JPS61285764A - Semiconductor device characterized by high withstand voltage - Google Patents

Semiconductor device characterized by high withstand voltage

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JPS61285764A
JPS61285764A JP12629785A JP12629785A JPS61285764A JP S61285764 A JPS61285764 A JP S61285764A JP 12629785 A JP12629785 A JP 12629785A JP 12629785 A JP12629785 A JP 12629785A JP S61285764 A JPS61285764 A JP S61285764A
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JP
Japan
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type
semiconductor layer
region
flr
type semiconductor
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JP12629785A
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Japanese (ja)
Inventor
Suketoshi Tsushima
津島 左年
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication of JPS61285764A publication Critical patent/JPS61285764A/en
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Abstract

PURPOSE:To decrease the parasitic capacity of a semiconductor layer directly beneath a bonding pad, by providing an electrode taking out metal film at least at the upper of an innermost field limiting ring, and forming an active semiconductor region at a place shallower than the field limiting ring. CONSTITUTION:A part of an inner field limiting ring (FLR) 50a is protruded to the inner side. At the upper part of this part, bonding pads 46a and 47a are formed through an insulating film 45. The FLR 50a is formed as an island region independent of a p-type semiconductor layer 43 and not connected to the bonding pads 46a and 47a electrically. Therefore, the collector-base junction capacity becomes small, and the switching speed becomes high. The same bias as that for the base is applied to the bonding pads formed on the FLR 50a. Therefore, the pads operate as field plates, and reliability is improved. The bonding pads are not extended to outermost FLR 50b so that the pads are operated as the field plates.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体基体に複数の活性半導体領域を形成し、
成る活性半導体領域に接続された電極取り出し金属膜を
半導体基体の主面上に絶縁膜を介して形成し、この電極
取り出し金属膜にワイヤ導線をボンディングにより接続
するようにした半導体装置に関するものであり、とくに
高耐圧化を図るために活性半導体領域を囲むようにフィ
ールド・リミッティング・リングを形成した高耐圧半導
体装置において、寄生容量を減少せしるめることによっ
てスイッチングスピードの向上を図るとともに周波数特
性の向上を図る技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention forms a plurality of active semiconductor regions in a semiconductor substrate,
The present invention relates to a semiconductor device in which an electrode lead metal film connected to an active semiconductor region consisting of an active semiconductor region is formed on the main surface of a semiconductor substrate via an insulating film, and a wire conductor is connected to the electrode lead metal film by bonding. In particular, in high-voltage semiconductor devices in which a field limiting ring is formed surrounding an active semiconductor region in order to achieve high breakdown voltage, switching speed is improved by reducing parasitic capacitance, and the frequency is increased. This relates to technology for improving characteristics.

(従来の技術) 近年において、微細加工の技術向上により、素子の限界
近くまで微細化が駆使され、そのため、素子の寄生容量
が減少され、高速で高性能な半導体装置あるいは半導体
集積回路が出現してきている。しかしながら全てにおい
て微細化ができるのではなく、微細化が可能である部分
と、そうでない部分とがある。
(Conventional technology) In recent years, improvements in microfabrication technology have allowed devices to be miniaturized to near their limits, resulting in the emergence of high-speed, high-performance semiconductor devices or semiconductor integrated circuits that reduce the parasitic capacitance of devices. ing. However, not everything can be miniaturized; there are some parts where miniaturization is possible and some parts where it is not.

特に大電力用トランジスタにおいては、電流容量が大き
いため、電極取り出しワイヤ導線には太いものが使われ
、それにともなって、ワイヤ導線と接合されるボンディ
ング用パッドと呼ばれる広いへl膜パターンが存在し、
大電力用素子はど、このボンディング用バンドは面積の
大きな領域が必要とされている。一般的にボンディング
用パッド直下の半導体領域はバイポーラ型トランジスタ
ではベース領域、MOS型トランジスタにおいてはソー
ス領域と同じバイアスが印加される領域となっている。
Particularly in high-power transistors, the current capacity is large, so thick wires are used to take out the electrodes, and along with this, there is a wide flat film pattern called a bonding pad that is connected to the wire.
For high power devices, this bonding band requires a large area. Generally, the semiconductor region immediately below the bonding pad is a region to which the same bias is applied as the base region in a bipolar transistor and the source region in a MOS transistor.

