WO2019012813A1 - 半導体装置 - Google Patents

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WO2019012813A1
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insulator
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晃久 生田
浩司 桜井
悟 金井
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • H01L29/78615Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device for preventing the kink- or the snapback effect, e.g. discharging the minority carriers of the channel region for preventing bipolar effect with a body contact
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    • H01L29/78621Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile
    • H01L29/78624Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile the source and the drain regions being asymmetrical

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor device, and more particularly to a lateral high-breakdown voltage MOS transistor.
  • BICs semiconductor integrated circuits
  • BMSs battery management systems
  • An on-vehicle battery mounted on an EV or hybrid car is configured by connecting a plurality of lithium ion battery cells in series.
  • MOS Metal Oxide Semiconductor
  • channel conductivity type is N type or P type.
  • lateral P-channel MOS transistors are taken as an example in this specification, the same holds true for lateral N-channel MOS transistors if the conductivity type of each configuration is changed.
  • the breakdown voltage is likely to be reduced due to the breakdown at the end of the body region in plan view.
  • Patent Documents 1 to 3 propose semiconductor devices capable of improving the withstand voltage.
  • Patent No. 5456147 gazette International Publication No. 2012/107998 JP, 2011-204924, A
  • Patent Document 1 to Patent Document 3 assume the layout of the element terminal end portion of a device having a withstand voltage of several tens of V, and the target withstand voltage assumed in the application of the present disclosure In a device of 100 V or more, the electric field to the boundary between the gate insulating film and the STI region becomes stronger because a higher voltage is applied. It is enough.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device of high breakdown voltage MOS transistor structure which can alleviate the concentration of electric field at the element end in plan view to improve the high breakdown voltage. To aim.
  • a first semiconductor device of the present disclosure is formed on a semiconductor layer formed on the upper surface side of one main surface of a semiconductor substrate via a buried insulating film, and on the semiconductor layer.
  • a drift region of the second conductivity type formed between the drain region and the body region in the semiconductor layer, and the body region and the drain region on the surface of the semiconductor layer
  • An insulator region formed to overlap the drift region, a gate insulating film formed from a portion of the surface of the semiconductor layer on the body region to an end of the insulator region;
  • a gate electrode formed on the film and the insulator region, and an electrode formed on the source region and the drain region, respectively, and the source region and the drain region face each other in a plan view Are arranged along the short direction, which is a direction perpen
  • the distance between the insulator region and the body region in the lateral direction becomes narrower as going from the center to the end in the longitudinal direction of the body region.
  • the insulator region and the body region are in contact with each other.
  • the width of the region in which the insulator region is open narrows in a plan view from the central portion toward the end in the longitudinal direction of the body region. It is preferable that the space
  • a semiconductor layer formed on the upper side of one main surface of a semiconductor substrate via a buried insulating film, and a body region of a first conductivity type formed on the upper side of the semiconductor layer A drain region of a second conductivity type formed above the semiconductor layer and separated from the body region, a source region of a second conductivity type formed on the surface of the body region, and the semiconductor layer A drift region of the second conductivity type formed between the drain region and the body region, an insulator region formed between the body region and the drain region on the surface of the semiconductor layer, and the semiconductor A gate insulating film formed from a part of the surface of the layer over the body region to an end of the insulator region, a gate electrode formed over the gate insulating film and the insulator region, and A source region and an electrode formed on the drain region, and the source region and the drain region extend in the longitudinal direction in which the opposing length is the longest in plan view; The body region and the insulator region extend in the longitudinal direction so
  • each area end has a first end line of the insulator area passing below the gate electrode and a second end line of the body area, the second end line being the body area And the semiconductor layer to form a boundary line different in impurity concentration or conductivity type, and in a plan view, the first end line and the second end line are both straight portions opposed in the longitudinal direction; Said longitudinal Between the ends of the straight sections facing each other at an obtuse angle, a curved line or a curved section connected by an arc, and in the straight section, the second end line of the body area is the first end line of the insulator area.
  • the first end line of the insulator area is longer than the second end line of the body area in the longitudinal direction in the curvilinear portion.
  • the first end and the second end have an intersection, and the first end and the second end have an intersection, and the first end and the second end have a narrow distance toward the longitudinal direction at the intersection.
  • the angle between the line and the second end line is an acute angle.
  • Gate A pole, and electrodes respectively formed on the source region and the drain region, and the source region and the drain region extend in the longitudinal direction in which the opposing length is the longest in plan view
  • the drift region and the drift region and the drift region and the
  • the third end line forms a boundary of different conductivity types between the drift region and the semiconductor layer, and the first end line and the third end line both extend along the longitudinal direction in a plan view. opposite And a curved portion connecting the end of the longitudinal linear portion at an obtuse angle with a broken angle or an arc; at the linear portion, the third end line of the drift region is the insulator region.
  • the first end line of the insulator region is the third end line of the drift region in the curved portion, the first end line of the insulator region being the third end line of the drift region
  • the first end line and the third end line have an intersection point in the longitudinal direction, and the distance between the first end line and the third end line becomes narrower toward the longitudinal direction at the intersection point.
  • the angle between the first end line and the third end line is an acute angle.
  • the acute angle at the intersection is preferably 30 ° or more and 60 ° or less in plan view.
  • an interval at which the body region and the gate electrode overlap in plan view is an interval of the longitudinal direction at the curved portion of the second end line of the body region. It is preferable that the width of the second end line of the second end line of the body region is wider than the distance in the short direction.
  • the distance from the gate electrode end to the insulator region end on the gate insulating film is the curve of the first end line of the insulator region. It is preferable that the dimension in the longitudinal direction in the portion is narrower than the dimension in the short direction in the straight portion of the first end line of the insulator region.
  • the width of the straight portion in the lateral direction of the second end line of the body region and the first end line of the insulator region in plan view is equal to It is preferable that the position of the longitudinal direction of the terminal end of the straight portion in the longitudinal direction be the source region side in the case of the thicker end line.
  • the width in the short direction of the straight portion at the second end line of the body region and the first end line of the insulator region is at the source region side, at least half the dimensional difference of the width in the lateral direction of the linear portion.
  • a distance between the second end line of the body region or the third end line of the drift region and the first end line of the insulator region in plan view With respect to the above, the longitudinal interval of the curved portion of the first end line of the insulator region is narrower than the interval of the lateral direction of the straight portion of the first end line of the insulator region. Is preferred.
  • the width dimension in the longitudinal direction is narrower than the width dimension in the width direction with respect to the width dimension of the ring-shaped gate electrode in plan view preferable.
  • the curved portion of the second end line of the body region with respect to the dimension of the region not covering the upper side of the body region in the gate electrode. It is preferable that the dimension in the longitudinal direction is narrower than the dimension in the transverse direction of the straight portion of the second end line of the body region.
  • the semiconductor device of the present disclosure it is possible to provide a high breakdown voltage MOS transistor having an excellent effect on the high breakdown voltage required for in-vehicle device applications.
  • FIG. 1A is a plan view schematically showing a configuration of a semiconductor device in the first embodiment
  • FIG. 1B is a schematic plan view enlarging an essential part in FIG.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II ′ of (A) of FIG. 1 and (B) of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line III-III ′ of (A) of FIG. 1 and (B) of FIG.
  • FIG. 4 is a current-voltage characteristic diagram showing the result of comparing the withstand voltage between the drain and the source of the lateral P-channel MOS transistors of the first embodiment and the comparative example.
  • FIG. 1A is a plan view schematically showing a configuration of a semiconductor device in the first embodiment
  • FIG. 1B is a schematic plan view enlarging an essential part in FIG.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II ′ of (A) of FIG
  • FIG. 5A is a plan view schematically showing the configuration of the semiconductor device in the second embodiment
  • FIG. 5B is a schematic plan view enlarging an essential part in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a lateral P-channel MOS transistor of the comparative example, and is a schematic cross-sectional view taken along the line I-I 'of FIG.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing a configuration of a lateral P-channel MOS transistor of the comparative example.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a lateral P-channel MOS transistor in the comparative example.
  • an SOI substrate in which the buried insulating film 2 and the low concentration n ⁇ -type semiconductor layer 3 are bonded and formed on the support substrate 1 is used.
  • An n-type body region 4, a p-type drift region 5, an n-type buried region 6 and a p-type drain region 7 are formed in the low concentration n ⁇ -type semiconductor layer 3 of the SOI substrate.
  • a high concentration p + -type drain region 8 is formed on the surface of the p-type drain region 7.
  • a high concentration p + -type source region 9 and a high concentration n + -type body contact region 10 are formed in the upper part of the n-type body region 4.
  • STI Silicon
  • STI Silicon
  • a trench isolation region 11 is formed.
