JPH09289304A

JPH09289304A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH09289304A
Application number: JP9847596A
Authority: JP
Inventors: Shinya Imoto; 晋也井元
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体装置におけるＰＮ接合の耐圧を上げる
ための、ＰＮ接合上に設けられるフィールドプレート電
極の新しい構造を提供する。【解決手段】半導体基板に形成されたＰＮ接合上の２
層の絶縁層間に部分的に導電層を設けることにより、フ
ィールドプレート電極と半導体基板との間の距離を段階
的及び／又は連続的に変化させて、フィールドプレート
電極端近傍の電界集中が生じ易い領域での電界集中を緩
和させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に高電圧バイアス及び高電界状態になる高集積化
半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高耐圧半導体装置において、高電
圧が印加される拡散領域と接続されるか、或いはこの拡
散領域と近い値の電位をもつ領域に接続される電極は、
ＰＮ接合上に絶縁層を介してＰＮ接合より広い領域を覆
うように配置され、ＰＮ接合の耐圧を上げるようにされ
ている。この電極は、通常フィールドプレート電極と呼
ばれている。図６に一般的な高耐圧半導体装置の構造の
一部を示す。ここでは、Ｎ型半導体基板２１中にＰ型拡
散領域２２を設けることによりＰＮ接合２３が形成さ
れ、上記半導体基板２１上に形成された表面絶縁層２４
の上記拡散領域２２上にコンタクトホール２５を設け、
これにより上記拡散領域２２と接続された電極たるフィ
ールドプレート電極２６を上記表面絶縁層２４上に形成
し、上記フィールドプレート電極２６及び表面絶縁層２
４全体を覆う保護層２７が形成されているという構造と
されている。また、上記Ｐ型拡散領域２２と一定距離隔
てた半導体基板２１表面にはＮ⁺型拡散領域２８が設け
られ、これと接続する電極２９が表面絶縁層２４のコン
タクトホールを介して設けられている。このようなＰＮ
接合２３を有する半導体装置で、電極２６，２９間に逆
バイアス電圧を印加したとき、このＰＮ接合２３の境界
には、空乏層３０（図７中破線で囲まれた領域）が形成
される。このとき、空乏層３０の半導体基板２１内に形
成された境界面３０ａと、空乏層３０のＰ型拡散領域２
２内に形成された境界面３０ｂとの間には、境界面３０
ａから境界面３０ｂに向けて電界が発生する。この電界
は、半導体基板２１の内部のみならず、半導体基板２１
上の表面を越えて表面絶縁層２４や保護層２７にも及
ぶ。そこで、上記フィールドプレート電極２６は、上記
ＰＮ接合２３から広がる空乏層３０（図６中破線で囲ま
れた領域）の広がりにくい半導体基板２１表面での空乏
層の広がりを助長し、空乏層の表面部分での電界集中を
緩和するために、上記拡散領域２２から上記ＰＮ接合を
越える領域へという広い面積にわたって形成されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにフィールドプレート電極２６を設けることにより
ＰＮ接合の耐圧は向上するが、上記フィールドプレート
電極２６により強制的に電界を曲げるという構造のため
に、上記フィールドプレート電極２６端下のＡ及びＢ地
点での電界集中が顕著になり、特にフィールドプレート
電極２６端下の表面絶縁膜２４の膜厚が薄い場合にはＢ
地点で表面絶縁層２４の破壊が生じ易くなる。

【０００４】上記表面絶縁層２４の厚みを増せば上記Ｂ
地点での電界集中を緩和することができるが、絶縁層２
４を厚くするとコンタクトホールの形成が困難になった
りして微細化の妨げになるという弊害が生じるのであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板表面に形成される拡散領域と、上記半導体基
板上に形成される第１の絶縁層と、上記第１の絶縁層上
の、上記拡散領域内外に亘って形成される第１の導電層
と、上記第１の導電層上に形成される第２の絶縁層と、
上記拡散領域上から、拡散領域から遠ざかる方向へと上
記第１の導電層上を越えて延設され、その途中で上記第
２の絶縁層に設けられた貫通孔により上記第１の導電層
と接続される第２の導電層と、を備えることを特徴とす
る。

【０００６】このように本発明では、拡散領域の境界面
上の第１と第２の絶縁層間に第１の導電層を部分的に形
成することになるから、半導体基板上全体の絶縁層の厚
みを比較的増大させることなく、上記拡散領域上に形成
される導電層と半導体基板との間に形成された絶縁層の
厚みを段階的及び／又は連続的に変化させることができ
導電層端での電界集中を緩和できるのである。

