JPH09260520A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH09260520A
JPH09260520A JP6838696A JP6838696A JPH09260520A JP H09260520 A JPH09260520 A JP H09260520A JP 6838696 A JP6838696 A JP 6838696A JP 6838696 A JP6838696 A JP 6838696A JP H09260520 A JPH09260520 A JP H09260520A
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JP
Japan
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region
layer
integrated circuit
conductivity type
epitaxial layer
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Pending
Application number
JP6838696A
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English (en)
Inventor
Seiji Otake
誠治 大竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • 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
    • H01L29/7809Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors having both source and drain contacts on the same surface, i.e. Up-Drain VDMOS transistors

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空乏層が突出する部分のN+埋め込み層を部
分的に除去することによって、DMOS素子の耐圧を向
上する。 【解決手段】 基板21上に形成したエピタキシャル層
222を分離して複数の島領域を形成し、エピタキシャ
ル層表面にボディ部30aとチャンネル部30bとを有
するP型拡散領域30を形成する。P型拡散領域30の
表面にN+型ソース領域31を形成し、チャンネル部3
0b上にポリシリコンゲート電極32を形成してDMO
S素子とする。基板21上に埋め込み形成したN+型埋
め込み層のうち、P型拡散領域30のボディ部分30a
に対応する部分を部分的に除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、縦型のDSA(Do
uble diffused Self Alignment)型のパワーMOS
素子(以下、DMOS素子と称する)を内蔵した半導体
集積回路の、特に高耐圧化に関する。
【0002】
【従来の技術】DMOS素子は、パワー素子として、T
TLやCMOSなどのロジック系から直接駆動できる、
少ない消費電力で大電流を駆動できる、等の利点を有し
ており、この特長を生かして、近年はアナログ・デジタ
ル混在型のBiCMOS集積回路に一体化しようとする
動きがある。
【0003】DMOS素子をIC化する場合、ディスク
リート型とは異なり、MOSFET素子のセルを電気的
に分離された一つの島領域内に収納し、ドレインを基板
の表面側から取り出すことになる。図8に従来のDMO
S素子を内蔵したICの断面図を示す。同図において、
1はP型の半導体基板、2はN型のエピタキシャル層、
3はN+埋め込み層、4はP+分離領域、5はLOCO
S酸化膜、6はP型の拡散領域、7はN+型のソース領
域、8はゲート電極、9はソース電極、10はN+型ド
レイン導出領域、11はドレイン電極である。
【0004】P型拡散領域6は、高濃度で拡散深さが深
いボディ部分6aと、ボディ部分6aの周囲に形成した
低濃度で拡散深さが浅いチャンネル領域6bからなり、
エピタキシャル層2とソース領域7との間のチャンネル
部6b表面をチャンネルとして、ゲート電極8に印可し
た電圧によりソース・ドレイン間電流を制御するもので
ある。
【0005】斯かるDMOS素子の耐圧は、主としてP
型拡散領域6のボディ部6aからN+埋め込み層3まで
のエピタキシャル層2の残り膜厚Aで決定することがで
きる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
ICがバイポーラ型素子、又はCMOS素子との混在型
である場合には、これらの素子の微細化、高集積化のた
めにエピタキシャル層2の膜厚をそれほど大きくするこ
とができず、故にDMOS素子の耐圧を向上することが
困難である欠点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる従来の課
題に鑑みなされたもので、DMOS素子部のN+埋め込
み層を、P型拡散領域のボディ部の下部だけ部分的に除
去することにより、エピタキシャル層の膜厚を増大する
ことなくDMOS素子の高耐圧化を図るものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図1は本発明による半導体集積回路
装置を示す断面図である。一例としてNPNトランジス
