JPH11330383A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH11330383A JPH11330383A JP10138322A JP13832298A JPH11330383A JP H11330383 A JPH11330383 A JP H11330383A JP 10138322 A JP10138322 A JP 10138322A JP 13832298 A JP13832298 A JP 13832298A JP H11330383 A JPH11330383 A JP H11330383A
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Abstract
により耐圧の向上を実現すること。 【解決手段】 SOI基板21上には絶縁分離用トレン
チ25によって囲まれた島状シリコン層24aが形成さ
れ、この外周囲部分に、バッファ領域電極42を備えた
バッファ領域28が設けられる。島状シリコン層24a
には、Pチャネル型LDMOS43の構成要素として、
ドレインコンタクト層35並びにその周囲に同心状にレ
イアウトされたリング状のソース拡散層32、33、ド
リフト層30などが形成される。ソース拡散層32、3
3のためのソース電極39とバッファ領域電極42との
間は接続線44により接続されており、これにより、バ
ッファ領域28には、ソース拡散層32、33の印加電
圧と同一レベルの電圧が印加される。
Description
縁分離用トレンチにより囲まれた島状領域を形成し、こ
の島状領域内に横型MOSFETを形成する構成とした
半導体装置に関する。
Tの例として、LDMOS(LateralDouble-diffused M
OS :横型二重拡散MOSFET)が知られているが、
このような高耐圧LDMOSを半導体基板上に複数個形
成する場合、或いは高耐圧LDMOSと論理回路素子と
を同一の半導体基板上に混載してモノリシック化する場
合などには、それらの間での電気的な干渉を防止するた
めのバッファ領域を設けることが行われている。図14
には、このようなバッファ領域を設けた半導体装置の一
例が模式的な断面図により示されている。
ル型のLDMOSの例であり、単結晶シリコン層1は、
例えばシリコン基板より成る支持基板2上にシリコン酸
化膜3(絶縁分離膜)を介して配置されたSOI構造と
なっており、この単結晶シリコン層1には、絶縁分離用
トレンチ4によって他の素子形成領域から分離された状
態の島状シリコン層1aが形成されている。尚、上記ト
レンチ4は、符号を付して示していないが、絶縁分離用
のシリコン酸化膜及びポリシリコンによって埋め戻され
ている。上記島状シリコン層1aのうち、シリコン酸化
膜3に接する領域には、低不純物濃度の電界緩和層5が
形成されている。この電界緩和層5は、実質的に真性半
導体層として機能するように不純物濃度が極めて低い状
態とされている。
成るドリフト層6が形成されている。このドリフト層6
は低不純物濃度層として設けられるものであるが、上記
電界緩和層5よりは高い不純物濃度に設定されている。
ドリフト層6の表面側には、高濃度のP+層より成るド
レインコンタクト層7が形成されており、このドレイン
コンタクト層7上にはドレイン電極7aが設けられてい
る。
到達するリング形状のNウェル8a、並びにリング形状
とされたゲートポリシリコン9に対し自己整合的な位置
に存する同じくリング形状のチャンネルNウェル8b
が、それぞれ前記ドレインコンタクト層7の周囲に同心
状にレイアウトされており、そのNウェル8b内にはソ
ース領域となるリング形状のソース拡散層10(P
+層)、並びに当該Nウェル8bの電位を取るためのリ
ング形状のソース拡散層11(N+層)が形成されてい
る。そして、上記ゲートポリシリコン9上にはゲート電
極9aが設けられ、ソース拡散層10及び11上にはソ
ース電極10aが設けられている。
は、電界緩和のためのLOCOS酸化膜12が形成され
ている。さらに、島状シリコン層1aの周囲には、単結
晶シリコン層1上の他の横型MOSFET或いは論理回
路素子との間での電気的な干渉を防止するためのバッフ
ァ領域13が、当該島状シリコン層1aを包囲した状態
で形成されている。このバッファ領域13は、単結晶シ
リコン層1に例えばN型の不純物を所定の深さまで導入
した構造となっており、その電位を取るためのN+拡散
層14が形成されている。また、上記N+拡散層14上
にはバッファ領域電極13aが設けられている。
ば、支持基板2並びにドレイン電極7aはグランドされ
て同電位となるように設定されるものであり、ソース電
極10aには、プラス極性の高電圧が印加されることに
なる。また、バッファ領域電極13aは、一般的にグラ
ンド電位状態とされる。
は不純物濃度が極めて低い半導体層であるため、ドリフ
ト層6及びドレインコンタクト層7(P型層)、電界緩
和層5(実質的なI層:真性半導体層)、Nウェル8a
及び8b(N型層)により、それらが実質的にPIN構
造を構成している。このような素子構造によれば、Pチ
ャネルMOSFETのソース側にプラス極性の高電圧が
印加された場合には、その印加電圧が、電界緩和層5中
に生ずる空乏層とシリコン酸化膜3とで有効に分担され
るようになり、これによって高耐圧が達成されることに
なる。
の半導体装置において、支持基板2、ドレイン電極7a
及びバッファ領域電極13aをグランド電位とした状態
でソース電極10aにプラス極性の高電圧を印加したと
きの等電位分布曲線をシミュレーションにより求めた特
性図を示す。この特性図から明らかなように、ソース拡
散層10及び11と絶縁分離用トレンチ4との間の表面
領域では、電界が集中する現象が発生するものであり、
ソース電極10aに210V程度以上の電圧が印加され
た状態で、上記表面領域でアバランシェ降伏が生ずるこ
とが判明した。このため、本来、上述したように電界緩
和層5中に生ずる空乏層及びシリコン酸化膜3による分
担電圧、或いはソース拡散層10、11とドレインコン
タクト層7と間のドリフト層6表面の耐圧によって規定