第4図はバイポーラ型トランジスタを形成した従来の高
耐圧半導体装置の構造を示すものであり、同図(a)は
線図的平面図、(b)は同図(a)のA−A線で切った
断面図である。シリコンチップ上にはベース領域とエミ
ッタ領域に対する2つのボンディング用バンドが形成さ
れている。n3型シリコン半導体基板1上にn型シリコ
ンエピタキシャル層2を成長させてnオンn゛構造のシ
リコン基体を構成している。エピタキシャル層2内には
、活性半導体領域であるベース領域として作用するp型
半導体層3を形成し、このp形半導体層内に活性半導体
領域であるエミッタ領域として作用するn+型型厚導体
層4形成している。エピタキシャルN2の主面上には絶
縁膜5を形成し、この絶縁膜にあけた開口5aを経てn
°型型半体体層4オーミック接続されたエミッタ11電
極膜6を絶縁膜5上に延在させ、大面積のボンディング
用パッド6aを構成し、ここにワイヤ導線8をボンディ
ングにより接続している。また、絶縁膜5にあけた別の
開口5bを経てp型半導体層3にオーミック接続された
ベースAn電極膜7も絶縁膜5上に延在させ、ボンディ
ング用パッド7aを構成し、ここにワイヤ導vA9をボ
ンディングにより接続している。
FIG. 4 shows the structure of a conventional high-voltage semiconductor device in which a bipolar transistor is formed. FIG. 4 (a) is a diagrammatic plan view, and FIG. FIG. Two bonding bands for a base region and an emitter region are formed on the silicon chip. An n-type silicon epitaxial layer 2 is grown on an n3-type silicon semiconductor substrate 1 to form a silicon substrate having an n-on n' structure. In the epitaxial layer 2, a p-type semiconductor layer 3 is formed which acts as a base region which is an active semiconductor region, and within this p-type semiconductor layer there is formed an n+ type thick conductor layer 4 which acts as an emitter region which is an active semiconductor region. is forming. An insulating film 5 is formed on the main surface of the epitaxial layer N2, and the n
°-type half body layer 4 ohmically connected emitter 11 electrode film 6 is extended over insulating film 5 to form a large-area bonding pad 6a, to which wire conductor 8 is connected by bonding. . Further, the base An electrode film 7, which is ohmically connected to the p-type semiconductor layer 3 through another opening 5b made in the insulating film 5, is also extended on the insulating film 5 to constitute a bonding pad 7a, and a wire is connected here. The conductor VA9 is connected by bonding.

なお、第4図において、バイポーラトランジスタを囲む
ように2本のp型半導体層より成るフィールド・リミフ
ティング・リング(以下FLRと略記する) 10a、
 10bが形成されており、高耐圧化を図っている。
In addition, in FIG. 4, a field lifting ring (hereinafter abbreviated as FLR) 10a consisting of two p-type semiconductor layers surrounds the bipolar transistor.
10b is formed to achieve high voltage resistance.

従来のMOS型トランジスタは低耐圧、低電力デバイス
と考えられていたが、最近の半導体製造技術あるいは回
路設計技術等の発展に伴い、高耐圧、大電力設計が可能
となり、現在ではパワーデバイスとしてその地位を確保
するに至っている。
Conventional MOS transistors were thought to be low-voltage, low-power devices, but with recent developments in semiconductor manufacturing technology and circuit design technology, high-voltage and high-power designs have become possible, and they are now being used as power devices. The position has been secured.

かかるパワーMOSトランジスタの代表的なものとして
、DSA (Diffusion Self−Alig
nment)構造のものが有る。DSA−MOS )ラ
ンジスタは、二重拡散によりチャンネル領域を自己整合
的に形成するもので、格子形のゲート多結晶シリコン電
極に囲まれた同一の拡散窓によりチャンネル領域を形成
するためのp彫工細物拡散とソース領域を形成するため
のn+形不純物拡散とをおこなっているのが特徴である
A typical example of such a power MOS transistor is DSA (Diffusion Self-Alig).
There are some with nment) structure. DSA-MOS) transistors have a channel region formed in a self-aligned manner by double diffusion, and a p-carved structure is used to form the channel region by the same diffusion window surrounded by a lattice-shaped gate polycrystalline silicon electrode. It is characterized in that it performs diffusion of impurities and diffusion of n+ type impurities to form the source region.

第5図はDSA−MOS  )ランジスタを形成した従
来の高耐圧半導体装置の構造を示すものであり、第6図
(a)はセル構造を、Al電極膜等を除去して示す平面
図であり、第6図(b)は第6図(a)のA−AvAに
沿う断面図である。n゛゛半導体基板11上に、これよ
りも低不純物濃度のn形エピタキシャル層12を形成し
たnオンn9構造となっており、これらがドレイン領域
を構成している。ドレイン電極は図面に示していないが
、半導体基板11の裏面に形成されている。エピタキシ
ャル層12上にはゲート酸化膜13を介してゲート多結
晶シリコン膜14が形成されており、この多結晶シリコ
ン膜14には開口が形成されており、所謂セルを構成し
ている。エピタキシャル層12内にはp゛型型溝導体層
15p型半導体層16およびn+型型環導体層17形成
されている。チャンネル長はp型半導体層16とn+型
型環導体層17の拡散の深さの差で決まるので、チャン
ネル長が数ミクロン以下と極めて短いチャンネル領域が
形成できる。ソース金属電極膜18はn゛型型温導体層
17、p型半導体層16に接しているp゛型型溝導体層
15の両方にオーミック接続されている。またゲート電
極金属膜19は多結晶シリコン膜14に接続されている
。これらのソースおよびゲート電極金属膜18および1
9は絶縁膜20上を延在させ、面積の広いボンディング
用パッド18aおよび19aを構成し、これらボンディ
ング用パッドにワイヤ導vA21および22をそれぞれ
ボンディングして接続している。
FIG. 5 shows the structure of a conventional high-voltage semiconductor device in which a DSA-MOS transistor is formed, and FIG. 6(a) is a plan view showing the cell structure with the Al electrode film etc. removed. , FIG. 6(b) is a sectional view taken along the line A-AvA in FIG. 6(a). It has an n-on-n9 structure in which an n-type epitaxial layer 12 with a lower impurity concentration is formed on a semiconductor substrate 11, and these constitute a drain region. Although the drain electrode is not shown in the drawing, it is formed on the back surface of the semiconductor substrate 11. A gate polycrystalline silicon film 14 is formed on the epitaxial layer 12 via a gate oxide film 13, and an opening is formed in this polycrystalline silicon film 14 to form a so-called cell. In the epitaxial layer 12, a p-type trench conductor layer 15, a p-type semiconductor layer 16, and an n+-type ring conductor layer 17 are formed. Since the channel length is determined by the difference in diffusion depth between the p-type semiconductor layer 16 and the n+ type ring conductor layer 17, an extremely short channel region with a channel length of several microns or less can be formed. The source metal electrode film 18 is ohmically connected to both the n-type hot conductor layer 17 and the p-type groove conductor layer 15 in contact with the p-type semiconductor layer 16. Further, the gate electrode metal film 19 is connected to the polycrystalline silicon film 14. These source and gate electrode metal films 18 and 1
Reference numeral 9 extends over the insulating film 20 to constitute large-area bonding pads 18a and 19a, to which wire conductors vA21 and 22 are bonded and connected, respectively.