  • a relatively thin gate insulating film 12 is formed so as to extend from n-type body region 4 to a part of p-type drift region 5, which is another portion of the surface of low concentration n ⁇ -type semiconductor layer 3. Is formed.
  • a gate electrode 13 is formed to extend from above the gate insulating film 12 to a part above the STI region 11. Sidewall spacers 14 are formed on the side walls of the gate electrode 13, and an interlayer insulating film 15 is formed to cover the gate electrode 13.
  • a source electrode 16 penetrating the interlayer insulating film 15 and electrically connected to these is formed on the high concentration p + -type source region 9 and the high concentration n + -type body contact region 10.
  • a drain electrode 17 which penetrates the interlayer insulating film 15 and is electrically connected is formed.
  • FIG. 7 shows a plan view of a lateral P-channel MOS transistor in the comparative example, and FIG. 6 described above is a cross-sectional view taken along the line I-I 'in FIG.
  • the n-type body region 4 has a rectangular shape elongated in the longitudinal direction, and the corners of the four corners are chamfered.
  • a high concentration p + -type source region 9 and a high concentration n + -type body contact region 10 are disposed adjacent to each other on the inner side thereof.
  • the STI region 11 is arranged in a ring shape so as to surround the n-type body region 4 at a distance from the n-type body region 4.
  • a p-type drain region 7 and a high concentration p + -type drain region 8 are arranged in a ring shape outside the STI region 11 and surround the n-type body region 4.
  • the p + -type source region 9 and the p + -type drain region 8 are arranged to face each other at intervals in the lateral direction, and the opposing lengths extend along the longitudinal direction which is the longest direction. There is.
  • the gate insulating film 12 is formed in an inner region surrounded by the ring-shaped STI region 11, and the gate electrode 13 is formed on the gate insulating film 12 on the high concentration p + type source region 9 and the high concentration n + type body ⁇
  • the contact region 10 is arranged in a ring shape so as to extend from the end of the rectangular region of the contact region 10 to a part of the STI region 11.
  • the high concentration p + -type source region 9, the n-type body region 4, the p-type drift region 5, the p-type drain region along the lateral direction orthogonal to the longitudinal direction. 7 and the high concentration p + -type drain region 8 are arranged linearly in this order, and the drain current mainly flows in this direction when the transistor is operated.
  • each area described above is surrounded by a line (hereinafter referred to as an end line) indicating the end.
  • an end line indicating the end.
  • the end line is shown by a single line indicating the outer periphery thereof;
  • the n-type buried region 6, the p-type drain region 7, the high concentration p + -type drain region 8, the STI region 11 and the gate electrode 13 are indicated by double lines indicating the inner circumference and the outer circumference, respectively. There is no region inside the inner circumference, and the portion shown by double lines is ring-shaped.
  • an end line indicating the outer periphery of the n-type body region 4, an end line indicating the inner periphery of the p-type drift region 5, and an end line indicating the inner periphery of the STI region 11 are longitudinal from inside in all directions in plan view.
  • the end line indicating the outer periphery of the n-type body region 4, the end line indicating the inner periphery of the p-type drift region 5, and the end line indicating the inner periphery of the STI region 11 in all directions They are arranged at substantially constant intervals and do not cross each other.
  • the high voltage MOS transistor of the comparative example when the layout in which the periphery of the body region is surrounded by the drain region is used, when the drain current flows in the on state, the current density on the drain side can be reduced. The withstand voltage between source and source can be improved.
  • Patent Document 1 as a planar layout method for alleviating the electric field in the vicinity of the terminal end, the dimension at the element terminal end with respect to the distance between the gate insulating film and the drift region overlaps other than the element terminal end. It has been made to be shorter than the size of.
  • the corresponding portions other than the element end portion and the element end portion are orthogonal to each other in plan view.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 assume the layout of the element terminal end portion of a device with a withstand voltage of several tens of V, and the target withstand voltage assumed in the application of the present disclosure In a device of 100 V or more, the electric field to the boundary between the gate insulating film and the STI region becomes stronger because a higher voltage is applied, so the improvement in breakdown voltage can not be obtained only by the measures disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2. It is enough.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device of high breakdown voltage MOS transistor structure which can alleviate the concentration of electric field at the element end in plan view to improve the high breakdown voltage. To aim.
  • each area described in the following embodiment refers to a line indicating the end as an end line, and more specifically, an end line connecting the outer edge of each area as an outer peripheral end line, an end connecting the inner edge of each area The line is called an inner circumferential end line.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line II-II ′ in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line III-III ′ in FIG.
  • the cross-sectional view along the line I-I 'in FIG. 1 is the same as FIG. 6 described in the comparative example.
  • the substantially square n-type body region 4 located at the central portion of the lateral p-channel MOS transistor is formed by the ring p-type drift region 5 and the ring p + drain region 8. It is surrounded by its surroundings. Further, both the rectangular p + -type source region 9 and the ring-shaped p + -type drain region 8 are arranged to be opposed to each other in the linear portion along the longitudinal direction.
  • the distance from the STI region 11 in the lateral direction narrows as the n-type body region 4 proceeds from the center to the end in the longitudinal direction.
  • interval a2 corresponds in the enlarged view of FIG. 1 (B).
  • the I-I 'line and the II-II' line in FIG. 1A correspond to the transverse direction of the central portion and the end portion in the longitudinal direction
  • the cross-sectional view along the I-I 'line is shown in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'in FIG.
  • An interval a2 between the n-type body region 4 at the longitudinal end shown in FIG. 2 and the STI region 11 in the lateral direction is narrower than an interval a2 at the center shown in FIG.
  • the distance between the n-type body region 4 and the STI region 11 in the lateral direction narrows toward the end of the n-type body region 4, the n-type body region 4 and the STI region 11 contact with each other. ing.
  • the III-III 'line in FIG. 1 (A) corresponds to the transverse direction line on the end side in the longitudinal direction further than the II-II' line, and the cross-sectional view along the III-III 'line is shown in FIG. Shown in.
  • the distance a2 between the n-type body region 4 and the STI region 11 in the lateral direction is a cross-sectional view along the line II-II 'in FIG.
  • the n-type body region 4 and the STI region 11 are substantially in contact with each other.
  • the display is made to have a slight width to represent the interval a2, the interval a2 is substantially zero.
  • the depletion layer of the lateral PN junction formed of n-type body region 4, low concentration n-type semiconductor layer 3 and p-type drift region 5 Will expand.
  • the impurity concentration of n-type body region 4 is higher than the impurity concentration of low concentration n-type semiconductor layer 3 and p-type drift region 5
  • the spread of the depletion layer toward n-type body region 4 is relatively suppressed
  • the depletion layer mainly spreads to the low concentration n-type semiconductor layer 3 and the p-type drift region 5.
  • the interval a2 shown in FIG. 2 is narrower than the interval a2 shown in FIG. 6, and the potential difference generated in the depletion layer is reduced by this narrowed portion.
  • the electric field is reduced.
  • the electric potential is further reduced because the potential difference generated in the depletion layer is smaller.
  • the width f in the short side direction of the rectangular shape (layout) of the n-type body region 4 is constant from the central part in the longitudinal direction of the n-type body region 4 toward the end.
  • the width e of the region where the STI region 11 is opened is narrowed while maintaining the width d, so that the distance a2 in the width direction between the STI region 11 and the n-type body region 4 is narrowed.
  • the width f of the n-type body region 4 in the lateral direction is expanded to reduce the distance a2 between the STI region 11 and the n-type body region 4 in the lateral direction.
  • the area required near the longitudinal end of the body region 4 can be reduced.
  • the end lines (first end lines) indicating the inner periphery of the STI region 11 are M point, N point, B point and P point
  • the apex angles of the N point and the B point are 135 °.
  • End lines (second end lines) indicating the outer periphery of the n-type body region 4 connect the points C, E, F and G, and the apex angle of the points E and F is 135 °.
  • the end line (third end line) indicating the inner periphery of the p-type drift region 5 connects the H point, the J point, the K point and the L point, and the apex angle between the J point and the K point is 135 °. .
  • the first end line indicating the inner circumference of the STI region 11, the second end line indicating the outer circumference of the n-type body region 4, and the third end line indicating the inner circumference of the p-type drift region 5 are all It is composed of a straight part passing under the gate electrode 13 and opposed along the longitudinal direction at each end line, and a curved part connecting at the end of the straight part in the longitudinal direction with a broken line or arc bent at an obtuse angle It is done.
  • the second end line indicating the outer periphery of n-type body region 4 forms a boundary between n-type body region 4 and semiconductor layer 3 where the impurity concentration changes from high concentration to low concentration, and the inner periphery of STI region 11
  • An end line connecting points M to N which is a linear portion in the longitudinal direction of the first end line indicating the inner periphery of the STI region 11, and a linear portion in the longitudinal direction of the second end line indicating the outer periphery of the n-type body region 4.