されるべき耐圧が、上記ソース拡散層10及び11と絶
縁分離用トレンチ4との間の表面領域での耐圧により規
定されてしまうものであり、結果的に、半導体装置の耐
圧低下を来たすという問題点があった。尚、このような
問題点を回避するためには、絶縁分離用トレンチ4とソ
ース拡散層10、11との間の距離を大きく設定して空
乏層が伸びる余裕を確保するという構成が考えられる
が、このような構成では素子密度が低下するという新た
な問題点が出てくる本発明は上記のような問題点を解決
するためになされたものであり、その目的は、素子密度
の低下を伴うことがない簡単な構成により耐圧の向上を
実現できるようになる半導体装置を提供することにあ
る。
に請求項1に記載した構成を採用できる。この構成によ
れば、他の素子形成領域との間の電気的な干渉を防止す
るために、横型MOSFET(43、49′)が設けら
れる島状領域(24a)の外周囲部位にバッファ領域
(28)を形成する場合に、そのバッファ領域(28)
に対して、上記MOSFET(43、49′)の周囲部
に位置されたソース拡散層(32、33、52、53)
との間の電位勾配が小さくなるようなレベルの電圧が接
続手段(44)を通じて印加されることになるから、半
導体基板(21)における上記ソース拡散層(32、3
3、52、53)及びバッファ領域(28)間の表面領
域部分に電界が集中する現象が緩和されるようになる。
このため、ソース及びドレイン用の各電極間に高電圧が
印加された状態においても、上記表面領域でアバランシ
ェ降伏が発生しにくくなって耐圧が向上するものであ
る。これにより、バッファ領域(28)に対して上記ソ
ース拡散層(32、33、52、53)との間の電位勾
配が小さくなるようなレベルの電圧を印加する接続手段
を設けるだけの簡単な構成によって、耐圧の向上を実現
できるようになる。また、空乏層が伸びる余裕を確保す
るために、絶縁分離用トレンチ(25)とソース拡散層
(32、33、52、53)との間の距離を大きく設定
する必要がないから、素子密度の低下を来たすことがな
くなる。
上記目的を達成できる。この構成によれば、他の素子形
成領域との間の電気的な干渉を防止するために、横型M
OSFET(43)が設けられる島状領域(24a)の
外周囲部位にバッファ領域(28)を形成する場合に、
上記島状領域(24a)を画定するための絶縁分離用ト
レンチ(25)内に形成したトレンチ用半導体層(4
6)に対して、上記MOSFET(43)の周囲部に位
置されたソース拡散層(32、33)との間の電位勾配
が小さくなるようなレベルの電圧が接続手段(48)を
通じて印加されることになる。従って、上記バッファ領
域(28)が例えばグランド電位状態とされる場合であ
っても、半導体基板(21)における上記ソース拡散層
(32、33)及び絶縁分離用トレンチ(25)間の表
面領域部分に電界が集中する現象が抑制されるようにな
る。このため、ソース及びドレイン用の各電極間に高電
圧が印加された状態において上記表面領域でアバランシ
ェ降伏が発生しにくくなって耐圧が向上するものであ
る。これにより、トレンチ用半導体層(46)に対して
上記ソース拡散層(32、33)との間の電位勾配が小
さくなるようなレベルの電圧を印加する接続手段(4
8)を設けるだけの簡単な構成によって、素子密度の低
下を来たすことなく耐圧の向上を実現できるようにな
る。
も上記目的を達成できる。この構成によれば、半導体製
の支持基板(22)上に絶縁分離膜(23)を介して半
導体層(24)を形成すると共に、この半導体層(2
4)に絶縁分離用トレンチ(25)により囲まれた複数
の島状領域(24a)を形成し、各島状領域(24a)
内に、ドレインコンタクト層(35、55)並びにこの
ドレインコンタクト層(35、55)の周囲に同心状に
レイアウトされたリング形状のソース拡散層(32、3
3、52、53)を備えた横型MOSFET(43′4
9)を形成した場合に、前記支持基板(22)に対し
て、前記横型MOSFET(43′49)のソース拡散
層(32、33、52、53)との間の電位勾配が小さ
くなるようなレベルの電圧が接続手段(45)を通じて
印加されることになる。
圧が、主にソース拡散層(32、33、52、53)と
ドレインコンタクト層(35、55)との間の領域で分
担されるようになって、半導体基板(21)におけるソ
ース拡散層(32、33、52、53)及びバッファ領
域(28)間の表面領域部分に電界が集中する現象が抑
制されるようになる。このため、ソース及びドレイン用
の各電極間に高電圧が印加された状態において上記表面
領域でアバランシェ降伏が発生しにくくなって耐圧が向
上するものである。これにより、支持基板(22)に対
して上記ソース拡散層(32、33、52、53)との
間の電位勾配が小さくなるようなレベルの電圧を印加す
る接続手段を設けるだけの簡単な構成によって、素子密
度の低下を来たすことなく耐圧の向上を実現できるよう
になる。
図5には本発明の第1実施例が示されており、以下これ
について説明する。図1にはSOI基板上に形成された
高耐圧LDMOS(横型二重拡散MOSFET)の模式
的な縦断面構造が示され、図2には複数個の高耐圧LD
MOSの同一のSOI基板上に配置する場合の概略的な
平面レイアウト例が示されている。尚、本発明をLDM
OSに適用する場合、Nチャネル型及びPチャネル型の
何れでも成立するが、この実施例ではPチャネル型を例
にして説明する。
う半導体基板に相当)は、例えば単結晶シリコン基板よ
り成る支持基板22上に、シリコン酸化膜23(本発明
でいう絶縁分離膜に相当)を介して単結晶シリコン層2
4(本発明でいう半導体層に相当)を設けた構造となっ
ており、この単結晶シリコン層24には、リング形状を
なす絶縁分離用トレンチ25によって他の素子形成領域
から分離された状態の複数の島状シリコン層24a(本
発明でいう島状領域に相当)が形成されている。尚、上
記単結晶シリコン層24の膜厚は10μm程度に設定さ
れる。また、上記トレンチ25は、絶縁分離用のシリコ
ン酸化膜26及びポリシリコン27により埋め戻された