ここでp+型型溝導体層15セル内に位置する第1p”
型半導体層15aと、セルが集合して成るセル集合領域
の周囲を囲むように位置する第2p”型半導体層15b
と、ソース−ドレイン間耐圧(Vnss)を大きくする
ために、第2p+型半導体層15bをさらに囲むように
設けた第3p+型半導体層より成るFLR15cと、ソ
ース領域とゲート領域に対するボンディング用パッド1
8aおよび19aの直下に位置し、前記セル集合領域を
囲むように位置する第2p゛型半導体層15bと連続し
て形成されている第4p°型半導体層15dおよび第5
p”型半導体層15eとが同一のプロセス工程にて一緒
に形成されている。
Here, the first p'' located in the p+ type trench conductor layer 15 cell
type semiconductor layer 15a, and a second p'' type semiconductor layer 15b located so as to surround a cell aggregation region formed by aggregation of cells.
, an FLR 15c consisting of a third p+ type semiconductor layer provided to further surround the second p+ type semiconductor layer 15b in order to increase the source-drain breakdown voltage (Vnss), and a bonding pad 1 for the source region and gate region.
A fourth p-type semiconductor layer 15d and a fifth p-type semiconductor layer 15d and a fifth
A p'' type semiconductor layer 15e is formed together in the same process step.

ゲート多結晶シリコン膜13のパターンは格子状のもの
やストライプ状のものがあるが第6図(a)では格子状
のパターンを示している。ゲート・ソース間に正の電圧
を加えてチャンネルをオンさせると、電流は半導体基板
11から縦方向に流れ、チャンネル領域を通ってソース
領域に流れ込む。したがって、この電流を取り出すため
、一般的にはAlの広い面積を有するボンディング用パ
ッド18aが形成され、このボンディング用パッドから
ワイヤ導線21を引き出している。ソース電極18は、
セルと呼ばれるゲート多結晶シリコン膜14に形成した
開口内に位置する第1p”型半導体層15aと、セルが
集合されて成る集合体の周囲を取り囲んでいる第2p+
型半導体層15bと、ボンディング用パッド18aの直
下の第4.第5半導体層15d、 15eとに電気的に
接続されている。したがってゲート電極のボンディング
用パッド19a直下の第5p3型半導体層15dもソー
ス領域と同じ電位を持つことになる。
The pattern of the gate polycrystalline silicon film 13 may be a lattice pattern or a stripe pattern, and FIG. 6(a) shows a lattice pattern. When a positive voltage is applied between the gate and the source to turn on the channel, current flows vertically from the semiconductor substrate 11, passes through the channel region, and flows into the source region. Therefore, in order to take out this current, a bonding pad 18a, which is generally made of Al and has a large area, is formed, and the wire conductor 21 is drawn out from this bonding pad. The source electrode 18 is
A first p" type semiconductor layer 15a located in an opening formed in the gate polycrystalline silicon film 14 called a cell, and a second p" type semiconductor layer 15a surrounding the aggregate formed by the cells.
type semiconductor layer 15b and the fourth. It is electrically connected to the fifth semiconductor layers 15d and 15e. Therefore, the fifth P3 type semiconductor layer 15d directly under the bonding pad 19a of the gate electrode also has the same potential as the source region.