  • the second end line of the n-type body region 4 is closer to the p + -type source region 9 than the first end line of the STI region 11 in the short direction at the end line connecting the point C to the point E is there.
  • an end line connecting N point and B point to P point which is a curved portion of a first end line showing the inner periphery of STI region 11 and a curved portion of a second end line showing the outer periphery of n-type body region 4
  • the first end line of the STI region 11 is closer to the p + -type source region 9 than the second end line of the n-type body region 4 in the longitudinal direction It has a certain part.
  • a line connecting points N and B in the first end line showing the inner periphery of STI region 11 and a line connecting points C and E in the second end line showing the outer periphery of n-type body region 4 The minute intersects with the point D, and the angle between the first end line and the second end line which is narrowed along the longitudinal direction toward the point D is an acute angle of 45 °.
  • the curve is a line connecting the M, N, and D points of the inner peripheral end of the STI region 11 and D of the outer peripheral end of the n-type body region 4. It extends along a line connecting point, point E, point F and point G.
  • this angle at point D is 135 °, so the curvature of the equipotential line here is reduced and the electric field is not concentrated. This is the same as making the angle between the first end line and the second end line extending from the longitudinal direction to point D acute by 45 °.
  • the third end line indicating the inner periphery of the p-type drift region 5 forms a boundary different in conductivity type from the semiconductor layer 3, and the third end line with the first end line indicating the inner periphery of the STI region 11 as follows. Relationship.
  • a straight line in the longitudinal direction of an end line connecting points M to N which is a linear portion in the longitudinal direction of the first end line showing the inner circumference of the STI region 11, and a third end line showing the inner circumference of the p-type drift region 5.
  • the third end line of the p-type drift region 5 is closer to the p + -type source region 9 than the first end line of the STI region 11 in the short direction at the end line connecting the H point and the J point. It is in.
  • an end line connecting points N and B which is a curved portion of a first end line indicating the inner circumference of STI region 11, and a third end line curved line indicating the inner circumference of p type drift region 5
  • the first end line of the STI region 11 is closer to the p + -type source region 9 than the third end line of the p-type drift region 5 in the longitudinal direction at the end lines connecting the J point and the K point to the L point. It has a part in position.
  • FIG. 1B equipotential lines are densely connected to connect a portion where the electric field is intensified.
  • the curve shows the line connecting the M, N and A points of the inner peripheral end of the STI region 11 and the inner peripheral end of the p-type drift region 5. It extends along a line connecting point A, point J, point K and point L.
  • this angle at the point A is 135 °, so the curvature of the equipotential line is reduced and the electric field is not concentrated. This is equivalent to making the angle between one end line and the third end line extending in the longitudinal direction from the longitudinal direction into an acute angle of 45 °.
  • the distance b1 in the longitudinal direction of the second end line of the n-type body region 4 in the longitudinal direction is straight. It is set wider than the interval b2 in the short direction in the part.
  • the space b1 and the space b2 are designed to have the same dimensions.
  • the straight portion of the second end line of n-type body region 4 in FIG. When the distance b2 between the gate electrode 13 and the n-type body region 4 becomes wide, the channel resistance increases and the current capability decreases.
  • the curved portion of the second end line of the n-type body region 4 has little contribution as a current capability, so the operation of the transistor is not hindered even if the interval b1 of the curved portion in FIG. Therefore, the distance b1 in the longitudinal direction between the gate electrode 13 and the n-type body region 4 is set wider than the distance b2 in the short direction. This facilitates layout design at the longitudinal end of the lateral P-channel MOS transistor.
  • the distance c1 in the longitudinal direction of the curved portion of the first end line of the STI region 11 is The distance c2 is set smaller than the distance c2 in the short direction at the straight portion of the first end line of the STI region 11.
  • the intervals c1 and c2 are designed to have the same dimensions. Since the distance from the end of the gate electrode 13 to the end of the STI region 11 on the gate insulating film 12 is a region forming the entrance to the channel region and the p-type drift region 5, more than necessary in the lateral direction Can not be shortened.
  • the threshold voltage (Vt) may be reduced due to the short channel effect.
  • the entrance to the p-type drift region 5 is narrowed, current capability such as increase in on-resistance is reduced.
  • the drain current hardly flows in the longitudinal direction in the curved portion, the operation of the transistor is not hindered even if the distance from the end of the gate electrode 13 to the end of the STI region 11 on the gate insulating film 12 is narrowed.
  • the distance c1 in the longitudinal direction from the end of the gate electrode 13 to the end of the STI region 11 on the gate insulating film 12 is set smaller than the distance c2 in the short direction. This facilitates layout design at the longitudinal end of the lateral P-channel MOS transistor.
  • the width f of the second end line showing the outer periphery of the n-type body region 4 in the lateral direction at the straight portion and the third one showing the inner periphery of the p-type drift region 5
  • f ⁇ g ⁇ e there is a magnitude relation of f ⁇ g ⁇ e between the width g at the end line and the width e in the short direction of the first end line indicating the inner periphery of the STI region 11.
  • the terminal N point of the linear portion in the longitudinal direction of the STI region 11 is more p + type source region 9 in the longitudinal direction than the end E of the linear portion in the longitudinal direction of the n-type body region 4. It is located close to the In fact, the point N overlaps the p + -type source region 9 in the longitudinal direction, and the point E is located below the lower end of the p + -type source region 9.
  • the distance i between the point E and the point N in the longitudinal direction is the width e of the short direction in the straight portion of the first end line of the STI region 11 and the short direction in the straight portion of the second end line of the body region. It is set so as to be longer than half the dimensional difference from the width f of H, that is, the distance a2 in the short direction.
  • the end N point of the linear portion in the longitudinal direction of STI region 11 is more than the end J point of the linear portion in the longitudinal direction of p-type drift region 5.
  • the point N overlaps the p + -type source region 9 in the longitudinal direction
  • the point J is located below the lower end of the p + -type source region 9.
  • the distance j between the J point and the N point in the longitudinal direction is the width e in the lateral direction of the straight portion of the first end line of the STI region 11 and the straight portion of the third end line of the p-type drift region 5. It is set to be half of the dimension difference with the widthwise direction g, that is, to be longer than the interval n2 in the widthwise direction.
  • the distance between the second end line indicating the outer periphery of the n-type body region 4 and the first end line indicating the inner periphery of the STI region 11 An interval a1 in the longitudinal direction of the curved portion is set smaller than an interval a2 in the lateral direction of the straight portion. Since the short direction is the direction in which the current flows when the transistor is manufactured, narrowing the distance in the short direction impairs the current capability. On the other hand, since the contribution to the current capability is small in the longitudinal direction, there is no problem even if the interval in the longitudinal direction is narrowed if there is no problem in the withstand voltage. With such a configuration, it is possible to reduce the electric field strength at the end of the lateral P-channel MOS transistor in the longitudinal direction and to suppress an increase in the area of the end.
  • the width d1 in the longitudinal direction is set smaller than the width d2 in the lateral direction.
  • the gate electrode doubles as a field plate, and expanding the width on the STI region has the effect of expanding the depletion layer in the lateral direction, so that the electric field strength can be reduced.
  • the portion where the electric field is concentrated is the gate insulating film 12 at the end of the STI region 11, but in this embodiment, the STI region 11 is at the end of the n-type body region 4 and therefore the oxide film thickness becomes thick.
  • the withstand voltage as the field plate is improved, and accordingly, the gate electrode width dimension in the longitudinal direction can be made narrower than the gate electrode width in the lateral direction from the viewpoint as the field plate. As a result, the area of the end portion in the longitudinal direction can be suppressed.
  • h1 is set narrower than the dimension h2 in the short direction at the straight portion of the second end line of the n-type body region 4;
  • the present invention is not limited to such a layout, and conversely, the periphery of the STI region and the drift region It may be a layout in which the
  • FIG. 4 shows the current-voltage characteristics of the drain-source breakdown voltage of the lateral P-channel MOS transistor having the layout structure of this embodiment and the current-voltage characteristics of the drain-source breakdown voltage of the lateral P-channel MOS transistor of the comparative example. The comparison result is shown.
  • the breakdown voltage in the structure of the present embodiment is 150 V, and it is possible to significantly improve about 20 V as compared to 130 V which is the breakdown voltage of the comparative example.
  • each layout structure demonstrated in this embodiment produces an effect even if it is independent respectively, the further effect can be acquired by setting it as the structure which combined them suitably.
  • the first end line showing the inner periphery of the STI region 11 of the lateral P-channel MOS transistor, the second end line showing the outer periphery of the n-type body region 4, and the inner periphery of the p-type drift region 5 in plan view.
  • the third end line is connected by a straight line in which four corners of the third end line are at an apex angle of 135 °, but this portion is not limited to a straight line, and may be a circular arc shape using a curve.