状態となっている。
ける各島状シリコン層24aの外周囲部分、つまり絶縁
分離用トレンチ25に隣接する外周囲部分は、バッファ
領域28として機能するように構成されている。
ン酸化膜23に接する領域には、低不純物濃度の電界緩
和層29が形成されている。この電界緩和層29は、ボ
ロン或いはリン、砒素、アンチモンなどの不純物濃度が
極めて低い状態(1×101 4/cm3程度以下)の単結
晶シリコン層で、実質的に真性半導体層として機能する
ものであり、その厚さは少なくとも1μm以上となるよ
うに設定される。
層より成るドリフト層30となっている。このドリフト
層30は、比較的高い抵抗が必要であるため低不純物濃
度層として設けられるものであるが、前記電界緩和層2
9より高い不純物濃度(例えば2.5×1015/cm3
前後)に設定されている。
0の表面側からN型の不純物を拡散することによって、
平面形状がリング形状(例えば長円形状)をなす二重ウ
ェル31が形成されている。この二重ウェル31は、前
記電界緩和層29内に達するNウェル31a及び表面側
部位に上記Nウェル31aと連続するように位置された
チャネル形成用のNウェル31bとにより構成されてい
る。この場合、Nウェル31aは、不純物濃度(表面濃
度)が3.9×1016/cm3前後に設定され、Nウェ
ル31bは、不純物濃度(表面濃度)が4.5×10
16/cm3前後に設定される。尚、Nウェル31bは、
P+拡散層より成るソース拡散層32と共に周知の二重
拡散技術により形成されるものであり、これにより、そ
のNウェル31bの表面部にPチャネル領域が形成され
る構成となっている。
当該Nウェル31bの電位を取るためのN+拡散層より
成るソース拡散層33が形成されている。この場合、上
記Nウェル31a、31b並びにソース拡散層32、3
3は、その平面形状がリング形状に形成されているか
ら、上記Pチャネル領域の平面形状も同様のリング形状
に形成されることになる。このようにPチャネル領域を
リング形状にレイアウトした場合には、電界の集中を緩
和して大電流を流し得るようになるFET構造を実現で
きることになる。
なす前記ソース拡散層32、33の中心部に位置するよ
うにしてP型不純物を拡散したディープドレイン領域と
してのPウェル34が形成されている。このPウェル3
4は、前記Nウェル31aの接合深さと同程度の深さ
(本実施例では若干深い状態)に形成されている。ま
た、Pウェル34の表面部には、P+拡散層より成るド
レインコンタクト層35が形成されている。
ドリフト層30の不純物濃度及びドレインコンタクト層
35の不純物濃度の中間レベルに設定されるものであ
る。具体的には、ドリフト層30の不純物濃度(表面濃
度)が2.5×1016/cm3前後、ドレインコンタク
ト層35の不純物濃度(表面濃度)が1.0×1019
/cm3程度以上に設定されている場合、Pウェル34の
不純物濃度(表面濃度)は、1.1×1017/cm3前
後に設定される。
を前記Nウェル31aと同じ接合深さに拡散した不純物
拡散層28aが形成されており、その表面部にはN+拡
散層より成るバッファ領域用コンタクト層36が形成さ
れている。
5との間、並びにNウェル31bとバッファ領域28と
の間などには、電界緩和のためのLOCOS酸化膜37
が形成されている。また、前記Pチャネル領域と対応し
た部分には、ゲート用ポリシリコン膜38が図示しない
ゲート酸化膜(シリコン酸化膜)を介して形成されてい
る。
ス電極39が形成されると共に、ドレインコンタクト層
35及びゲート用ポリシリコン膜38上にそれぞれドレ
イン電極40及びゲート電極41が形成され、さらにバ
ッファ領域用コンタクト層36上にバッファ領域電極4
2が形成される。
31bの表面部にPチャネル領域を備え、且つドリフト
層30の表面側の所定領域(実際にはPウェル34の表
面側の所定領域)にドレインコンタクト層35を備えた
状態のPチャネル型のLDMOS43(本発明でいう横
型MOSFETに相当)の基本構造が形成されることに
なる。この場合、上記LDMOS43にあっては、ドリ
フト層30、Pウェル34及びドレインコンタクト層3
5(P型層)と、二重ウェル31(N型層)と、電界緩
和層29(実質的なI層)とにより、それらが実質的に
PIN構造を構成するようになっている。そして、SO
I基板21上には、図2に示すように、複数の島状シリ
コン層24aが形成されるものであり、各島状シリコン
層24a内にそれぞれLDMOS43が形成される構成
となっている。尚、図2においては、LDMOS43及
び絶縁分離用トレンチ25の形成領域に斜線帯を施した
状態となっている。
うに、ソース電極39及びバッファ領域電極42間を、
例えば、それらと同一材質の配線膜より成る接続線44
(本発明でいう接続手段に相当)により接続する構成と
している。これにより、実際の使用状態では、バッファ
領域28に対して、ソース拡散層32、33の印加電圧
と同一レベルの電圧が印加されることになる。尚、上記
使用状態においては、ソース電極39にプラス極性の電
圧が印加されると共に、ドレイン電極40にグランド電
位レベルの電圧が印加されるものであり、ゲート電極4
1には所定のゲートバイアス電圧が印加される。また、
支持基板22は、例えばグランド電位レベルとなるよう
に接続される。
製造方法が模式的な断面図により示されており、以下こ
れについて説明する。まず、図4(a)に示すように、
高抵抗FZ基板、若しくはボロン或いはリン、砒素、ア
ンチモンなどの不純物濃度が極めて低い状態(1×10
14/cm3程度以下)のCZ基板で、表面の面方位が
(100)の単結晶シリコン基板44を用意し、その表
面に熱酸化により膜厚が0.5μm程度以上のシリコン
酸化膜23を形成する。
次実行することにより、図4(b)に示すようなSOI
基板21を形成する。具体的には、貼り合わせ工程で
は、まず、P型或いはN型で表面が鏡面化された支持基
板22を用意し、この支持基板22の表面と前記単結晶
シリコン基板44側のシリコン酸化膜23の表面に親水
化処理を施す。具体的には、例えば、90〜120℃程
