキシャル層に形成された高耐圧分離領域と、前記埋
め込拡散領域に接した前記ノンドープト・エピタキシャ
ル層に続く前記エピタキシャル層の主面に形成された低
耐圧素子とを備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項7】 第一導電型の半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成された第二導電型の埋め込拡散
領域と、前記半導体基板および前記埋め込拡散領域に接
して形成された第一導電型のエピタキシャル層と、前記
第一導電型のエピタキシャル層に接して形成された第二
導電型のエピタキシャル層と、前記半導体基板に接した
前記第一導電型のエピタキシャル層に続く前記第二導電
型のエピタキシャル層に形成された高耐圧分離領域と、
前記埋め込拡散領域に接した前記ノンドープト・エピタ
キシャル層に続く前記第二導電型のエピタキシャル層の
主面に形成された低耐圧素子とを備えたことを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項8】 主面に第一導電型の不純物が注入された
第一導電型の半導体基板と、この第一導電型の半導体基
板の主面の一部に形成されその主面に第一導電型の不純
物が注入された第二導電型の埋め込拡散領域と、前記第
一導電型の不純物が注入された前記半導体基板および前
記埋め込拡散領域の主面に形成された第二導電型のエピ
タキシャル層と、前記半導体基板に接した前記エピタキ
シャル層の主面に形成された高耐圧分離領域と、前記埋
め込拡散領域に接した前記エピタキシャル層の主面に形
成された低耐圧素子とを備えたことを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項9】 第一導電型の半導体基板と、この第一導
電型の半導体基板の主面の一部に第二導電型の不純物を
注入して形成された第二導電型の埋め込拡散領域と、前
記半導体基板および前記埋め込拡散領域の主面に形成さ
れた第二導電型のエピタキシャル層と、前記半導体基板
に接した前記エピタキシャル層に形成された高耐圧分離
領域と、前記埋め込拡散領域に接した前記エピタキシャ
ル層の主面に形成された低耐圧素子とを備えたことを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項10】 第一導電型半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成された第二導電型の埋め込拡散
領域と、前記半導体基板および前記埋め込拡散領域に接
して形成され第二導電型のエピタキシャル層と、前記半
導体基板に接した前記エピタキシャル層に形成された高
耐圧分離領域と、前記埋め込拡散領域に接した前記エピ
タキシャル層の主面に形成された第二導電型の不純物拡
散領域と、前記不純物拡散領域の主面に形成された低耐
圧素子とを備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項11】 第一導型の半導体基板と、この半導体
基板の主面の一部に形成された第二導電型の一方の埋め
込拡散領域と、この半導体基板の主面の一部に形成され
前記一方の埋め込拡散領域より不純物濃度の低い第二導
電型の他方の埋め込拡散領域と、前記半導体基板、前記
一方の埋め込拡散領域および前記他方の埋め込拡散領域
に接して形成された第二導電型のエピタキシャル層と、
前記半導体基板および前記一方の埋め込拡散領域に接し
た前記エピタキシャル層に形成された高耐圧分離領域
と、前記他方の埋め込拡散領域に接した前記エピタキシ
ャル層の主面に形成された低耐圧素子とを備えたことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項12】 第一導電型の半導体基板と、この半導
体基板の主面の一部に形成された第二導電型の一方の埋
め込拡散領域と、この半導体基板の主面の一部に形成さ
れ前記一方の埋め込拡散領域より不純物濃度の低い第二
導電型の他方の埋め込拡散領域と、前記半導体基板、前
記一方の埋め込拡散領域および前記他方の埋め込拡散領
域に接して形成された第二導電型のエピタキシャル層
と、前記半導体基板および前記一方の埋め込拡散領域に
接した前記エピタキシャル層に形成された高耐圧分離領
域と、前記他方の埋め込拡散領域に接した前記エピタキ
シャル層の主面に形成された第二導電型の不純物拡散領
域と、前記不純物拡散領域の主面に形成された低耐圧素
子とを備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項13】 前記高耐圧分離領域を形成する前記エ
ピタキシャル層の厚み(単位:cm)とその不純物濃度
(単位:/cm3)との積が、9.0×1011(単位:
/cm2)以下となるようにしたことを特徴とする請求
項1ないし12に記載の半導体装置。 - 【請求項14】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の埋め込拡散領域を形成する工程と、前記
半導体基板および前記埋め込拡散領域に接して第二導電
型のエピタキシャル層を形成する工程と、前記半導体基
板に接した前記エピタキシャル層の主面に選択的に酸化
膜を形成した後この酸化膜を除去する工程と、前記半導
体基板に接し前記酸化膜が除去された前記エピタキシャ
ル層に高耐圧分離領域を形成する工程と、前記埋め込拡
散領域に接して形成された前記エピタキシャル層の主面
に低耐圧素子を形成する工程とを備えたことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項15】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の埋め込拡散領域を形成する工程と、前記
半導体基板および前記埋め込拡散領域に接して第二導電
型のエピタキシャル層を形成する工程と、前記半導体基
板に接した前記エピタキシャル層の主面を選択的にエッ
チングする工程と、前記半導体基板に接し選択的にエッ
チングされた前記エピタキシャル層に高耐圧分離領域を
形成する工程と、前記埋め込拡散領域に接して形成され
た前記エピタキシャル層の主面に低耐圧素子を形成する