  • the top view at the time of making it circular arc shape is shown to FIG. 5 (A) and (B).
  • the location of the arc is between point E and point F on the outer peripheral edge of the substantially square n-type body region 4 and between point J and K on the inner peripheral edge of the p-type drift region 5 And between point N and point B on the inner peripheral end line of the STI region 11.
  • a portion from point C to point E of the outer peripheral end line of the n-type body region 4 intersects with a portion from point N to point B of the inner peripheral end line of the STI region 11 at point D.
  • a portion from point H to point J of the inner peripheral end line of the p-type drift region 5 and a portion from point N to point B of the inner peripheral end line of the STI region 11 intersect at point A.
  • the effects of the first embodiment can be obtained and the bent portion is formed in an arc shape, whereby the curvature of the equipotential line at the time of transistor operation can be further improved than that of the first embodiment.
  • each end line is made into circular arcs, you may make it into a polygonal line which makes an obtuse angle a straight line and makes an apex angle about a part.
  • the lateral P-channel MOS transistor has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the lateral N-channel may be used as an example by replacing the conductivity type of each component. The same holds true for the MOS transistor.
  • the present disclosure is intended to improve the withstand voltage of the high voltage MOS transistor and to suppress an increase in the area at the terminal end of the element, and is particularly useful in a high voltage MOS transistor mounted on a device with a target withstand voltage of 100 V or more such as a car device. It is.
  • Reference Signs List 1 support substrate 2 embedded insulating layer 3 n-type semiconductor layer 4 n-type body region 5 p-type drift region 6 n-type embedded region 7 p + -type drain region 8 p + drain region 9 p + source region 10 n + body contact diffusion Region 11 Insulator Region 12 Gate Insulating Film 13 Gate Electrode 14 Side Wall Spacer 15 Insulating Film 16 Source Electrode 17 Drain Electrode

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Abstract

SOI構造を備えた半導体装置において、ソース領域(9)とドレイン領域(7)は対向する長さが最も長い方向である長手方向に沿って伸長して、長手方向と直交する方向である短手方向に並んで配置されている。平面視において、ボディ領域(4)は長手方向に伸長してドリフト領域(5)および絶縁体領域(11)によって包囲されるように配置されている。ここで、ボディ領域(4)の長手方向の中央部から終端部に向かうに従い、絶縁体領域(11)とボディ領域(4)との短手方向の間隔が狭くなる。これにより、高耐圧化が達成される。

Description

半導体装置
 本開示は、半導体装置、特に横型高耐圧MOSトランジスタに関する。
 EV(Electric Vehicle)、ハイブリッドカーの走行距離の向上や過充電を防止するため、バッテリーの電圧をモニターし、計測、監視するBMS(Battery Management System)用の半導体IC(Integrated Circuit)の開発が進められている。EV、ハイブリッドカーに搭載される車載用バッテリーは、リチウムイオン電池セルを直列に複数個接続して構成される。BMS用半導体ICは電池セルを複数接続して計測、監視するため、100V以上のドレインーソース間耐圧を有する高耐圧MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタが要望される。
 このような高耐圧MOSトランジスタを集積し、かつ高温下でも高い信頼性を得るにはSOI(Silicon on Insulator)基板の使用が望ましい。SOI基板では素子どうしを分離するために通常DTI(Deep Trench Isolation)を用いる。なぜなら、PN接合分離では高温時にはリーク電流が増加し、更にサージ・ノイズの影響も受けやすく、素子間の寄生トランジスタが動作してラッチアップが発生し易いからである。また、不純物拡散領域が広がるため素子分離に要する面積が大きくなり困難が伴う。
 高耐圧MOSトランジスタには、チャネルの導電型がN型あるいはP型の2種類が存在する。本明細書では横型PチャネルMOSトランジスタを事例に挙げるが、各構成の導電型を変更すれば横型NチャネルMOSトランジスタの場合でも同様に成立する。
 高耐圧横型PチャネルMOSトランジスタの平面レイアウトはソース領域およびボディ領域がドレイン領域で包囲される形態をとる場合には平面視においてボディ領域端部での降伏による耐圧低下が起き易い。
 そこで、特許文献1から特許文献3は、耐圧を向上できる半導体装置を提案している。
特許第5456147号公報 国際公開第2012/107998号 特開2011-204924号公報
 しかしながら、上記した特許文献1から特許文献3に開示された技術はそれぞれ耐圧が数十V台のデバイスの素子終端部のレイアウトを想定しているものであり、本開示の適用で想定する目標耐圧100V以上のデバイスでは、より高電圧が印加される分ゲート絶縁膜とSTI領域境界部への電界は強まるため、特許文献1から特許文献3に開示された対策のみでは求める耐圧向上に対して不十分である。
 本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、平面視における素子終端部での電界集中を緩和して高耐圧の向上を図ることができる高耐圧MOSトランジスタ構造の半導体装置を提供することを目的とする。
 上記の課題を解決するために、本開示の第1の半導体装置は、半導体基板の一主面側の上部に埋め込み絶縁膜を介して形成された半導体層と、前記半導体層の上部に形成された第1導電型のボディ領域と、前記半導体層の上部に、前記ボディ領域から離間して形成された第2導電型のドレイン領域と、前記ボディ領域の表面に形成された第2導電型のソース領域と、前記半導体層内における前記ドレイン領域と前記ボディ領域との間に形成された第2導電型のドリフト領域と、前記半導体層の表面における前記ボディ領域と前記ドレイン領域との間に前記ドリフト領域上と重なるように形成された絶縁体領域と、前記半導体層の表面における前記ボディ領域上の一部から前記絶縁体領域の端部まで形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上と前記絶縁体領域上に跨って形成されたゲート電極と、前記ソース領域上および前記ドレイン領域上にそれぞれ形成された電極とを備え、平面視において、前記ソース領域と前記ドレイン領域は対向する長さが最も長い方向である長手方向に沿って伸長して、前記長手方向と直交する方向である短手方向に並んで配置されており、平面視において、前記ボディ領域は前記長手方向に伸長して前記ドリフト領域および前記絶縁体領域によって包囲されるように配置されており、前記ボディ領域の前記長手方向の中央部から終端部に向かうに従い、前記絶縁体領域と前記ボディ領域との前記短手方向の間隔が狭くなる。