度に保温された硫酸と過酸化水素水との混合溶液(H2
SO4 :H2 O2 =4:1)による洗浄及び純水洗浄を
順次行った後に、スピン乾燥により各基板22及び44
の表面に吸着する水分量を制御する。そして、この後
に、支持基板22及び単結晶シリコン基板44を上記親
水化処理面で密着させて貼り合わせた後に、熱処理を施
すことにより一体化する。また、上記研磨工程では、単
結晶シリコン基板44を貼り合わせ面と反対側の面から
研削・研磨する加工を、その膜厚を10μm程度になる
まで実行して単結晶シリコン層24を形成し、これによ
りSOI基板21を形成する。尚、ここでは、単結晶シ
リコン基板44側にシリコン酸化膜23を形成する構成
としたが、支持基板22側、或いは双方の基板22及び
44にシリコン酸化膜を形成する構成としても良い。
加工する。具体的には、単結晶シリコン層24の表面に
例えばCVD法によりシリコン酸化膜(図示せず)を形
成し、この後にフォトリソグラフィ技術及びドライエッ
チング技術によって絶縁分離用トレンチ25を形成す
る。次に、トレンチ25の内壁に熱酸化法などにより膜
厚0.5μm程度以上のシリコン酸化膜26を形成した
後に、そのトレンチ25をポリシリコン27により埋め
戻し、この状態から研削・研磨加工或いはエッチバック
法などにより上記図示しないシリコン酸化膜などを除去
すると共に表面を平坦化し、以てトレンチ25によって
分離された状態の島状シリコン層24aと、その周囲に
位置したバッファ領域28を形成する。
加工する。具体的には、まず、Nウェル31a並びにバ
ッファ領域28にそれぞれ対応した位置に開口部を有し
たマスクを施した状態で、N型不純物のイオン注入及び
熱拡散を行うことにより、Nウェル31a及び不純物拡
散層28aを形成し、その後に上記マスクを除去する。
このような工程が行われる結果、上記Nウェル31a及
び不純物拡散層28aの各接合深さが同一に設定される
ことになる。
する。具体的には、まず、Pウェル34に対応した位置
に開口部を有したマスクを施した状態で、P型不純物の
イオン注入及び熱拡散を行うことにより、Pウェル34
を形成し、その後に上記マスクを除去する。さらに、P
型不純物のイオン注入及び熱拡散を行うことによりドリ
フト層30を形成する。尚、島状シリコン層24aにお
ける上記ドリフト層30以外の部分が、それぞれ電界緩
和層29となるものである。
手法を用いて、LOCOS酸化膜37、図示しないゲー
ト酸化膜用のシリコン酸化膜、ゲート用ポリシリコン膜
38を形成した後に、図5(g)に示すように、同じく
公知の二重拡散技術などの手法を用いて、チャネル形成
用のNウェル31b、ソース拡散層32及び33、ドレ
インコンタクト層35、バッファ領域用コンタクト層3
6を形成する。
40、ゲート電極41、バッファ領域電極42、接続線
44、並びに図示しない表面保護膜及び配線膜などを形
成し、図1に示すようなLDMOS43を形成する。
32、33に対しソース電極39を通じてプラス極性の
高電圧を印加した状態で、ゲート電極41にゲートバイ
アス電圧を印加することによって、当該ゲートバイアス
電圧に応じたレベルの電流をソース拡散層32、33及
びドレインコンタクト層35間に流すことができる。こ
の場合、バッファ領域28にはソース拡散層32、33
の印加電圧と同一レベルの電圧が接続線44及びバッフ
ァ領域電極42を通じて印加されるため、当該バッファ
領域28とソース拡散層32、33との間の電位勾配が
小さくなる。
層32、33との間の電位勾配が小さくなる結果、以下
に述べるような作用・効果が得られるようになる。即
ち、図3には、支持基板22及びドレイン電極40をグ
ランド電位とした状態でソース電極39及びバッファ領
域電極42にプラス極性の高電圧(この例では210
V)を印加したときの等電位分布曲線をシミュレーショ
ンによって求めた特性図を示す。この特性図からは、単
結晶シリコン層24におけるソース拡散層32、33と
絶縁分離用トレンチ25との間の表面領域において電界
が集中する現象が、従来構成(図14及び図15参照)
に比べて大幅に緩和されることが分かる。
極40間に高電圧が印加された状態においても、上記単
結晶シリコン層24の表面領域でアバランシェ降伏が発
生しにくくなって耐圧が向上するものである。つまり、
LDMOS43の耐圧は、電界緩和層29中に生ずる空
乏層及びシリコン酸化膜23による分担電圧、或いはソ
ース拡散層32、33とドレインコンタクト層35と間
のドリフト層30表面(つまり、本来の耐圧を規定する
部分)の耐圧で決まることになり、これにより、バッフ
ァ領域28に対してソース拡散層32、33の印加電圧
と同一レベルの電圧を印加するための接続線44を設け
るだけの極めて簡単な構成によって、耐圧の向上を実現
できるようになる。
とこれの下方のシリコン酸化膜23との間に不純物濃度
が極めて低い状態の電界緩和層29を設けることによっ
て、実質的なPIN構造を形成する構成とした場合に
は、LDMOS43のソース拡散層32及び33にプラ
ス極性の高電圧が印加されたときに、その印加電圧が、
電界緩和層29中に生ずる空乏層とシリコン酸化膜23
とで有効に分担されるものであり、以て高耐圧化を図り
得るようになる。
接続線44を設けることによって、バッファ領域28に
対してソース拡散層32、33の印加電圧と同一レベル
の電圧を印加する構成としたが、バッファ領域28とソ
ース拡散層32、33との間の電位勾配が小さくなるよ
うなレベルの電圧を印加するための接続手段を別途に設
ける構成としても良いものである。
発明の第2実施例が示されており、以下これについて前
記第1実施例と異なる部分のみ説明する。即ち、第1実
施例では、ソース電極39及びバッファ領域電極42間
を接続線44により接続することによって、バッファ領
域28に対しソース拡散層32、33の印加電圧と同一
レベルの電圧が印加されるように構成したが、本実施例
では、このような接続線44に代えて、支持基板22と
プラス極性の電源端子+Vpとの間を電気的に接続する
接続線45(本発明でいう接続手段に相当)を設ける構