(発明が解決しようとする問題点) 上述した構成の高耐圧半導体装置において、MOSトラ
ンジスタのスイッチングスピードを向上させる一要因と
して、ソース−ドレイン間接合容量を減少させることが
ある。このソース−ドレイン間の接合容量を減少させる
のには、ソース領域の不純物濃度を低(抑え、さらにま
た限られたシリコンチップ内に占めるソース領域の容量
を極力小さく抑えることも重要なことである。一方、プ
レーナ型の大電力、高耐圧用トランジスタにおいては、
成る一定の深さに不純物拡散(バイポーラトランジスタ
ではベース領域3を形成するための拡散であり、MOS
 )ランジスタではp+型型温導体層15形成するため
の拡散)を施さなければ高耐圧で安全動作領域の広いト
ランジスタは得られにくい。
(Problems to be Solved by the Invention) In the high voltage semiconductor device configured as described above, one factor for improving the switching speed of the MOS transistor is to reduce the source-drain junction capacitance. In order to reduce this source-drain junction capacitance, it is important to keep the impurity concentration in the source region low, and also to keep the capacitance of the source region that occupies the limited silicon chip as small as possible. On the other hand, in planar type transistors for high power and high withstand voltage,
Impurity diffusion to a certain depth (in bipolar transistors, this is diffusion to form the base region 3, and in MOS
) In transistors, it is difficult to obtain a transistor with a high withstand voltage and a wide safe operation area unless diffusion (diffusion for forming the p+ type hot conductor layer 15) is performed.

当然のごと< 、DSA−MOS )ランジスタにおい
ては、p°型型厚導体層15深く形成することはソース
領域の容積が大きくなることになる。しかも、ボンディ
ング用パッド直下のp“型半導体層15d、 15eは
他の領域に比較して広大な面積を有している。
Naturally, in a DSA-MOS transistor, forming the p° type thick conductor layer 15 deeply increases the volume of the source region. Moreover, the p" type semiconductor layers 15d and 15e directly under the bonding pads have a large area compared to other regions.

例えば直径300μmのワイヤ導線を用いる場合、70
0 X1500μIll”の面積を存するものとなる。
For example, when using a wire conductor with a diameter of 300 μm, 70
It has an area of 0 x 1500μIll''.

このように、従来の半導体装置においては、ボンディン
グ用パッドの直下に大きな容積を有しているとともに広
大な面積を有している半導体層が存在しており、この部
分のソース−ドレイン間又はコレクターベース間の寄生
容量は著しく大きなものとなり、スイッチングスピード
が低下する欠点がある。
As described above, in a conventional semiconductor device, there is a semiconductor layer having a large volume and a vast area directly under the bonding pad, and there is a semiconductor layer that has a large volume and a vast area, and the area between the source and the drain or the collector of this part is This has the drawback that the parasitic capacitance between the bases becomes significantly large and the switching speed decreases.

さらに、従来の半導体装置においては、高耐圧を達成す
るために、同時に形成されるベース領域とFLRの拡散
層を、その曲率半径をある程度大きくする必要があるの
で深く拡散形成している。しかし、このように深く拡散
形成すると、不純物の濃度勾配は緩やかなものとなり周
波数特性が悪くなる欠点がある。
Furthermore, in conventional semiconductor devices, in order to achieve a high breakdown voltage, the base region and the diffusion layer of the FLR, which are formed simultaneously, need to have a radius of curvature large to some extent, so they are deeply diffused. However, when the impurity is formed by deep diffusion, the impurity concentration gradient becomes gentle, resulting in poor frequency characteristics.

上述したこのような欠点は上述したプレーナ型トランジ
スタやMOS )ランジスタだけに限られるものではな
く、5IT(静電誘導トランジスタ)やダイオードを具
える半導体装置においても同様に生ずるものである。
The above-mentioned drawbacks are not limited to the above-mentioned planar transistors and MOS transistors, but also occur in semiconductor devices including 5IT (static induction transistors) and diodes.

本発明の目的は、ボンディング用パッド直下の半導体層
の寄生容量を減少せしめることによって高速で動作する
とともに周波数特性が改善された高性能の高耐圧半導体
装置を提供しようとするものである。
An object of the present invention is to provide a high-performance, high-voltage semiconductor device that operates at high speed and has improved frequency characteristics by reducing the parasitic capacitance of a semiconductor layer directly under a bonding pad.

(問題点を解決するための手段) 本発明は半導体基体に形成した活性半導体領域と、この
活性半導体領域を囲む少なくとも1つのフィールド・リ
ミッティング・リングとを有し、活性半導体領域に接続
された、ワイヤ導線による電極取り出し金属膜を半導体
基体主面上に絶縁膜を介して形成した半導体装置におい
て、上記電極取り出し金属膜を、少なくとも最内側のフ
ィールド・リミッティング・リングの上方に設けるとと
もに前記活性半導体領域をフィールド・リミティング・
リングよりも浅く形成したことを特徴とするものである
(Means for Solving the Problems) The present invention includes an active semiconductor region formed in a semiconductor substrate, and at least one field limiting ring surrounding the active semiconductor region and connected to the active semiconductor region. , in a semiconductor device in which a metal film for taking out an electrode by a wire conducting wire is formed on the main surface of a semiconductor substrate via an insulating film, the metal film for taking out an electrode is provided above at least the innermost field limiting ring, and Field limiting in the semiconductor area
It is characterized by being formed shallower than a ring.