 本開示の第1の半導体装置において、平面視において、前記ボディ領域の前記長手方向の中央部から終端部に向かうに従い、前記絶縁体領域と前記ボディ領域との前記短手方向の間隔が狭くなってゆく先において、前記絶縁体領域と前記ボディ領域とが接触することが好ましい。
 本開示の第1の半導体装置において、平面視において、前記ボディ領域の前記長手方向の中央部から終端部に向かうに従い、前記絶縁体領域が開口している領域の前記短手方向の幅が狭くなることにより、前記絶縁体領域と前記ボディ領域との前記短手方向の間隔が狭くなることが好ましい。
 本開示の第2の半導体装置は、半導体基板の一主面側の上部に埋め込み絶縁膜を介して形成された半導体層と、前記半導体層の上部に形成された第1導電型のボディ領域と、前記半導体層の上部に、前記ボディ領域から離間して形成された第2導電型のドレイン領域と、前記ボディ領域の表面に形成された第2導電型のソース領域と、前記半導体層内における前記ドレイン領域と前記ボディ領域との間に形成された第2導電型のドリフト領域と、前記半導体層の表面における前記ボディ領域と前記ドレイン領域との間に形成された絶縁体領域と、前記半導体層の表面における前記ボディ領域上の一部から前記絶縁体領域の端部まで形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上と前記絶縁体領域上に跨って形成されたゲート電極と、前記ソース領域上および前記ドレイン領域上にそれぞれ形成された電極とを備え、平面視において、前記ソース領域と前記ドレイン領域は対向する長さが最も長い方向である長手方向に沿って伸長して、前記長手方向と直交する方向である短手方向に並んで配置されており、平面視において、前記ボディ領域と前記絶縁体領域とは前記長手方向に伸長して一方が他方の周囲を取り囲む配置をなすと共に、それぞれの領域端を示す端線は前記ゲート電極下方を通過する前記絶縁体領域の第1端線と前記ボディ領域の第2端線を有し、前記第2端線は前記ボディ領域から前記半導体層との間で不純物濃度もしくは導電型が異なる境界線を形成し、平面視において、前記第1端線と前記第2端線は共に前記長手方向に沿って対向する直線部と、前記長手方向の直線部の終端間を鈍角の頂角で曲がる折れ線もしくは円弧で結ぶ曲線部を有し、前記直線部では、前記ボディ領域の前記第2端線は前記絶縁体領域の前記第1端線よりも前記短手方向において前記ソース領域側に位置する部分を有し、前記曲線部では、前記絶縁体領域の前記第1端線は前記ボディ領域の前記第2端線よりも前記長手方向において前記ソース領域側に位置する部分を有し、前記の第1端線と前記第2端線は交差点を有しており、前記交差点において、前記長手方向へ向かうに従い間隔が狭くなる前記第1端線と前記第2端線によって挟まる角度は鋭角である。
 本開示の第3の半導体装置は、半導体基板の一主面側の上部に埋め込み絶縁膜を介して形成された第1導電型の半導体層と、前記半導体層の上部に形成された第1導電型のボディ領域と、前記半導体層の上部に、前記ボディ領域から離間して形成された第2導電型のドレイン領域と、前記ボディ領域の表面に形成された第2導電型のソース領域と、前記半導体層内における前記ドレイン領域と前記ボディ領域との間に形成された第2導電型のドリフト領域と、前記半導体層の表面における前記ボディ領域と前記ドレイン領域との間に形成された絶縁体領域と、前記半導体層の表面における前記ボディ領域上の一部から前記絶縁体領域の端部まで形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上と前記絶縁体領域上に跨って形成されたゲート電極と、前記ソース領域上および前記ドレイン領域上にそれぞれ形成された電極とを備え、平面視において、前記ソース領域と前記ドレイン領域は対向する長さが最も長い方向である長手方向に沿って伸長して、前記長手方向と直交する方向である短手方向に並んで配置されており、平面視において、前記ドリフト領域と前記絶縁体領域とは前記長手方向に伸長して、前記ボディ領域とは一方が他方の周囲を取り囲む配置をなすと共に、それぞれの領域端を示す端線は前記ゲート電極下方を通過する前記絶縁体領域の第1端線と前記ドリフト領域の第3端線を有し、前記第3端線は前記ドリフト領域と前記半導体層との間で導電型が異なる境界線を形成し、平面視において、前記第1端線と前記第3端線は共に前記長手方向に沿って対向する直線部と、前記長手方向の直線部の終端間を鈍角の頂角で曲がる折れ線もしくは円弧で結ぶ曲線部を有し、前記直線部では、前記ドリフト領域の前記第3端線は前記絶縁体領域の前記第1端線よりも前記短手方向において前記ソース領域側に位置する部分を有し、前記曲線部では、前記絶縁体領域の前記第1端線は前記ドリフト領域の前記第3端線よりも前記長手方向において前記ソース領域側に位置する部分を有し、前記第1端線と前記第3端線は交差点を有しており、前記交差点において、前記長手方向へ向かうに従い間隔が狭くなる前記第1端線と前記第3端線によって挟まる角度は鋭角である。
 本開示の第2および第3の半導体装置において、平面視において、前記交差点における前記鋭角の角度は30°以上かつ60°以下であることが好ましい。
 本開示の第2および第3の半導体装置において、平面視において、前記ボディ領域と前記ゲート電極とが重畳する間隔は、前記ボディ領域の第2端線の前記曲線部における前記長手方向の間隔の方が、前記ボディ領域の第2端線の前記直線部における前記短手方向の間隔よりも広いことが好ましい。
 本開示の第2および第3の半導体装置において、平面視において、前記ゲート絶縁膜上における前記ゲート電極端から前記絶縁体領域端までの間隔は、前記絶縁体領域の第1端線の前記曲線部における前記長手方向の寸法が、前記絶縁体領域の第1端線の前記直線部における前記短手方向の寸法より狭いことが好ましい。
 本開示の第2および第3の半導体装置において、平面視において、前記ボディ領域の前記第2端線と前記絶縁体領域の前記第1端線に関し、前記直線部の前記短手方向の幅が太い方の端線の方が、前記長手方向における前記直線部の終端の前記長手方向の位置がソース領域側であることが好ましい。
 本開示の第2および第3の半導体装置において、平面視において、前記ボディ領域の前記第2端線における前記直線部の前記短手方向の幅と、前記絶縁体領域の前記第1端線における前記直線部の前記短手方向の幅の寸法差の半分以上、前記長手方向における直線の終端の前記長手方向の位置が前記ソース領域側であることが好ましい。
 本開示の第2および第3の半導体装置において、平面視において、前記ボディ領域の前記第2端線もしくは前記ドリフト領域の前記第3端線と前記絶縁体領域の前記第1端線との間隔に関し、前記絶縁体領域の前記第1端線の前記曲線部における前記長手方向の間隔の方が、前記絶縁体領域の前記第1端線の前記直線部における前記短手方向の間隔よりも狭いことが好ましい。
 本開示の第1、第2および第3の半導体装置において、平面視において、リング状の前記ゲート電極の幅寸法に関し、前記長手方向の幅寸法が前記短手方向の幅寸法よりも狭いことが好ましい。
 本開示の第1、第2および第3の半導体装置において、平面視において、前記ゲート電極における前記ボディ領域の上方を覆わない領域の寸法に関して、前記ボディ領域の第2端線の前記曲線部における前記長手方向の寸法が、前記ボディ領域の第2端線の前記直線部における前記短手方向の寸法よりも狭いことが好ましい。
 本開示の半導体装置によれば、車載デバイス用途に向けて要求される高耐圧化に対して優れた効果を奏する高耐圧MOSトランジスタを提供することができる。
図1は、(A)第1実施形態における半導体装置の構成を概略的に示す平面図、および(B)図1の(A)における要部を拡大した概略平面図である。 図2は、図1の(A)、図1の(B)のII-II´線に沿う概略断面図である。 図3は、図1の(A)、図1の(B)のIII-III´線に沿う概略断面図である。 図4は、第1実施形態および比較例の各横型PチャネルMOSトランジスタのドレインーソース間耐圧を比較した結果を示す電流―電圧特性図である。 図5は、(A)第2実施形態における半導体装置の構成を概略的に示す平面図、および(B)図5の(A)における要部を拡大した概略平面図である。 図6は、比較例の横型PチャネルMOSトランジスタの構成を概略的に示す断面図であり、図7のI-I´線に沿う概略断面図である。 図7は、比較例の横型PチャネルMOSトランジスタの構成を概略的に示す平面図である。
 (本開示の基礎となった知見)
 本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した半導体装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
 図6は比較例における横型PチャネルMOSトランジスタの断面図を示している。