成としたものである。
対して、上記接続線45を通じてソース拡散層32、3
3に対する印加電圧と同一レベルの電圧がプラス極性の
電源端子Vpから印加される構成としている。但し、こ
のように支持基板22に対しソース拡散層32、33と
同一レベルの電圧を印加する必要はなく、支持基板22
とソース拡散層32、33との間の電位勾配が小さくな
るようなレベルの電圧が印加される構成とすれば良いも
のである。
以下に述べるような作用・効果が得られるようになる。
即ち、図7には、バッファ領域28及びドレイン電極4
0をグランド電位とした状態でソース電極39及び支持
基板22にプラス極性の高電圧(この例では210V)
を印加したときの等電位分布曲線をシミュレーションに
よって求めた特性図を示す。この図7から理解できるよ
うに、印加電圧は、主にソース拡散層32、33とドレ
インコンタクト層35との間の領域(電界緩和層29、
ドリフト層30、シリコン酸化膜23などを含む領
域)、並びに絶縁分離用トレンチ25で分担されるよう
になる。従って、上記第2実施例の構成によっても、単
結晶シリコン層24におけるソース拡散層32、33と
絶縁分離用トレンチ25との間との表面領域において電
界が集中する現象が、従来構成(図14及び図15参
照)に比べて大幅に緩和されることになる。
極40間に高電圧が印加された状態においても、上記単
結晶シリコン層24の表面領域でアバランシェ降伏が発
生しにくくなって耐圧が向上するものである。これによ
り、本実施例においても、支持基板22に対してソース
拡散層32、33の印加電圧と同一レベルの電圧を印加
するための接続線45を設けるだけの極めて簡単な構成
によって、耐圧の向上を実現できるようになる。
3実施例が示されており、以下これについて前記第1実
施例と異なる部分のみ説明する。即ち、この実施例で
は、絶縁分離用トレンチ25を若干幅広に形成すると共
に、そのトレンチ25内のポリシリコン27の表面側
に、例えばN型不純物を高濃度(1.0×1019/cm
3程度以上)に導入することによりシリコン酸化膜26
(絶縁膜)により囲まれた状態のトレンチ用拡散層46
(本発明でいうトレンチ用半導体層に相当)を形成する
と共に、そのトレンチ用拡散層46上にトレンチ用電極
47を形成している。さらに、ソース電極39及び上記
トレンチ用電極47間を、例えば、それらと同一材質の
配線膜より成る接続線48(本発明でいう接続手段に相
当)により接続する構成としている。これにより、実際
の使用状態では、トレンチ用拡散層46に対して、ソー
ス拡散層32、33の印加電圧と同一レベルの電圧が印
加されることになる。尚、本実施例において、ポリシリ
コン27に対し不純物を導入することにより、その抵抗
率を下げておくこともできる。
においては、ソース電極39にプラス極性の電圧が印加
されると共に、ドレイン電極40にグランド電位レベル
の電圧が印加されるものであり、ゲート電極41には所
定のゲートバイアス電圧が印加される。また、支持基板
22及びバッファ領域電極42は、例えばグランド電位
レベルとなるように接続される。このような接続状態と
される結果、トレンチ用拡散層46にはソース拡散層3
2、33の印加電圧と同一レベルの電圧が接続線48及
びトレンチ用電極47を通じて印加されるため、当該ト
レンチ用拡散層46とソース拡散層32、33との間の
電位勾配が小さくなる。
シリコン層24におけるソース拡散層32、33と絶縁
分離用トレンチ25の間の表面領域において電界が集中
する現象が、前記第1実施例と同様の理由により緩和さ
れるようになる。この結果、ソース電極39及びドレイ
ン電極40間に高電圧が印加された状態においても、上
記単結晶シリコン層24の表面領域でアバランシェ降伏
が発生しにくくなって耐圧が向上するものである。これ
により、トレンチ用拡散層46及びトレンチ用電極47
を形成すると共に、当該トレンチ用拡散層46に対して
ソース拡散層32、33の印加電圧と同一レベルの電圧
を印加するための接続線48を設けるだけの極めて簡単
な構成によって、耐圧の向上を実現できるようになる。
接続線48を設けることによって、トレンチ用拡散層4
6に対してソース拡散層32、33の印加電圧と同一レ
ベルの電圧を印加する構成としたが、トレンチ用拡散層
46とソース拡散層32、33との間の電位勾配が小さ
くなるようなレベルの電圧を印加するための接続手段を
別途に設ける構成としても良いものである。
第4実施例が示されており、以下これについて前記第1
及び第2実施例と異なる部分のみ説明する。即ち、この
第4実施例には、SOI基板21上に、Pチャネル型の
LDMOS43の他に、同じくPチャネル型のLDMO
S43′(各部の構造はLDMOS43と同じであるか
ら、同一部分に同一符号を付すことにより説明を省略す
る)を設け、プラス極性の電源端子から一方のLDMO
S43を通じて負荷に給電すると共に、マイナス極性の
電源端子から他方のLDMOS43′を通じて上記負荷
に給電する構成を採用するときの構成例が示されてい
る。
ース電極39及びバッファ領域電極42間が第1実施例
と同様の接続線44によって接続されるものであり、実
際の使用状態では、ソース電極39にプラス極性の電圧
が印加されると共に、ドレイン電極40にグランド電位
レベルの電圧が印加されるものである。また、LDMO
S43′においては、支持基板22に対して、ソース拡
散層32、33に対する印加電圧と同一レベルの電圧を
印加するための接続線45が第2実施例と同様に設けら
れるものであり、実際の使用状態では、ソース電極39
にグランド電位レベルの電圧が印加されると共に、ドレ
イン電極40がマイナス極性の電圧が印加されるもので
ある。
OS43においては、ソース拡散層32、33にソース
電極39を通じてプラス極性の電圧が印加され、且つド
レインコンタクト層35にドレイン電極40を通じてグ
ランド電位レベルの電圧が印加された状態で、ゲート電
極41にゲートバイアス電圧が印加された場合に、当該
ゲートバイアス電圧に応じたレベルの電流がソース拡散
層32、33及びドレインコンタクト層35間に流れる