(作  用) 本発明においては、ボンディング用バットである電極取
り出し金属膜を、この金属膜と電気的に接続されている
活性半導体領域から完全に分離されたフィールド・リミ
ッティング・リングの上方に設けたものであるが、この
フィールド・リミッティング・リングは寄生容量を構成
しないため、スイッチングスピードを向上することがで
きる。
(Function) In the present invention, an electrode extraction metal film, which is a bonding butt, is provided above a field limiting ring that is completely separated from an active semiconductor region that is electrically connected to this metal film. However, since this field limiting ring does not constitute parasitic capacitance, switching speed can be improved.

また、特にバイポーラ型トランジスタにおいては活性半
導体領域は浅く形成されているため、その不純物濃度勾
配は急峻なものとなり、周波数特性を向上することがで
きる。
Further, especially in a bipolar transistor, since the active semiconductor region is formed shallowly, its impurity concentration gradient becomes steep, and frequency characteristics can be improved.

(実施例) 第1図は本発明の高耐圧半導体装置の第1の実施例を示
すものであり、本例ではバイポーラトランジスタをシリ
コンチップに形成したものである。
(Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of a high breakdown voltage semiconductor device of the present invention, and in this embodiment, a bipolar transistor is formed on a silicon chip.

n1型半導体基板41上にn型エビキタシャル層42を
成長させ、このエピタキシャル層にはベース領域を構成
するp型半導体層43およびエミッタ領域を構成するn
゛型型半体体層44形成するとともにフィールド・リミ
ッティング・リング(FLR)50a。
An n-type epitaxial layer 42 is grown on an n1-type semiconductor substrate 41, and this epitaxial layer includes a p-type semiconductor layer 43 forming a base region and an n-type semiconductor layer 43 forming an emitter region.
A field limiting ring (FLR) 50a is formed as well as a half body layer 44 of the type 44.

50bを形成する。エピタキシャル層42の表面には絶
縁膜45を形成し、この絶縁膜上にエミッタ電極金属膜
46と、ベース電極金属膜47とを形成し、これら金属
膜を絶縁膜45にあけた開口45aおよび45bを経て
それぞれp型半導体層43およびn゛型型半体体層44
オーミック接続する。またこれら金属電極膜46および
47は絶縁膜45上を延在させエミッタボンディング用
パッド46aおよびベースボンディング用パッド47a
を形成し、これらボンディング用パッドにワイヤ導線4
8および49をボンディングする。本発明においては、
第1図(a)に示すように内側のFLR50aの一部を
内方に突出させ、この部分の上方に絶縁膜45を介して
ボンディング用バット46aおよび47aを形成する。
50b. An insulating film 45 is formed on the surface of the epitaxial layer 42, an emitter electrode metal film 46 and a base electrode metal film 47 are formed on this insulating film, and openings 45a and 45b are formed in the insulating film 45 through these metal films. a p-type semiconductor layer 43 and an n-type half layer 44, respectively.
Make an ohmic connection. Further, these metal electrode films 46 and 47 are extended on the insulating film 45, and are emitter bonding pad 46a and base bonding pad 47a.
and wire conductors 4 to these bonding pads.
8 and 49 are bonded. In the present invention,
As shown in FIG. 1(a), a part of the inner FLR 50a is made to protrude inward, and bonding butts 46a and 47a are formed above this part with an insulating film 45 interposed therebetween.

FLR50aはp型半導体層43から独立した島領域と
して構成されており、ボンディング用パット46aおよ
び47aに電気的に接続されていないので、コレクター
ベース接合容量は小さくなり、スイッチングスピードが
高速となる。さらに、FLR50a上に形成されたボン
ディング用バンドにはベースと同じバイアスが印加され
るのでフィールド・プレートとして働き、信頼性も向上
することになる。このようにフィールド・プレートとし
て作用させるためにボンディング用パッドは最外側のF
LR50bまでは延在させないように構成しである。さ
らに、ベース領域を構成するP型半導体層43はFLR
5,Oa、50bよりも浅く形成されているのでベース
領域での不純物濃度勾配は急となり、周波数特性は著し
く向上することになる。このようにしてスイッチング・
スピードが速く、周波数特性の優れた高性能の高耐圧バ
イポーラトランジスタが得られる。
Since the FLR 50a is configured as an island region independent from the p-type semiconductor layer 43 and is not electrically connected to the bonding pads 46a and 47a, the collector-base junction capacitance is small and the switching speed is high. Furthermore, since the same bias as the base is applied to the bonding band formed on the FLR 50a, it functions as a field plate, improving reliability. In order to act as a field plate in this way, the bonding pad is placed on the outermost F.
The configuration is such that it does not extend to the LR 50b. Furthermore, the P-type semiconductor layer 43 constituting the base region is FLR.
Since it is formed shallower than 5, Oa, and 50b, the impurity concentration gradient in the base region becomes steep, and the frequency characteristics are significantly improved. In this way, switching
A high-performance, high-voltage bipolar transistor with high speed and excellent frequency characteristics can be obtained.