 図6に示すように、比較例の横型PチャネルMOSトランジスタでは支持基板1上に埋め込み絶縁膜2と低濃度n型半導体層3とが貼り合わせ形成されたSOI基板を用いる。SOI基板の低濃度n型半導体層3にはn型ボディ領域4、p型ドリフト領域5、n型埋め込み領域6、及びp型ドレイン領域7が形成されている。p型ドレイン領域7の表面には高濃度p型ドレイン領域8が形成されている。さらに、n型ボディ領域4の上部には、高濃度p型ソース領域9と高濃度n型ボディ・コンタクト領域10が形成されている。
 また、低濃度n型半導体層3の表面の一部である、n型ボディ領域4と高濃度p型ドレイン領域8との間には相対的に厚膜の絶縁膜からなるSTI(Shallow Trench Isolation)領域11が形成されている。さらに、低濃度n型半導体層3の表面の他の一部である、n型ボディ領域4からp型ドリフト領域5の一部にまで跨がるように相対的に薄膜のゲート絶縁膜12が形成されている。
 ゲート絶縁膜12上からSTI領域11上の一部まで延伸するようにゲート電極13が形成されている。ゲート電極13の側壁にはサイドウォールスペーサ14が形成されており、ゲート電極13を覆うように層間絶縁膜15が形成されている。高濃度p型ソース領域9上及び高濃度n型ボディ・コンタクト領域10上には、層間絶縁膜15を貫通してこれらと電気的に接続するソース電極16が形成されている。また、高濃度p型ドレイン領域8上には、層間絶縁膜15を貫通して電気的に接続するドレイン電極17が形成されている。
 図7は比較例における横型PチャネルMOSトランジスタの平面図を示しており、先に説明した図6は図7におけるI-I´線における断面図である。
 図7に示すように、n型ボディ領域4は長手方向に長く延伸した方形状を示し、四隅の角は面取りされている。その内側には高濃度p型ソース領域9と高濃度n型ボディ・コンタクト領域10が隣接して配置されている。n型ボディ領域4の周囲を取り囲むように、n型ボディ領域4と間隔をおいてSTI領域11がリング状に配置されている。更に、STI領域11の外側には、p型ドレイン領域7及び高濃度p型ドレイン領域8がリング状に配置されており、n型ボディ領域4の周囲を取り囲んでいる。
 p型ソース領域9とp型ドレイン領域8とは短手方向に向かって間隔を置いて対向して並んでおり、対向する長さが最も長い方向である長手方向に沿って伸長している。
 ゲート絶縁膜12はリング状のSTI領域11に囲まれる内側の領域に形成されて、ゲート電極13は、ゲート絶縁膜12上で高濃度p型ソース領域9上と高濃度n型ボディ・コンタクト領域10の方形状の領域の端部からSTI領域11上の一部にまで跨がるようにリング状に配置されている。ここで、図6の断面図に示すように、長手方向と直交する短手方向に沿って、高濃度p型ソース領域9、n型ボディ領域4、p型ドリフト領域5、p型ドレイン領域7及び高濃度p型ドレイン領域8がこの順に直線的に並ぶ配置となり、トランジスタ動作した場合には主にこの方向にドレイン電流が流れる。
 平面視では、上記で説明した各領域はその端部を示す線(以下、端線と称する)で囲まれることになる。図7において、n型ボディ領域4、高濃度p型ソース領域9、高濃度n型ボディ・コンタクト領域10については、端線はその外周を示す一重線で示され、p型ドリフト領域5、n型埋め込み領域6、p型ドレイン領域7、高濃度p型ドレイン領域8、STI領域11及びゲート電極13はそれぞれその内周と外周を示す二重線で示される。内周の内側には領域は存在せず二重線で示される部位はリング状となる。
 ここで、n型ボディ領域4の外周を示す端線、p型ドリフト領域5の内周を示す端線、STI領域11の内周を示す端線は、平面視で全方向において、内側から長手方向および短手方向に限らず全ての方向において、n型ボディ領域4の外周を示す端線、p型ドリフト領域5の内周を示す端線、STI領域11の内周を示す端線の順にほぼ一定間隔をもって配置されており、互いに交差することはない。
 比較例の高耐圧MOSトランジスタにおいて、ボディ領域の周囲をドレイン領域で取り囲むレイアウトを用いた場合、オン状態においてドレイン電流が流れた際にはドレイン側での電流密度を低減できるため、オン状態のドレインーソース間耐圧を向上することができる。
 オフ状態においては、逆にドレインーソース間の耐圧を向上し難いという問題がある。
 これは、平面視においてボディ領域の終端部付近で拡がる空乏層による等電位線の曲率が高くなり、電界の上昇を招くためと考えられる。更に、フィールド酸化膜に素子分離に使われるSTI構造を用いた場合には、ゲート絶縁膜に接するSTI領域の端部で電界が集中しやすくなる。そのため、平面視においてSTI領域の終端部で曲率が大きくなる箇所では電子なだれ降伏が起きやすく耐圧の低下を招き易い。ソース領域、ゲート領域、ドレイン領域が直線状に対向してトランジスタ動作する素子領域の終端部付近になる。
 そこで、このような終端部付近の電界を緩和する平面レイアウト手法として、特許文献1に見られるように、ゲート絶縁膜とドリフト領域が重なる領域の間隔に関して素子終端部での寸法を素子終端部以外での寸法に比べて短くすることが行われている。なお、特許文献1では平面視において素子終端部と素子終端部以外の該当箇所は直交している。
 また、特許文献2に見られるように、更にボディ領域の終端部の中でボディ領域が円弧で曲率が大きくなる箇所において、ドリフト領域のボディ領域側の端をドレイン領域方向へSTI領域まで後退させる方法もある。これは、電界集中するゲート絶縁膜と接するSTI領域端において比較的濃度の高いドリフト領域をなくし、ドリフト領域と同じ導電型である低濃度の半導体層上にSTI領域端を位置させることで空乏層の横拡がりを促進させて、STI領域端での電界低減により耐圧向上させるものである。
 しかしながら、上記した特許文献1および特許文献2に開示された技術はそれぞれ耐圧が数十V台のデバイスの素子終端部のレイアウトを想定しているものであり、本開示の適用で想定する目標耐圧100V以上のデバイスでは、より高電圧が印加される分ゲート絶縁膜とSTI領域境界部への電界は強まるため、特許文献1および特許文献2に開示された対策のみでは求める耐圧向上に対して不十分である。
 本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、平面視における素子終端部での電界集中を緩和して高耐圧の向上を図ることができる高耐圧MOSトランジスタ構造の半導体装置を提供することを目的とする。
 以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。但し、説明が不必要に冗長になるのを避け当業者の理解を容易にするため、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等については詳細な説明は省略する場合がある。
 なお、添付図面および以下の説明は当業者が本開示を十分に理解するための一例を提示するものであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定するものではない。
 また、以下の実施形態で説明する各領域はその端部を示す線を端線と称し、より詳細には各領域の外縁をつなぐ端線を外周端線と称し、各領域の内縁をつなぐ端線を内周端線と称する。
 (第1実施形態)
 第1実施形態に係る半導体装置について、一例として横型PチャネルMOSトランジスタの平面図およびその要部拡大図をそれぞれ図1(A)、(B)に示す。
 また、図1においてII-II´線に沿う断面図を図2に、図1においてIII-III´線に沿う断面図を図3にそれぞれ示す。なお、図1においてI-I´線に沿う断面図は比較例で説明した図6と同一である。
 図1~図3に示すように、横型PチャネルMOSトランジスタの中央部に位置する略方形状のn型ボディ領域4はリング状のp型ドリフト領域5およびリング状のp型ドレイン領域8によってその周囲を包囲されている。また、方形状のp型ソース領域9とリング状のp型ドレイン領域8とは共に長手方向に沿う直線部では対向するように配置されている。
 n型ボディ領域4の前記長手方向の中央部から終端部に向かうに従い、STI領域11との短手方向の間隔が狭くなる。図1(B)の拡大図では間隔a2の寸法が該当する。
 図1(A)のI-I´線とII-II´線は、前記長手方向の中央部と終端部の短手方向の線に対応しており、I-I´線における断面図を図6、II-II´線における断面図を図2に示す。図2で示される長手方向の終端部にあるn型ボディ領域4とSTI領域11の短手方向の間隔a2は、図6で示される中央部の間隔a2に比較して狭くなっている。更に、n型ボディ領域4の終端部に向かうに従い、n型ボディ領域4とSTI領域11の短手方向の間隔が狭くなってゆく先において、n型ボディ領域4とSTI領域11とが接触している。図1(A)のIII-III´線は、II-II´線よりも更に長手方向の終端部側の短手方向の線に対応しており、III-III´線における断面図を図3に示す。
 図3で示される、更にn型ボディ領域4の終端部ではn型ボディ領域4とSTI領域11の短手方向の間隔a2は、図1(A)のII-II´線における断面図を示す図2における間隔a2に比較して狭くなっており、実質的にn型ボディ領域4とSTI領域11とが接触している。図3では間隔a2を表現するために若干の幅を持つように表示しているが実質的に間隔a2は零である。
 このような構造とすることで以下のような効果が得られる。
 横型PチャネルMOSトランジスタのドレインーソース間に逆バイアスが印加されると、n型ボディ領域4、低濃度n型半導体層3およびp型ドリフト領域5で構成される横方向のPN接合の空乏層は拡大する。ここで、n型ボディ領域4の不純物濃度は低濃度n型半導体層3の不純物濃度およびp型ドリフト領域5に比べて高いため、n型ボディ領域4側への空乏層の拡がりは比較的抑制され、空乏層は主に低濃度n型半導体層3およびp型ドリフト領域5に拡がる。