ことになる。この場合、バッファ領域28にはソース拡
散層32、33の印加電圧と同一レベルの電圧が接続線
44及びバッファ領域電極42を通じて印加されるた
め、当該バッファ領域28とソース拡散層32、33と
の間の電位勾配が小さくなり、結果的に前記第1実施例
と同様に簡単な構成によって耐圧の向上を図ることがで
きるようになる。
は、ソース拡散層32、33にソース電極39を通じて
グランド電位レベルの電圧が印加され、且つドレインコ
ンタクト層35にドレイン電極40を通じてマイナス極
性の電圧が印加された状態で、ゲート電極41にゲート
バイアス電圧が印加された場合に、当該ゲートバイアス
電圧に応じたレベルの電流がソース拡散層32、33及
びドレインコンタクト層35間に流れることになる。こ
の場合、支持基板22にはソース拡散層32、33の印
加電圧と同一レベル(グランド電位レベル)の電圧が接
続線45を通じて印加されるため、当該支持基板22と
ソース拡散層32、33との間の電位勾配が小さくな
り、結果的に前記第2実施例と同様に簡単な構成によっ
て耐圧の向上を図ることができるようになる。
極性の電源端子を使用する場合には、ドレイン電極40
及び支持基板22間の電位差が電源電圧の2倍にならな
いように設定する必要があり、支持基板22に印加する
電圧はこのような事情を考慮して決定することになる。
の第5実施例が示されており、以下これについて前記第
1及び第2実施例と異なる部分のみ説明する。即ち、こ
の第5実施例には、同一のSOI基板21上にNチャネ
ル型のLDMOS49及び49′(本発明でいう横型L
DMOSに相当)を設け、プラス極性の電源端子から一
方のLDMOS49を通じて負荷に給電すると共に、マ
イナス極性の電源端子から他方のLDMOS49′を通
じて上記負荷に給電する構成を採用するときの構成例が
示されている。
ン、ソースなどを構成する各部の導電型が前述したLD
MOS43と逆になっているが、全体のレイアウトは当
該LDMOS43と基本的に同じ状態となっている。具
体的には、LDMOS49及び49′は、絶縁分離用ト
レンチ25により画定された島状シリコン層24aに、
N−拡散層より成るドリフト層50、P型の二重ウェル
51、N+拡散層より成るソース拡散層52及びP+拡
散層より成るソース拡散層53、ディープドレイン領域
としてのNウェル54、N+拡散層より成るドレインコ
ンタクト層55を形成した構成のもので、この他の構成
要素は前記LDMOS43と同様になっている。
持基板22に対して、ソース拡散層32、33に対する
印加電圧と同一レベルの電圧を印加するための接続線4
5が第2実施例と同様に設けられるものであり、実際の
使用状態では、ソース電極39にグランド電位レベルの
電圧が印加されると共に、ドレイン電極40にプラス極
性の電圧が印加されるものである。また、LDMOS4
9′においては、ソース電極39及びバッファ領域電極
42間が第1実施例と同様の接続線44によって接続さ
れるものであり、実際の使用状態では、例えば、ソース
電極39にマイナス極性の電圧が印加されると共に、ド
レイン電極40にグランド電位レベルの電圧が印加され
るものである。
OS49においては、ソース拡散層52、53にソース
電極39を通じてグランド電位レベルの電圧が印加さ
れ、且つドレインコンタクト層55にドレイン電極40
を通じてプラス極性の電圧が印加された状態で、ゲート
電極41にゲートバイアス電圧が印加された場合に、当
該ゲートバイアス電圧に応じたレベルの電流がドレイン
コンタクト層55及びソース拡散層52、53間に流れ
ることになる。この場合、支持基板22にはソース拡散
層52、53の印加電圧と同一レベル(グランド電位レ
ベル)の電圧が接続線45を通じて印加されるため、当
該支持基板22とソース拡散層52、53との間の電位
勾配が小さくなり、結果的に前記第2実施例と同様に簡
単な構成によって耐圧の向上を図ることができるように
なる。
は、ソース拡散層52、53にソース電極39を通じて
マイナス極性の電圧が印加され、且つドレインコンタク
ト層55にドレイン電極40を通じてグランド電位レベ
ルの電圧が印加された状態で、ゲート電極41にゲート
バイアス電圧が印加された場合に、当該ゲートバイアス
電圧に応じたレベルの電流がドレインコンタクト層55
及びソース拡散層52、53間に流れることになる。こ
の場合、バッファ領域28にはソース拡散層52、53
の印加電圧と同一レベルの電圧が接続線44及びバッフ
ァ領域電極42を通じて印加されるため、当該バッファ
領域28とソース拡散層52、53との間の電位勾配が
小さくなり、結果的に前記第1実施例と同様に簡単な構
成によって耐圧の向上を図ることができるようになる。
の第6実施例が示されており、以下これについて上記し
た各実施例と異なる部分のみ説明する。即ち、この第6
実施例には、同一のSOI基板21上にPチャネル型の
LDMOS43及びNチャネル型のLDMOS49を設
けるときの構成例が示されている。
は、ソース電極39及びバッファ領域電極42間が第1
実施例と同様の接続線44によって接続されるものであ
り、また、他方のLDMOS49においては、支持基板
22に対して、ソース拡散層32、33に対する印加電
圧と同一レベルの電圧を印加するための接続線45が第
2実施例と同様に設けられるものである。そして、実際
の使用状態では、LDMOS43のソース電極39にプ
ラス極性の電圧が印加されると共に、ドレイン電極40
にグランド電位レベルの電圧が印加されるものである。
また、LDMOS49のソース電極39にグランド電位
レベルの電圧が印加されると共に、ドレイン電極40に
プラス極性の電圧が印加されるものである。さらに、支
持基板22には、接続線45を通じてグランド電位レベ
ルの電圧が印加されるように接続される。
OS43においては、ソース拡散層32、33にソース
電極39を通じてプラス極性の電圧が印加され、且つド
レインコンタクト層35にドレイン電極40を通じてグ
ランド電位レベルの電圧が印加された状態で、ゲート電
極41にゲートバイアス電圧が印加された場合に、当該