また、本実施例の数値例を示すと、ベースP型半導体層
43の深さは2〜3μm、エミッタn゛型半導体層44
の深さは1.5 #n+、FLR50a、50bの深さ
は10μmである。また、他の数値例では前記の深さは
それぞれ1〜1.5 pta、 0.5〜0.75μm
および5μmである。一般にベースP型半導体層43の
深さり、とFLR50a、50bの深さD2は、D、≦
0.7 x[l、の関係を満たすように構成するのが好
適である。
Further, to show a numerical example of this embodiment, the depth of the base P-type semiconductor layer 43 is 2 to 3 μm, and the depth of the emitter n-type semiconductor layer 44 is 2 to 3 μm.
The depth of FLR 50a and 50b is 1.5 #n+, and the depth of FLR 50a and 50b is 10 μm. In addition, in other numerical examples, the above-mentioned depths are 1 to 1.5 pta and 0.5 to 0.75 μm, respectively.
and 5 μm. Generally, the depth of the base P-type semiconductor layer 43 and the depth D2 of the FLRs 50a and 50b are D, ≦
It is preferable to configure it so as to satisfy the relationship: 0.7 x [l.

第2図(a)〜(C)は第1図に示したバイポーラトラ
ンジスタを有する高耐圧半導体装置の製造工程を説明す
るための断面図である。n゛゛半導体基板41上に低不
純物濃度のn型エピタキシャル層42を成長させ、nオ
ンn゛構造の半導体基体を構成する。次にp型不純物を
選択拡散してp型のフィールド・リミッティング・リン
グ50aおよび50bを深く形成した後、表面に酸化膜
45を形成する。
FIGS. 2(a) to 2(C) are cross-sectional views for explaining the manufacturing process of the high voltage semiconductor device having the bipolar transistor shown in FIG. 1. An n-type epitaxial layer 42 with a low impurity concentration is grown on an n-type semiconductor substrate 41 to form an n-on-n type semiconductor substrate. Next, after selectively diffusing p-type impurities to form deep p-type field limiting rings 50a and 50b, an oxide film 45 is formed on the surface.

この状態を第2図(a)に示す。This state is shown in FIG. 2(a).

次に酸化膜45に開口を形成し、p型不純物を選択拡散
してp型ベース拡散層43を浅く形成する。
Next, an opening is formed in the oxide film 45, and p-type impurities are selectively diffused to form a shallow p-type base diffusion layer 43.

この状態を第2図(b)に示す。This state is shown in FIG. 2(b).

さらに、酸化膜45に開口を形成してp型ベース拡散層
43中にn型不純物を拡散してn++エミッタ拡散層4
4を形成する。この状態を第2図(c)に示す。
Furthermore, an opening is formed in the oxide film 45 and n-type impurities are diffused into the p-type base diffusion layer 43 to form an n++ emitter diffusion layer 4.
form 4. This state is shown in FIG. 2(c).

最後に酸化膜45にコンタクト用開口45aおよび45
bを形成した後へ2膜を被着し、これをパターニングし
て電極膜46および47を形成し、第2図(d)に示す
ようなバイポーラトランジスタを製造することができる
Finally, contact openings 45a and 45 are formed in the oxide film 45.
After the formation of layer b, two films are deposited and patterned to form electrode films 46 and 47, thereby making it possible to manufacture a bipolar transistor as shown in FIG. 2(d).

本発明の高耐圧半導体装置ではボンティング用バンドの
位置が従来の半導体装置と相違しているとともにp型F
LRとp型ベース拡散層とを同時ではなく、順次に形成
しているが、製造工程がそれほど複雑とはならない。
In the high voltage semiconductor device of the present invention, the position of the bonding band is different from that of conventional semiconductor devices, and the p-type
Although the LR and the p-type base diffusion layer are formed sequentially rather than simultaneously, the manufacturing process is not so complicated.

第3図は本発明の高耐圧半導体装置の第2実施例を示す
ものであり、DSA−MOS )ランジスタを形成した
ものである。n++半導体基板61上にn型エピタキシ
ャル層62を形成してnオンn+構造のシリコン基体を
構成する。エピタキシャル層62には、選択的にセル内
に位置し、ソースAf電極とのオーミックコンタクト抵
抗を改善するための第tp”型半導体層63aと、セル
集合体の周囲に位置する第2p゛型半導体層63bと、
この第2p”型半導体層の周囲をリング状に囲むp゛型
型半体体層り成るFLR63cおよび63dとを具えて
いる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the high voltage semiconductor device of the present invention, in which a DSA-MOS transistor is formed. An n-type epitaxial layer 62 is formed on an n++ semiconductor substrate 61 to constitute a silicon substrate with an n-on n+ structure. The epitaxial layer 62 includes a tp" type semiconductor layer 63a selectively located within the cell and for improving ohmic contact resistance with the source Af electrode, and a second p" type semiconductor layer located around the cell assembly. layer 63b;
The second p'' type semiconductor layer is surrounded by FLRs 63c and 63d formed of p'' type half layers surrounding the second p'' type semiconductor layer in a ring shape.