【０００７】また、本発明の半導体装置において、上記
第１の絶縁層が、上記第１の導電層下に、厚さの異なる
部分を有するように形成してもよく、このようにするこ
とにより、上記拡散領域上に形成される導電層と半導体
基板との間の絶縁層の厚みを更に多様に変化し得るので
ある。更に、本発明は、上記第２の導電層を上記拡散領
域に電気的に接続される半導体装置を包含する。

【０００８】また、本発明は、上記拡散領域内にこれと
反対導電型の拡散領域が形成され、上記第２の導電層が
この反対導電型の拡散領域と電気的に接続されている半
導体装置をも包含する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を示し、本発
明の特徴とするところを詳細に説明するが、本発明がこ
れら実施例に限定されるものではない。図１は、第１の
実施例である半導体装置の要部を示す。尚、ここでは本
発明の特徴である要部を示し説明するが、本発明がこの
要部を含むもの、例えば高耐圧ＭＯＳＦＥＴ等の高耐圧
半導体装置をはじめ半導体装置全般に広く適用できるこ
とは言うまでもない。

【００１０】図１において、Ｎ型の半導体基板１の表面
にはＰ型の拡散領域２が形成されてＰＮ接合３が形成さ
れており、この拡散領域２と所定距離隔てた半導体基板
１の表面には半導体基板１よりも不純物濃度の高いＮ⁺
型の拡散領域４が形成されている。半導体基板１の表面
には熱ＳｉＯ₂膜等の第１の絶縁層５が形成され、平面
視ＰＮ接合３の一部を覆うように第１の絶縁層５上にド
ープド多結晶シリコン等の第１の導電層６が形成され、
第１の絶縁層５及び第１の導電層６上にＣＶＤ−ＳｉＯ
₂、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ等の第２の絶縁層７が形成されて
第１の導電層６が第１及び第２の絶縁層５，７中に埋め
込まれている。そして、第１及び第２の絶縁層５，７に
設けられたコンタクトホールにより拡散領域２及び４の
それぞれに接続されるアルミニウム等の第２の導電層８
及び導電層９が形成されている。第２の導電層８（フィ
ールドプレート電極）はコンタクトホールから第２の絶
縁層７上を第１の導電層６を越えて形成され、その途中
において第２の絶縁層７に設けられた貫通孔１０により
第１の導電層６と接続されている。

【００１１】このような構成とすることにより、第１及
び第２の電極層６，８と半導体基板１との間の距離を、
ＰＮ接合３から、拡散領域２外へ遠ざかるにつれて
ｄ₁、ｄ₂へと長くできる。従って、ＰＮ接合３の周辺に
空乏層１１が形成され電界が生じた場合であっても、第
２の導電層８端での電界集中を緩和でき、ＰＮ接合及び
第２の導電層８端下の絶縁層での破壊電界強度を向上で
き、ＰＮ接合の理想的な耐圧に限りなく近づけることが
できる。、図２（ａ）〜（ｄ）は、上記第１の実施例の
半導体装置の製造方法を説明するための図である。ま
ず、Ｎ型のシリコン基板１ａの表面に不純物拡散用のマ
スクをパターニングし熱拡散によって、たとえばほう素
（Ｂ）及びリン（Ｐ）をそれぞれドーピングしてＰ型拡
散領域２ａ及びＮ⁺拡散領域４ａを形成し、このＮ型の
シリコン基板１ａ上に、たとえば熱酸化によってＳｉＯ
₂層５ａを形成し、更にＣＶＤ法によるシラン（Ｓｉ
Ｈ₄）の熱分解により多結晶シリコン層を形成しこれに
不純物をドープした後エッチングによりパターニングし
てドープド多結晶シリコン層６ａを形成する（図２
（ａ）参照）。

【００１２】次に、シリコン基板１ａ上にＣＶＤ法によ
りＳｉＯ₂層７ａを形成する（図２（ｂ）参照）。そし
て、エッチングによりＰ型拡散領域２ａ、Ｎ⁺型拡散領
域４ａ及びドープド多結晶シリコン層６ａ上に開口を形
成する（図２（ｃ）参照）。次に、配線材料としてアル
ミニウムをシリコン基板１ａ上全面に蒸着し、ホトレジ
スト加工によってフィールドプレート８ａ及び電極９ａ
を形成する（図２（ｄ）参照）。そして、フィールドプ
レート電極８ａ及び電極９ａを形成したシリコン基板１
ａ上に、保護層（図示しない）を形成する。具体的に
は、たとえばシラン（ＳｉＨ₄）とアンモニア（ＮＨ₄）
によるプラズマＣＶＤ法による窒化シリコンからなる保
護膜を形成する。斯くして図１に示す構成の半導体装置
が得られる。