ゲートバイアス電圧に応じたレベルの電流がソース拡散
層32、33及びドレインコンタクト層35間に流れる
ことになる。この場合、バッファ領域28にはソース拡
散層32、33の印加電圧と同一レベルの電圧が接続線
44及びバッファ領域電極42を通じて印加されるた
め、当該バッファ領域28とソース拡散層32、33と
の間の電位勾配が小さくなり、結果的に前記第1実施例
と同様に簡単な構成によって耐圧の向上を図ることがで
きるようになる。
ソース拡散層52、53にソース電極39を通じてグラ
ンド電位レベルの電圧が印加され、且つドレインコンタ
クト層55にドレイン電極40を通じてプラス極性の電
圧が印加された状態で、ゲート電極41にゲートバイア
ス電圧が印加された場合に、当該ゲートバイアス電圧に
応じたレベルの電流がドレインコンタクト層55及びソ
ース拡散層52、53間に流れることになる。この場
合、支持基板22にはソース拡散層52、53の印加電
圧と同一レベル(グランド電位レベル)の電圧が接続線
45を通じて印加されるため、当該支持基板22とソー
ス拡散層52、53との間の電位勾配が小さくなり、結
果的に前記第2実施例と同様に簡単な構成によって耐圧
の向上を図ることができるようになる。
6実施例に変更を加えた本発明の第7実施例が示されて
おり、このような構成とした場合でも第6実施例と同様
の効果を奏し得るものである。即ち、この実施例では、
一方のLDMOS43′においては、支持基板22に対
して、ソース拡散層32、33に対する印加電圧と同一
レベルの電圧を印加するための接続線45が第2実施例
と同様に設けられるものであり、また、他方のLDMO
S49′においては、ソース電極39及びバッファ領域
電極42間が第1実施例と同様の接続線44によって接
続されるものである。実際の使用状態では、例えば、L
DMOS43′のソース電極39にプラス極性の電圧が
印加されると共に、ドレイン電極40にグランド電位レ
ベルの電圧が印加されるものである。また、LDMOS
49′のソース電極39及びバッファ領域電極42にグ
ランド電位レベルの電圧が印加されると共に、ドレイン
電極40にプラス極性の電圧が印加されるものである。
さらに、支持基板22には、接続線45を通じてプラス
極性の電圧が印加されるように接続される。
の第8実施例が示されており、以下これについて上記各
実施例と異なる部分のみ説明する。即ち、この第8実施
例は、前記第4実施例におけるLDMOS43及び4
3′と、前記第5実施例におけるLDMOS49及び4
9′とを同一のSOI基板21上に形成する場合の例を
示したものである。この場合には、PチャネルLDMO
S43及び43′の外周囲部位に第1のバッファ領域5
6を形成すると共に、NチャネルLDMOS49及び4
9′の外周囲部位に第2のバッファ領域57を形成する
構成としている。上記第1のバッファ領域56には、バ
ッファ領域用コンタクト層56a及びバッファ領域電極
56bが形成されており、このバッファ領域電極56b
は、LDMOS43のソース電極39に接続線44を介
して接続されている。また、第2のバッファ領域57に
は、バッファ領域用コンタクト層57a及びバッファ領
域電極57bが形成されており、このバッファ領域電極
57bは、LDMOS49′のソース電極39に接続線
44を介して接続されている。尚、支持基板22には、
LDMOS43′のソース拡散層32、33並びにLD
MOS49のソース拡散層52、53に対する印加電圧
と同一レベル(グランド電位レベル)の電圧を印加する
ための接続線45が接続されている。
3′側においては、第1のバッファ領域56に対して、
ソース拡散層32、33の印加電圧(プラス極性の電
圧)と同一レベルの電圧が接続線44を通じて印加され
る。また、LDMOS49及び49′側においては、第
2のバッファ領域57に対して、ソース拡散層32、3
3の印加電圧(マイナス極性の電圧)と同一レベルの電
圧が接続線44を通じて印加される。さらに、支持基板
22には、グランド電位レベルの電圧が接続線45を通
じて印加される。
も、第4及び第5実施例と同様に、全てのLDMOS4
3、43′及び49、49′について、その耐圧の向上
を実現できるようになる。
断面図
ウト図
より求めた特性図
断面図その1
断面図その2
3はシリコン酸化膜(絶縁分離膜)、24は単結晶シリ
コン層(半導体層)、24aは島状シリコン層(島状領
域)、25は絶縁分離用トレンチ、26はシリコン酸化
膜(絶縁膜)、28はバッファ領域、29は電界緩和
層、30はドリフト層、32、33はソース拡散層、3
5はドレインコンタクト層、36はバッファ領域用コン
タクト層、39はソース電極、40はドレイン電極、4
1はゲート電極、42はバッファ領域電極、43、4
3′はLDMOS(横型MOSFET)、44は接続線
(接続手段)、45は接続線(接続手段)、46はトレ
ンチ用拡散層(トレンチ用半導体層)、47はトレンチ
用電極、48は接続線(接続手段)、49、49′はL
DMOS(横型MOSFET)、50はドリフト層、5
2、53はソース拡散層、55はドレインコンタクト
層、56は第1のバッファ領域、56aはバッファ領域
用コンタクト層、56bはバッファ領域電極、57は第
2のバッファ領域、57aはバッファ領域用コンタクト
層、57bはバッファ領域電極を示す。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体基板(21)上に絶縁分離用トレ
ンチ(25)により囲まれた複数の島状領域(24a)
を形成し、各島状領域(24a)内に、ドレインコンタ
クト層(35、55)並びにこのドレインコンタクト層
(35、55)の周囲に同心状にレイアウトされたリン
グ形状のソース拡散層(32、33、52、53)を備
えた横型MOSFET(43、49′)を形成すると共
に、前記半導体基板(21)上における前記各島状領域
(24a)の外周囲に部位に他の素子形成領域との間の
電気的な干渉を防止するためのバッファ領域(28)を
形成して成る半導体装置において、 前記バッファ領域(28)に対して、前記横型MOSF