従来の半導体装置においては、第5図に示したようにセ
ル集合体の周囲に位置する第2p+型半導体層15bと
連続するp+型型溝導体層15dよび15eの上方にボ
ンディング用パッドを形成していたが、本発明では第2
p“型半導体層63bとは独立して形成されているPL
R63cの上方に形成する。さらに、本発明においては
第2p”型半導体層63bをフィールド・リミッティン
グ・リング63cおよび63dより浅く形成する。
In the conventional semiconductor device, as shown in FIG. 5, bonding pads are formed above the p+ type groove conductor layers 15d and 15e that are continuous with the second p+ type semiconductor layer 15b located around the cell assembly. However, in the present invention, the second
PL formed independently of the p" type semiconductor layer 63b
Formed above R63c. Furthermore, in the present invention, the second p'' type semiconductor layer 63b is formed to be shallower than the field limiting rings 63c and 63d.

次にゲート用絶縁膜64を約1000人の厚さに形成し
た後、ゲート電極材料となる多結晶シリコン膜65を約
6000人の厚さに選択的に形成する。続いてゲート多
結晶シリコン膜65をマスクとしてボロンイオン注入を
行い、チャンネル領域を構成するp型半導体層66を形
成する。次にリンイオン注入を行い、ソース領域を構成
するn゛型型厚導体層67形成した後、CVD法にてシ
リコン酸化膜68を形成する。続いてシリコン酸化膜6
日に電極取り出し用開口を形成した後、へl電極膜69
を約4μmの厚さに選択的に形成する。この際、Al電
極膜69をシリコン酸化膜68上に選択的に形成すると
ともにボンディング用パッド69aおよび69bを形成
する。
Next, after forming a gate insulating film 64 to a thickness of about 1,000 wafers, a polycrystalline silicon film 65 serving as a gate electrode material is selectively formed to a thickness of about 6,000 wafers. Subsequently, boron ions are implanted using the gate polycrystalline silicon film 65 as a mask to form a p-type semiconductor layer 66 constituting a channel region. Next, phosphorus ions are implanted to form an n-type thick conductor layer 67 constituting a source region, and then a silicon oxide film 68 is formed by CVD. Next, silicon oxide film 6
After forming an opening for taking out the electrode, the electrode film 69 is removed.
is selectively formed to a thickness of about 4 μm. At this time, an Al electrode film 69 is selectively formed on the silicon oxide film 68, and bonding pads 69a and 69b are formed.

ボンディング用パッド69aはゲート多結晶シリコン膜
65に接続されており、ここにはゲートワイヤ導線70
をボンディングする。また、ボンディング用パッド69
bはn゛型型厚導体層67よびp型半導体層66の双方
に接続されており、ここにはソースワイヤ導線71がボ
ンディングされている。
The bonding pad 69a is connected to the gate polycrystalline silicon film 65, and a gate wire conducting wire 70 is connected thereto.
Bonding. In addition, the bonding pad 69
b is connected to both the n-type thick conductor layer 67 and the p-type semiconductor layer 66, and a source wire conductor 71 is bonded thereto.

上述した本発明の半導体装置においては、ボンディング
用パッド69aおよび69bの直下に位置するFLR6
3cは第2p+型半導体層63bがら分離して島状に形
成されているので、ソース−ドレイン間の寄生容量はき
わめて小さくなり、スイッチングスピードは著しく向上
する。。さらに、フィールド・リミッティング・リング
63c、63dは十分深く形成されているので高耐圧を
達成することができる。
In the semiconductor device of the present invention described above, the FLR 6 located directly below the bonding pads 69a and 69b
3c is separated from the second p+ type semiconductor layer 63b and formed into an island shape, so that the parasitic capacitance between the source and drain becomes extremely small, and the switching speed is significantly improved. . Furthermore, since the field limiting rings 63c and 63d are formed sufficiently deep, a high breakdown voltage can be achieved.

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、幾
多の変更や変形が可能である。本発明は上述したMIS
半導体装置およびバイポーラ型半導体装置に限定される
ものではなく、例えば静電誘導型半導体装置、ダイオー
ド等のボンディング用パッドを有する半導体装置にも適
用することができる。また、個別半導体装置は勿論のこ
と、高周波数トランジスタ、大電力トランジスタ、低耐
圧トランジスタ等を共存させた複合集積回路にも適用可
能である。さらに、上述した実施例において、p型とn
型とを逆とすることもできる。さらにまた、n型エピタ
キシャル層は引き上げ法によって形成されたn型半導体
層でもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and numerous changes and modifications are possible. The present invention is based on the MIS described above.
The present invention is not limited to semiconductor devices and bipolar type semiconductor devices, but can also be applied to, for example, electrostatic induction type semiconductor devices and semiconductor devices having bonding pads such as diodes. Furthermore, it is applicable not only to individual semiconductor devices but also to composite integrated circuits in which high-frequency transistors, high-power transistors, low-voltage transistors, etc. coexist. Furthermore, in the embodiments described above, p-type and n-type
The type can also be reversed. Furthermore, the n-type epitaxial layer may be an n-type semiconductor layer formed by a pulling method.