タとDMOS素子とを図示してある。図1において、2
1はP型の単結晶シリコン半導体基板、22は基板21
の上に気相成長して形成したN‐型のエピタキシャル
層、23は基板21とエピタキシャル層22との間に埋
め込んで形成したN+型の埋め込み層、24はエピタキ
シャル層22を貫通してエピタキシャル層22を複数の
島領域に形成するP+型の分離領域、25はエピタキシ
ャル層22表面に形成したLOCOS酸化膜、26はN
PNトランジスタ部、27はDMOS素子部である。な
お、P+分離領域24と基板21とで囲まれたエピタキ
シャル層22が島領域である。
【0009】NPNトランジスタ26は、島領域表面に
形成したP型のベース領域28、ベース領域28の表面
に形成したN+型のエミッタ領域29、エピタキシャル
層22表面からN+埋め込み層23に達するコレクタ導
出領域29からなる。DMOS素子部27は、エピタキ
シャル層22表面に形成したP型拡散領域30、P型拡
散領域30の表面に形成したN+型のソース領域31、
および膜厚数百オングストロームのゲート酸化膜を挟ん
で形成したポリシリコンゲート電極32とを有し、更に
P型拡散領域30は、高濃度で拡散深さが深いボディ部
30aと、低濃度で拡散深さが浅いチャンネル部30b
を有する。この素子は、ゲート電極32に印可した電圧
によりソース領域31とエピタキシャル22層の間のチ
ャンネル部30b表面にチャンネルを形成し、ソース・
ドレイン間電流を制御するようになっている。33はド
レイン導出領域であり、エピタキシャル層22表面から
N+埋め込み層23にまで達している。DMOS素子は
島領域を共通ドレインとして構成され、N+埋め込み層
23とコレクタ導出領域33とがドレイン直列抵抗を減
じてMOSFETのオン抵抗RDS(on)を減じる。そし
て1組のP型拡散領域30とゲート電極32とをMOS
セルとして構成し、複数のMOSセルのゲート、ソー
ス、ドレインを各々共通接続して大電流型とする。コレ
クタ導出領域33は、前記MOSセル全体を囲むように
して配置するか、あるいはセルを単位数毎に囲むように
して配置する。
【0010】各拡散領域の上には酸化膜34を開口した
コンタクトホールを介してアルミ電極が配設35され、
ソース電極35aはP型拡散領域30とソース領域31
の両方にオーミックコンタクトしている。そして、DM
OS素子部27のN+埋め込み層23を、P型拡散領域
30のボディ部30aに対応する部分だけ部分的に除去
する(図示36)。ボディ部30aの形状に沿って除去
するので、その結果N+埋め込み層23はP型拡散層の
パターン形状とは逆のパターンとなり、P型拡散領域3
0が格子状のパターンを持つならば島状に点在するパタ
ーンに、P型拡散領域30が島状に点在するパターンを
持つならば格子状のパターンとなる。なお。P型拡散層
が島状に点在するパターンを持つならば、N+埋め込み
層23の全てが連続したパターンになり、分断されない
ので、オン抵抗低減の目的からは有利である。
【0011】斯かる構成によれば、N+埋め込み層23
が部分的に除去されており、この部分に空乏層が従来よ
り大きく広がることができるので、DSA型MOS27
の耐圧を向上することができる。図2の拡大断面図を参
照して、DSA型MOS27の耐圧(ソース・ドレイン
間耐圧)は、主としてP型拡散層30とエピタキシャル
層22とのPN接合から広がる空乏層37によって決定
される。今、基板11の横方向へは空乏層37が十分に
伸びることができる設計であるとすると、残るは基板1
1の縦方向に伸びる空乏層37の幅で決定されることに
なる。P型拡散領域30は不純物濃度の関係でボディ部
分30aが部分的に深く形成されており、空乏層37の
形状もPN接合の形状に沿った形状で拡大する。空乏層
37はN+埋め込み層23に達するとそれ以上の拡大が
望めないから、ボディ部分30aからN+埋め込み層ま
での距離で耐圧が決定されていたが、本発明では部分的
に除去したことにより、ボディ部分30aから伸びた空
乏層37が従来より大きく広がることができる。従っ
て、従来と同じエピタキシャル層22厚でも耐圧を向上
することができる。
【0012】図3は本発明の第2の実施の形態を示す断
面図である。図1と同じ箇所には同じ符号を付して説明
を省略する。この形態では、N+埋め込み層23を除去
した部分36に、N+埋め込み層23よりは低不純物濃
度の第2の埋め込み層40を形成したものである。これ
らの埋め込み層23、40は、不純物濃度を調整して、
N+埋め込み層23を基板21表面から上方向に数μ、
第2の埋め込み層40を上方向に、埋め込み層23より
少なく拡散する。この拡散深さの差の分だけ、先の実施
の形態と同様に空乏層37の幅を拡大できる。しかも不
純物濃度が低いので、空乏層37は第2の埋め込み層4
0で停止することなく、第2の埋め込み層40の内部に
も拡大することができる。また、先の実施の形態では、
空乏層37が基板21に到達してしまうとパンチスルー
現象により耐圧が決定されるが、本実施の形態では第2
の埋め込み層40が前記パンチスルー現象を防止するの
で、先の実施の形態より耐圧を向上できる。そして、P
+拡散領域30のP、エピタキシャル層22のN、基板
21のPで形成される寄生PNPトランジスタの発生を
抑制することができる。
【0013】続いて以下に本発明による半導体集積回路
装置の製造方法を、第2の実施の形態を例にして、図3
から図7を参照して説明する。まず図4(A)を参照し
て、P型の半導体基板21を準備する。基板21の全面
あるいはDMOS素子部27にだけ選択的に、第2の埋