ET(43、49′)のソース拡散層(32、33、5
2、53)との間の電位勾配が小さくなるようなレベル
の電圧を印加する接続手段(44)を設けたことを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項2】 半導体基板(21)上に絶縁分離用トレ
ンチ(25)により囲まれた複数の島状領域(24a)
を形成し、各島状領域(24a)内に、ドレインコンタ
クト層(35、55)並びにこのドレインコンタクト層
(35、55)の周囲に同心状にレイアウトされたリン
グ形状のソース拡散層(32、33)を備えた横型MO
SFET(43)を形成すると共に、前記半導体基板
(21)上における前記各島状領域(24a)の外周囲
部位に他の素子形成領域との間の電気的な干渉を防止す
るためのバッファ領域(28)を形成して成る半導体装
置において、 前記絶縁分離用トレンチ(25)内に絶縁膜(26)に
より囲まれた形態のトレンチ用半導体層(46)を形成
し、 このトレンチ用半導体層(46)に対して、前記横型M
OSFET(43)のソース拡散層(32、33)との
間の電位勾配が小さくなるようなレベルの電圧を印加す
る接続手段(48)を設けたことを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項3】 請求項2記載の半導体装置において、 前記バッファ領域(28)は、グランド電位状態とされ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3の何れかに記載の半導
体装置において、 前記半導体基板(21)は、半導体製の支持基板(2
2)上に絶縁分離膜823)を介して半導体層(24)
を形成して成るSOI構造のものであることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置において、 前記支持基板(22)に対して、前記横型MOSFET
(43、49′)のソース拡散層(32、33、52、
53)との間の電位勾配が小さくなるようなレベルの電
圧を印加する接続手段(45)を設けたことを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項6】 半導体製の支持基板(22)上に絶縁分
離膜(23)を介して半導体層(24)を形成して成る
SOI構造の半導体基板(21)を備え、前記半導体層
(24)に絶縁分離用トレンチ(25)により囲まれた
複数の島状領域(24a)を形成し、各島状領域(24
a)内に、ドレインコンタクト層(35、55)並びに
このドレインコンタクト層(35、55)の周囲に同心
状にレイアウトされたリング形状のソース拡散層(3
2、33、52、53)を備えた横型MOSFET(4
3′、49)を形成して成る半導体装置において、 前記支持基板(22)に対して、前記横型MOSFET
(43′、49)のソース拡散層(32、33、52、
53)との間の電位勾配が小さくなるようなレベルの電
圧を印加する接続手段(45)を設けたことを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の半導体装置において、前
記半導体層(24)における前記各島状領域(24a)
の外周囲部位に他の素子形成領域との電気的な干渉を防
止するためのバッファ領域(28)を形成し、 前記バッファ領域(28)に対して、前記横型MOSF
ET(43′、49)のソース拡散層(32、33、5
2、53)との間の電位勾配が小さくなるようなレベル
の電圧を印加する接続手段(44)を設けたことを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項8】 請求項1ないし7の何れかに記載の半導
体装置において、 前記半導体基板上に、Pチャネル横型MOSFET(4
3、43′)及びNチャネル横型MOSFET(49、
49′)を形成する場合に、 Pチャネル横型MOSFET(43、43′)の外周囲
部位に第1のバッファ領域(56)を形成すると共に、
Nチャネル横型MOSFET(49、49′)の外周囲
部位に第2のバッファ領域(57)を形成する構成とし
たことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10138322A JPH11330383A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 半導体装置 |
US09/301,562 US6150697A (en) | 1998-04-30 | 1999-04-29 | Semiconductor apparatus having high withstand voltage |
DE19919955A DE19919955A1 (de) | 1998-04-30 | 1999-04-30 | Halbleitervorrichtung mit hoher Spannungsfestigkeit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10138322A JPH11330383A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11330383A true JPH11330383A (ja) | 1999-11-30 |
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ID=15219203
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP10138322A Pending JPH11330383A (ja) | 1998-04-30 | 1998-05-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH11330383A (ja) |
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