 その結果、図2に示す間隔a2は図6に示す間隔a2に比べて狭くなり、この狭くなっている分空乏層で生じる電位差が少なくなるため、ゲート電極13下方にあるSTI領域11端での電界は低減されている。
 さらに、図3に示す間隔a2は図2に示す間隔a2に比べてより狭くなって実質的に零になるため、空乏層で生じる電位差はより少なくなるため電界はより低減されている。
 また、図1(A)に示すように、n型ボディ領域4の長手方向の中央部から終端部に向かうに従い、n型ボディ領域4の方形形状(レイアウト)の短辺方向の幅fは一定を維持したままで、STI領域11が開口している領域の短手方向の幅eが狭くなることにより、STI領域11とn型ボディ領域4との短手方向の間隔a2が狭くなっている。
 このレイアウトは、n型ボディ領域4の短手方向の幅fを拡大させることで、STI領域11とn型ボディ領域4との短手方向の間隔a2を狭くする場合と比較して、n型ボディ領域4の長手方向の終端部近傍に必要とされる面積を狭くできるメリットがある。
 図1(B)に示す横型PチャネルMOSトランジスタの平面視における要部拡大図では、STI領域11の内周を示す端線(第1端線)はM点、N点、B点およびP点をつないでおり、N点とB点の頂角は135°である。n型ボディ領域4の外周を示す端線(第2端線)はC点、E点、F点およびG点をつないでおり、E点とF点の頂角は135°である。また、p型ドリフト領域5の内周を示す端線(第3端線)はH点、J点、K点およびL点をつないでおり、J点とK点の頂角は135°である。
 上記、STI領域11の内周を示す第1端線と、n型ボディ領域4の外周を示す第2端線および、p型ドリフト領域5の内周を示す第3端線は、いずれも、ゲート電極13の下方を通過して、それぞれの端線において長手方向に沿って対向する直線部と、長手方向の直線部の終端間を鈍角の頂角で曲がる折れ線もしくは円弧で結ぶ曲線部で構成されている。
 n型ボディ領域4の外周を示す第2端線はn型ボディ領域4から半導体層3との間で不純物濃度が高濃度から低濃度へ変化する境界線を形成し、STI領域11の内周を示す第1端線との以下のような平面視上の関係を有している。
 STI領域11の内周を示す第1端線の長手方向の直線部であるM点からN点を結ぶ端線と、n型ボディ領域4の外周を示す第2端線の長手方向の直線部であるC点からE点を結ぶ端線では、短手方向においてn型ボディ領域4の第2端線の方がSTI領域11の第1端線よりもp型ソース領域9に近い位置にある。
 一方、STI領域11の内周を示す第1端線の曲線部であるN点、B点からP点を結ぶ端線と、n型ボディ領域4の外周を示す第2端線の曲線部であるE点、F点からG点を結ぶ端線では、長手方向においてSTI領域11の第1端線の方がn型ボディ領域4の第2端線よりもp型ソース領域9に近い位置にある部分を有する。
 したがって、STI領域11の内周を示す第1端線におけるN点とB点とをつなぐ線分と、n型ボディ領域4の外周を示す第2端線におけるC点とE点とをつなぐ線分とはD点で交差して、長手方向に沿ってD点に向かうにともない間隔が狭くなってゆく第1端線と第2端線によって挟まる角度は45°で鋭角になっている。
 n型ボディ領域4の第2端線とSTI領域11の第1端線がこのような交差構造を備えることにより、図1(B)において、等電位線が密集して電界が強まる箇所を結ぶ曲線は、n型ボディ領域4とSTI領域11との関係では、STI領域11の内周端線のM点、N点およびD点をつなぐ線分とn型ボディ領域4の外周端線のD点、E点、F点およびG点をつなぐ線分に沿うように延びる。したがって、n型ボディ領域4とSTI領域11との関係では、D点においてn型ボディ領域4とSTI領域11とが成すN点、D点、E点を結んで折れ曲がる角度が小さくなると、ここでの等電位線の曲率が増加して電界強度が強まり好ましくない。本実施形態ではD点におけるこの角度は135°になるため、ここでの等電位線の曲率が低下して電界集中しない。このことは、長手方向からD点に向かう第1端線と第2端線によって挟まる角度を45°の鋭角にすることと同じである。
 p型ドリフト領域5の内周を示す第3端線は、半導体層3との間で導電型が異なる境界線を形成し、STI領域11の内周を示す第1端線との以下のような関係を有している。
 STI領域11の内周を示す第1端線の長手方向の直線部であるM点からN点を結ぶ端線と、p型ドリフト領域5の内周を示す第3端線の長手方向の直線部であるH点からJ点を結ぶ端線では、短手方向においてp型ドリフト領域5の第3端線の方がSTI領域11の第1端線よりもp型ソース領域9に近い位置にある。
 一方、STI領域11の内周を示す第1端線の曲線部であるN点、B点からP点を結ぶ端線と、p型ドリフト領域5の内周を示す第3端線の曲線部であるJ点、K点からL点を結ぶ端線では、長手方向においてSTI領域11の第1端線の方がp型ドリフト領域5の第3端線よりもp型ソース領域9に近い位置にある部分を有する。
 STI領域11の内周を示す第1端線におけるN点とB点とをつなぐ線分と、p型ドリフト領域5の内周を示す第3端線におけるH点とJ点とをつなぐ線分とはA点で交差して、長手方向に沿ってA点に向かうにともない間隔が狭くなってゆく第1端線と第3端線によって挟まる角度は45°で鋭角になっている。
 p型ドリフト領域5の第3端線とSTI領域11の第1端線がこのような交差構造を備えることにより、図1(B)において、等電位線が密集して電界が強まる箇所を結ぶ曲線は、p型ドリフト領域5とSTI領域11との関係では、STI領域11の内周端線のM点、N点およびA点をつなぐ線分とp型ドリフト領域5の内周端線のA点、J点、K点およびL点をつなぐ線分に沿うように延びる。
 したがって、p型ドリフト領域5とSTI領域11との関係では、A点においてp型ドリフト領域5とSTI領域11とが成すN点、A点、J点を結んで折れ曲がる角度が小さくなると、ここでの等電位線の曲率が増加して電界強度が強まり好ましくない。本実施形態では先に説明したようにA点におけるこの角度は135°になるため、ここでの等電位線の曲率が低下して電界集中しない。このことは、長手方向からA点に向かう1端線と第3端線によって挟まる角度を45°の鋭角にすることと同じである。
 このSTI領域11の内周を示す第1端線と、n型ボディ領域4の外周を示す第2端線またはp型ドリフト領域5の内周を示す第3端線によって長手方向に沿って交差点へと向かう際に挟まる角度は、30°~60°の範囲に設定することが好ましい。この角度が小さくなるほど横型PチャネルMOSトランジスタの長手方向の終端部に必要とされる面積が増加するため本実施例のように45°が望ましい。
 次に、図1(B)において、ゲート電極13とn型ボディ領域4とが重なる領域の間隔に関して、n型ボディ領域4の第2端線の曲線部での長手方向における間隔b1を、直線部での短手方向の間隔b2よりも広く設定する。ちなみに、図7に示す比較例では、間隔b1と間隔b2とは同一寸法で設計されている。
 ゲート電極13とn型ボディ領域4とが重なる領域が横型PチャネルMOSトランジスタのチャネル領域の一部を形成するため、図1(B)のn型ボディ領域4の第2端線の直線部においてゲート電極13とn型ボディ領域4との間隔b2が広くなるとチャネル抵抗が増加して電流能力が低下する。一方、n型ボディ領域4の第2端線の曲線部では電流能力として寄与は少ないため、図1(B)の曲線部の間隔b1を広げてもトランジスタ動作に支障はない。そこで、ゲート電極13とn型ボディ領域4の長手方向の間隔b1を、短手方向の間隔b2よりも広く設定する。これにより横型PチャネルMOSトランジスタの長手方向の終端部でのレイアウト設計を容易にすることができる。
 次に、図1(B)において、ゲート絶縁膜12上におけるゲート電極13端からSTI領域11端までの間隔に関して、STI領域11の第1端線の曲線部での長手方向における間隔c1を、STI領域11の第1端線の直線部での短手方向の間隔c2よりも狭く設定する。ちなみに、図7に示す比較例では、間隔c1と間隔c2とは同一寸法で設計されている。ゲート絶縁膜12上におけるゲート電極13端からSTI領域11端までの間隔はチャネル領域とp型ドリフト領域5への入り口を形成する領域となるため、主たるチャネル領域となる短手方向においては必要以上に短くすることはできない。
 STI領域11の第1端線の直線部での短手方向においてゲート電極13とSTI領域11の間隔c2を必要以上に短くしすぎた場合は、ショートチャネル効果による閾値電圧(Vt)の低下を招き、また、p型ドリフト領域5への入り口を狭くすることになるため、オン抵抗増加などの電流能力が低下する。一方、曲線部での長手方向ではドレイン電流はほとんど流れない構造であるため、ゲート絶縁膜12上におけるゲート電極13端からSTI領域11端までの間隔を狭くしてもトランジスタ動作に支障はない。そこで、ゲート絶縁膜12上におけるゲート電極13端からSTI領域11端までの長手方向における間隔c1を、短手方向における間隔c2よりも狭く設定する。これにより横型PチャネルMOSトランジスタの長手方向の終端部でのレイアウト設計を容易にすることができる。
 次に、図1(A)に示すように、n型ボディ領域4の外周を示す第2端線の直線部での短手方向における幅f、p型ドリフト領域5の内周を示す第3端線における幅gおよびSTI領域11の内周を示す第1端線の短手方向における幅eの間にはf<g<eの大小関係がある。