【００１３】以上、図１の構成について説明したが、本
発明は第１の実施例のような構成に限定されるものでは
なく、図３〜図５に本発明の別の実施例を示す。尚、こ
れら図面において、図１の構成と対応する部分には同一
の符号を付す。図３に示す第２の実施例では、半導体基
板１のＰ型の拡散領域２上に第１の絶縁層５を介して、
平面視で拡散領域２を覆うように第１の導電層６が設け
られている。また、第２の導電層８は、第１の導電層６
上の第２の絶縁層７に設けられた開口部１０により第１
の導電層６と接続され、第２の絶縁層７上を平面視で第
１の導体層６を越えて形成されている。

【００１４】図４に示す第３の実施例では、半導体基板
１上の第１の絶縁層５がＰ型の拡散領域２上に薄い部分
と厚い部分の２種類の厚みを有し、段部が形成されてい
る。この第１の絶縁層５の段部は、たとえば比較的厚い
熱酸化層を形成し拡散領域２上の部分を開口し、その後
熱酸化して薄い酸化層を形成して設けることができる。
第１の導電層６は、第１の絶縁層５の段部の一方を覆う
ように階段上に形成されている。第２の導電層８は、第
２の絶縁層７上に、拡散領域２上から第１の導電層６上
を越えて形成され、その途中第２の絶縁層７に設けられ
た開口部１０により第１の導電層６の上段部に接続され
ている。尚、本実施例では第１の絶縁層５の薄い部分を
Ｐ型の拡散領域２上に設けたが、これに限らず、第１の
導電層６が覆う側の第１の絶縁層５の段部を拡散領域２
の外側にするべく、第１の絶縁層５の薄い部分の一方側
を延設しても良い。

【００１５】図５に示す第４の実施例では、第２の導電
層８が第１の絶縁層５の薄い部分及び第２の絶縁層７に
設けられた開口部１０によりＰ型の拡散領域２と接続さ
れている以外は、図４に示した実施例と同様の構成とな
っている。このように、第１の絶縁層５が薄い部分と厚
い部分の２種類の厚みを有することにより段部が形成さ
れ、しかも第２の導電層８が拡散領域２と接続するよう
にしてもよい。

【００１６】尚、上記第１乃至４の実施例では、断面的
に第２の導電層８の片側にのみ第１の導電層６を設けて
いるが、本発明では、たとえば図１に示す第１の実施例
において第２の導電層８下の拡散領域２上のコンタクト
ホールのほぼ中心を通る垂線Ｘを線対称とした構造、即
ち第１の導電層６を拡散領域２の両側にそれぞれ対称に
設け、これと接続される第２の導電層８をも拡散領域２
の両側に延設させてそれぞれ第１の導電層６に接続され
る構造とするのがより好ましい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
部分的に導電層を設けることにより、電界集中の緩和が
不要な半導体基板上の領域の絶縁層厚みを比較的薄くし
て、拡散領域上の導電層と半導体基板との間の距離を徐
々に変化でき、電界集中を緩和できるので、耐圧の高い
半導体装置を提供できるのである。

【００１８】また、本発明によれば、半導体基板の表面
方向及び半導体基板上の絶縁層内の電界集中を緩和でき
るので、拡散領域の不純物濃度を高くでき、絶縁層の膜
厚を薄くできる。よって、半導体装置の特性向上や微細
化を図れるのである。更に、拡散領域の底部コーナーの
曲率効果によるＰＮ接合耐圧の低下を改善できるので、
浅い拡散領域で高いＰＮ接合耐圧を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の半導体装置を示す要部
断面図である。

【図２】第１の実施例の半導体装置の製造工程例の説明
図である。

【図３】本発明の第２の実施例の半導体装置を示す要部
断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例の半導体装置を示す要部
断面図である。

【図５】本発明の第４の実施例の半導体装置を示す要部
断面図である。

【図６】従来の半導体装置を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１Ｎ型の半導体基板２Ｐ型の拡散領域３ＰＮ接合５第１の絶縁層６第１の導電層７第２の絶縁層８第２の導電層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板表面に形成される拡散領域
と、上記半導体基板上に形成される第１の絶縁層と、上
記第１の絶縁層上の、上記拡散領域内外に亘って形成さ
れる第１の導電層と、上記第１の導電層上に形成される
第２の絶縁層と、上記拡散領域上から、拡散領域から遠
ざかる方向へと上記第１の導電層上を越えて延設され、
その途中で上記第２の絶縁層に設けられた貫通孔により
上記第１の導電層と接続される第２の導電層と、を備え
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】第１の絶縁層が第１の導電層下において
厚さの異なる部分を有することを特徴とする請求項１に
記載の半導体装置。
【請求項３】第２の導電層が拡散領域と電気的に接続
されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半
導体装置。