め込み層40を形成するアンチモン又はヒ素をイオン注
入する。
【0014】図4(B)を参照して、基板21の表面
に、P+分離領域24を形成するボロンをイオン注入
し、更にN+埋め込み層23を形成するアンチモンをイ
オン注入する。図5(A)を参照して、基板21の上に
N‐型のエピタキシヤル層22を気相成長法により形成
する。エピタキシャル層22の表面からリンを選択拡散
してN+コレクタ導出領域29とドレイン導出領域33
を形成し、続いてボロンを選択拡散することによりP+
分離領域24を形成し、エピタキシャル層を接合分離し
て島領域を形成する。
【0015】図5(B)を参照して、エピタキシャル層
22表面にシリコン窒化膜を堆積、パターニングし、こ
れを耐酸化膜としてエピタキシャル層22表面を選択酸
化することによりLOCOS酸化膜25を形成する。図
6(A)を参照して、エピタキシャル層22表面にポリ
シリコン層をCVD法により堆積し、これをパターニン
グすることでDMOS素子部27のゲート電極32を形
成する。続いてレジストマスクによりボロンをイオン注
入、拡散してDMOS素子部27のP型拡散領域30の
ボディ部分30aを形成する。
【0016】図6(B)を参照して、ゲート電極32を
マスクとして用いて表面からボロンをイオン注入し、拡
散することでP型拡散領域30のチャンネル部30bを
形成し、続いてNPNトランジスタ26にボロンをイオ
ン注入、拡散することでベース領域28を形成する。図
7を参照して、表面からリンを拡散することにより、N
PNトランジスタ26のエミッタ領域29とDMOS素
子部27のソース領域31を形成する。この後、各電極
の配設等を行って図2の構造となる。
【0017】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明によれ
ば、P型拡散領域30のボディ領域30aの下に位置す
るN+埋め込み層を部分的に除去して、空乏層が拡大す
るようにしたので、従来と同じエピタキシャル層22の
厚みでもDMOS素子部27の耐圧を向上できる利点を
有する。更に、第2の実施の形態によれば、N+埋め込
み層を除去した部分36に第2の埋め込み層40を形成
したので、耐圧を向上すると共に、寄生効果を抑制でき
る利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体集積回路装置を説明するための
断面図である。
【図2】本発明の半導体集積回路装置を説明するための
拡大断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を説明するための断
面図である。
【図4】本発明の半導体集積回路装置の製造方法を説明
するための断面図である。
【図5】本発明の半導体集積回路装置の製造方法を説明
するための断面図である。
【図6】本発明の半導体集積回路装置の製造方法を説明
するための断面図である。
【図7】本発明の半導体集積回路装置の製造方法を説明
するための断面図である。
【図8】従来の光半導体集積回路装置を説明するための
断面図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の上に形成した逆導電型のエピタキシャ
    ル層と、 前記エピタキシヤル層を貫通して複数の島領域を形成す
    る一導電型の分離領域と、 前記半導体基板と前記エピタキシャル層との間に埋め込
    み形成した逆導電型の埋め込み層と、 前記島領域の表面に形成した、拡散深さが深いボディ部
    分と拡散深さが浅いチャンネル部分とからなる一導電型
    の半導体領域と、 前記一導電型の半導体領域の表面に形成した逆導電型の
    ソース領域と、 前記チャンネル部の上にゲート絶縁膜を介して形成した
    ゲート電極とを具備し、前記一導電型の半導体領域のボ
    ディ部分に対応する領域の前記埋め込み層を部分的に除
    去したことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 前記埋め込み層を除去した部分に前記埋
    め込み層よりは不純物濃度が小さい第2の埋め込み層を
    形成したことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回
    路装置。
  3. 【請求項3】 バイポーラ型素子と一体化して成ること
    を特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
JP6838696A 1996-03-25 1996-03-25 半導体集積回路装置 Pending JPH09260520A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100448915B1 (ko) * 2002-07-26 2004-09-16 삼성전자주식회사 고전압 출력회로의 풀업 트랜지스터 어레이
JP2007134588A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置

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KR100448915B1 (ko) * 2002-07-26 2004-09-16 삼성전자주식회사 고전압 출력회로의 풀업 트랜지스터 어레이
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