(発明の効果) 本発明によれば、ボンディング用パッド直下の広大な容
積を持つ半導体領域をソース領域又はベース領域から独
立分離したフィールド・リミッティング・リングとして
構成したため、ソース−ドレイン間又はコレクターベー
ス間の接合容量を小さくすることができ、したがってス
イッチングスピードを向上することができ、特にバイポ
ーラ型トランジスタにおいては活性半導体領域を浅く形
成したため周波数特性を改善することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, since the semiconductor region having a vast volume directly under the bonding pad is configured as a field limiting ring that is independently separated from the source region or the base region, The junction capacitance between the transistors can be reduced, and the switching speed can therefore be improved. Particularly in bipolar transistors, since the active semiconductor region is formed shallowly, the frequency characteristics can be improved.

また、フィールド・リミッティング・リングを複数個設
け、ボンディング用バンドを最外側のフィールド・リミ
ッティング・リングには達しないように形成する場合に
はボンディング用パッドはフィールド・プレートとして
の作用を持つことになり、動作の安定性が改善される効
果を得ることもできる。
Additionally, when multiple field limiting rings are provided and the bonding band is formed so as not to reach the outermost field limiting ring, the bonding pad must function as a field plate. Therefore, it is possible to obtain the effect of improving the stability of the operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)および(b)は本発明の高耐圧半導体装置
の第1実施例の構成を示す断面図および平面図、 第2図(a)〜(d)は同じくその順次の製造工程にお
ける構成を示す断面図、 第3図は本発明の高耐圧半導体装置の第2実施例の構成
を示す断面図、 第4図(a)および(b)は従来の半導体装置の一例の
構成を示す平面図おjび断面図、 第5図は従来の半導体装置の他の例の構成を示す断面図
、 第6図(a)および(b)は同じ(その一部分の構成を
示す平面図および断面図である。 41−・n9型半導体基板  42−・−・n型エピキ
シャル層43−・・・p型ベース領域   44−・n
型エミッタ領域45・−・絶縁膜 46a、 47a・・・・・ボンディング用パッド48
.49−・・・・ワイヤ導線 50a、50b・・−フィールド・リミッティング・リ
ング6 t−n ”型半導体基板、62・=n型エビキ
シャル層63a・−・・第1p”型半導体層 63b −第2p+型半導体層 63c、 63d・・・・フィールド・リミッティング
・リング64・−ゲート絶縁膜   65・−多結晶シ
リコン膜66−・p型半導体層   67−・n゛型型
溝導体層68・・絶縁膜      69−・電極金属
膜69a、69b−・−ボンディング用パッド70.7
1・−ワイヤ導線 同   弁理士  杉   村   興   作eI3
− M                        
      ノー−Q           ℃ 1〜−一                     
      −−l第4図 第6図 (a) (b)
FIGS. 1(a) and (b) are a cross-sectional view and a plan view showing the structure of a first embodiment of a high voltage semiconductor device of the present invention, and FIGS. 2(a) to (d) are the same sequential manufacturing steps. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a second embodiment of the high voltage semiconductor device of the present invention, and FIGS. 4(a) and 4(b) show the structure of an example of a conventional semiconductor device. 5 is a sectional view showing the configuration of another example of a conventional semiconductor device; FIGS. 6(a) and (b) are the same (a plan view and a sectional view showing the configuration of a part thereof It is a sectional view. 41-.N9 type semiconductor substrate 42-..N type epitaxial layer 43-...P type base region 44-.N
Type emitter region 45 --- Insulating film 46a, 47a --- Bonding pad 48
.. 49--Wire conductors 50a, 50b--Field limiting ring 6 t-n'' type semiconductor substrate, 62--n type epitaxial layer 63a--First p'' type semiconductor layer 63b-th 2p+ type semiconductor layers 63c, 63d...Field limiting ring 64--gate insulating film 65--polycrystalline silicon film 66--p-type semiconductor layer 67--n-type trench conductor layer 68-- Insulating film 69--Electrode metal film 69a, 69b--Bonding pad 70.7
1.- Wire conductor made by patent attorney Oki Sugimura eI3
- M
No-Q ℃ 1~-1
--lFigure 4Figure 6 (a) (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.半導体基体に形成した活性半導体領域と、この活性
半導体領域を囲む少なくとも1つのフィールド・リミッ
ティング・リングとを有し、活性半導体領域に接続され
た、ワイヤ導線による電極取り出し金属膜を半導体基体
主面上に絶縁膜を介して形成した半導体装置において、
上記電極取り出し金属膜を、少なくとも最内側のフィー
ルド・リミッティング・リングの上方に設けるとともに
前記活性半導体領域をフィールド・リミッティング・リ
ングよりも浅く形成したことを特徴とする高耐圧半導体
装置。
1. A metal film having an active semiconductor region formed on a semiconductor substrate and at least one field limiting ring surrounding the active semiconductor region, and an electrode lead-out metal film connected to the active semiconductor region by a wire conductor is connected to the main surface of the semiconductor substrate. In a semiconductor device formed on top with an insulating film,
A high breakdown voltage semiconductor device, characterized in that the electrode extraction metal film is provided above at least the innermost field limiting ring, and the active semiconductor region is formed shallower than the field limiting ring.
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