工程とを備えた半導体装置の製造方法。 - 【請求項16】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の埋め込拡散領域を形成する工程と、前記
半導体基板および前記埋め込拡散領域に接して第二導電
型のエピタキシャル層を形成する工程と、前記半導体基
板に接した前記エピタキシャル層の主面を選択的にエッ
チングする工程と、前記半導体基板に接し選択的にエッ
チングされた前記エピタキシャル層の主面に選択的に酸
化膜を形成した後この酸化膜を除去する工程と、前記半
導体基板に接し酸化膜を除去された前記エピタキシャル
層に高耐圧分離領域を形成する工程と、前記埋め込拡散
領域に接して形成された前記エピタキシャル層の主面に
低耐圧素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項17】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の埋め込拡散領域を形成する工程と、前記
半導体基板および前記埋め込拡散領域に接してノンドー
プト・エピタキシャル層を形成する工程と、前記ノンド
ープト・エピタキシャル層に接して第二導電型のエピタ
キシャル層を形成する工程と、前記半導体基板に接した
前記ノンドープト・エピタキシャル層に続く前記第二導
電型のエピタキシャル層に高耐圧分離領域を形成する工
程と、前記埋め込拡散領域に接した前記ノンドープト・
エピタキシャル層に続く前記第二導電型のエピタキシャ
ル層の主面に低耐圧素子を形成する工程とを備えた半導
体装置の製造方法。 - 【請求項18】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の埋め込拡散領域を形成する工程と、前記
半導体基板および前記埋め込拡散領域に接して第一導電
型のエピタキシャル層を形成する工程と、前記第一導電
型のエピタキシャル層に接して第二導電型のエピタキシ
ャル層を形成する工程と、前記半導体基板に接した前記
第一導電型のエピタキシャル層に続く前記第二導電型の
エピタキシャル層に高耐圧分離領域を形成する工程と、
前記埋め込拡散領域に接した前記第一導電型のエピタキ
シャル層に続く前記第二導電型のエピタキシャル層の主
面に低耐圧素子を形成する工程とを備えた半導体装置の
製造方法。 - 【請求項19】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の埋め込拡散領域を形成する工程と、前記
半導体基板および前記埋め込拡散領域の主面に第一導電
型の不純物を注入する工程と、前記第一導電型の不純物
が注入された前記半導体基板および前記埋め込拡散領域
の主面に第二導電型のエピタキシャル層を形成する工程
と、前記半導体基板に接した前記エピタキシャル層に高
耐圧分離領域を形成する工程と、前記埋め込拡散領域に
接した前記エピタキシャル層の主面に低耐圧素子を形成
する工程とを備えた半導体装置の製造方法。 - 【請求項20】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の不純物を注入して第二導電型の埋め込拡
散領域を形成する工程と、前記半導体基板および前記埋
め込拡散領域の主面に第二導電型のエピタキシャル層を
形成する工程と、前記半導体基板に接した前記エピタキ
シャル層に高耐圧分離領域を形成する工程と、前記埋め
込拡散領域に接した前記エピタキシャル層の主面に低耐
圧素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項21】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の埋め込拡散領域を形成する工程と、前記
半導体基板および前記埋め込拡散領域に接して第二導電
型のエピタキシャル層を形成する工程と、前記半導体基
板に接した前記エピタキシャル層に高耐圧分離領域を形
成する工程と、前記埋め込拡散領域に続く前記エピタキ
シャル層の主面に第二導電型の不純物拡散領域を形成す
る工程と、前記不純物拡散領域に低耐圧素子を形成する
工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項22】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の一方の埋め込拡散領域を形成する工程
と、この半導体基板の主面の一部に前記一方の埋め込拡
散領域より不純物濃度の低い第二導電型の他方の埋め込
拡散領域を形成する工程と、前記半導体基板、前記一方
の埋め込拡散領域および前記他方の埋め込拡散領域に接
して第二導電型のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記半導体基板および前記一方の埋め込拡散領域に接し
た前記エピタキシャル層に高耐圧分離領域を形成する工
程と、前記埋め込拡散領域に接した前記エピタキシャル
層の主面に低耐圧素子を形成する工程とを備えたことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項23】 第一導電型の半導体基板の主面の一部
に第二導電型の一方の埋め込拡散領域を形成する工程
と、この半導体基板の主面の一部に前記一方の埋め込拡
散領域より不純物濃度の低い第二導電型の他方の埋め込
拡散領域を形成する工程と、前記半導体基板、前記一方
の埋め込拡散領域および前記他方の埋め込拡散領域に接
してた第二導電型のエピタキシャル層を形成する工程
と、前記半導体基板および前記一方の埋め込拡散領域に
接した前記エピタキシャル層に高耐圧分離領域を形成す
る工程と、前記他方の埋め込拡散領域に接した前記エピ
タキシャル層の主面に第二導電型の不純物拡散領域を形
成する工程と、前記不純物拡散領域に低耐圧素子を形成
する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項24】 前記高耐圧分離領域を形成する前記エ
ピタキシャル層の厚み(単位:cm)とその不純物濃度
(単位:/cm3)との積が、9.0×1011(単位:
/cm2)以下となるようにしたことを特徴とする請求
項14ないし23に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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