 図1(B)では、n型ボディ領域4の長手方向における直線部の終端E点よりもSTI領域11の長手方向における直線部の終端N点の方が、長手方向においてp型ソース領域9に近い位置に配置されている。実際には長手方向においてN点はp型ソース領域9と重なる位置にあり、E点はp型ソース領域9の下端よりも下方に位置している。ここで、長手方向におけるE点とN点との間隔iが、STI領域11の第1端線の直線部における短手方向の幅eとボディ領域の第2端線の直線部における短手方向の幅fとの寸法差の半分、即ち、短手方向における間隔a2よりも長くなるように設定する。
 このことは、p型ドリフト領域5でも同様で、図1(B)では、p型ドリフト領域5の長手方向における直線部の終端J点よりもSTI領域11の長手方向における直線部の終端N点の方が、長手方向においてp型ソース領域9に近い位置に配置されている。実際には長手方向においてN点はp型ソース領域9と重なる位置にあり、J点はp型ソース領域9の下端よりも下方に位置している。ここで、長手方向におけるJ点とN点との間隔jが、STI領域11の第1端線の直線部における短手方向の幅eとp型ドリフト領域5の第3端線の直線部における短手方向の幅gとの寸法差の半分、即ち、短手方向における間隔n2よりも長くなるように設定する。
 このようなレイアウトとすることで、n型ボディ領域4とSTI領域11との交点であるD点およびp型ドリフト領域5とSTI領域11との交点であるA点において、各領域の端線間の成す角度を鋭角にすることを容易に実現できる。
 次に、図1(B)に示すように、n型ボディ領域4の外周を示す第2端線とSTI領域11の内周を示す第1端線との間隔について、n型ボディ領域4の曲線部での長手方向における間隔a1を、直線部の短手方向における間隔a2よりも狭く設定する。短手方向はトランジスタ作時に電流が流れる方向であるため、短手方向の間隔を狭くすると電流能力が損なわれる。一方、長手方向は電流能力への寄与が僅かであるため、耐圧に支障が無ければ長手方向の間隔を狭くしても問題ない。このような構成とすることで、横型PチャネルMOSトランジスタの長手方向の終端部での電界強度を低減できると共に終端部の面積増加を抑制することができる。
 次に、図1(A)に示すように、リング状のゲート電極13の幅寸法に関して、長手方向の幅d1を、短手方向における幅d2よりも狭く設定する。ゲート電極はフィールドプレートとしての役割も兼ねており、STI領域上の幅を拡げる方が空乏層を横方向に拡げる効果があるため電界強度を低減できる。比較例では、電界集中する箇所がSTI領域11端におけるゲート絶縁膜12であったが、本実施形態ではn型ボディ領域4端でSTI領域11になるので酸化膜厚が厚くなる。このためフィールドプレートとしての耐圧は向上するので、その分、フィールドプレートとしての観点から長手方向のゲート電極幅寸法を、短手方向のゲート電極幅よりも狭くすることができる。この結果、長手方向の終端部の面積を抑制することができる。
 次に、図1(A)に示すように、ゲート電極13におけるn型ボディ領域4上方を覆わない領域の寸法に関して、n型ボディ領域4の第2端線の曲線部での長手方向の寸法h1を、n型ボディ領域4の第2端線の直線部での短手方向の寸法h2よりも狭く設定する。この構造については、上記の長手方向および短手方向でのゲート電極幅の設定と同じ理由で同様の効果を奏する。
 尚、本実施形態では、ボディ領域の周囲をSTI領域およびp型ドリフト領域5で包囲するレイアウトを示したが、このようなレイアウトで限定されるものではなく、逆にSTI領域およびドリフト領域の周囲をボディ領域で包囲するレイアウトであっても構わない。
 図4に、本実施形態のレイアウト構造とした横型PチャネルMOSトランジスタのドレインーソース間耐圧の電流―電圧特性と比較例の横型PチャネルMOSトランジスタのドレインーソース間耐圧の電流―電圧特性とを比較した結果を示す。図4の電流―電圧特性から明らかなように、本実施形態の構造での耐圧は150Vとなり、比較例の耐圧である130Vに比べて約20Vも大幅に向上させることが可能となった。
 なお、本実施形態において説明した各レイアウト構造はそれぞれ単独でも効果をもたらすが、それらを適宜組合せた構造とすることでより一層の効果を得ることができる。
 (第2実施形態)
 第1実施形態では、平面視において、横型PチャネルMOSトランジスタのSTI領域11の内周を示す第1端線、n型ボディ領域4の外周を示す第2端線、p型ドリフト領域5内周を示す第3端線の4隅を頂角135°とする直線でつなぐ構造としたが、この部分は直線に限定されるものではなく曲線を用いて円弧状としても構わない。円弧状にした場合の平面図を図5(A)、(B)に示す。
 円弧になっている箇所は、略方形状のn型ボディ領域4の外周端線におけるE点からF点までの間、p型ドリフト領域5の内周端線におけるJ点からK点までの間およびのSTI領域11の内周端線におけるN点からB点までの間である。
 また、n型ボディ領域4の外周端線のC点からE点に至る部分とSTI領域11の内周端線のN点からB点に至る部分とがD点において交差している。
 また、p型ドリフト領域5の内周端線のH点からJ点に至る部分とSTI領域11の内周端線のN点からB点に至る部分とがA点で交差している。
 このようなレイアウト構造とすることで第1実施形態における効果を奏するとともに屈曲部を円弧状にしていることにより、トランジスタ動作時における等電位線の曲率が第1実施形態よりもさらに良化する。
 本実施形態では、各端線の屈曲部全て円弧にしたが、一部について直線で鈍角を頂角とする折れ線にしても構わない。
 なお、第1実施形態で説明した各レイアウト構造の効果およびそれらの組合せによる効果については本実施形態においても同様に成立するものである。
 また、第1実施形態および第2実施形態では、一例として横型PチャネルMOSトランジスタを取り上げて説明したが、これに限定されるものではなく各構成要素の導電型等を入れ替えれば一例として横型NチャネルMOSトランジスタにおいても同様に成立するものである。
 以上、複数の態様に係る半導体装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
 本開示は、高耐圧MOSトランジスタの耐圧向上を図ると共に素子の終端部での面積増加を抑制できるものであり、特に車載デバイスのような目標耐圧100V以上のデバイスに搭載する高耐圧MOSトランジスタにおいて有用である。
1  支持基板
2  埋め込み絶縁層
3  n型半導体層
4  n型ボディ領域
5  p型ドリフト領域
6  n型埋め込み領域
7  p型ドレイン領域
8  pドレイン領域
9  pソース領域
10 nボディ・コンタクト拡散領域
11 絶縁体領域
12 ゲート絶縁膜
13 ゲート電極
14 サイドウォールスペーサ
15 絶縁膜
16 ソース電極
17 ドレイン電極

Claims (13)

  1.  半導体基板の一主面側の上部に埋め込み絶縁膜を介して形成された半導体層と、
     前記半導体層の上部に形成された第1導電型のボディ領域と、
     前記半導体層の上部に、前記ボディ領域から離間して形成された第2導電型のドレイン領域と、
     前記ボディ領域の表面に形成された第2導電型のソース領域と、
     前記半導体層内における前記ドレイン領域と前記ボディ領域との間に形成された第2導電型のドリフト領域と、
     前記半導体層の表面における前記ボディ領域と前記ドレイン領域との間に前記ドリフト領域上と重なるように形成された絶縁体領域と、
     前記半導体層の表面における前記ボディ領域上の一部から前記絶縁体領域の端部まで形成されたゲート絶縁膜と、
     前記ゲート絶縁膜上と前記絶縁体領域上に跨って形成されたゲート電極と、
     前記ソース領域上および前記ドレイン領域上にそれぞれ形成された電極とを備え、
     平面視において、前記ソース領域と前記ドレイン領域は対向する長さが最も長い方向である長手方向に沿って伸長して、前記長手方向と直交する方向である短手方向に並んで配置されており、
     平面視において、前記ボディ領域は前記長手方向に伸長して前記ドリフト領域および前記絶縁体領域によって包囲されるように配置されており、
     前記ボディ領域の前記長手方向の中央部から終端部に向かうに従い、前記絶縁体領域と前記ボディ領域との前記短手方向の間隔が狭くなる半導体装置。
  2.  請求項1に記載の半導体装置において、
     平面視において、前記ボディ領域の前記長手方向の中央部から終端部に向かうに従い、前記絶縁体領域と前記ボディ領域との前記短手方向の間隔が狭くなってゆく先において、前記絶縁体領域と前記ボディ領域とが接触する半導体装置。
  3.  請求項1又は2に記載の半導体装置において、
     平面視において、前記ボディ領域の前記長手方向の中央部から終端部に向かうに従い、前記絶縁体領域が開口している領域の前記短手方向の幅が狭くなることにより、前記絶縁体領域と前記ボディ領域との前記短手方向の間隔が狭くなる半導体装置。
  4.  半導体基板の一主面側の上部に埋め込み絶縁膜を介して形成された半導体層と、
     前記半導体層の上部に形成された第1導電型のボディ領域と、
     前記半導体層の上部に、前記ボディ領域から離間して形成された第2導電型のドレイン領域と、
     前記ボディ領域の表面に形成された第2導電型のソース領域と、
     前記半導体層内における前記ドレイン領域と前記ボディ領域との間に形成された第2導電型のドリフト領域と、
     前記半導体層の表面における前記ボディ領域と前記ドレイン領域との間に形成された絶縁体領域と、
     前記半導体層の表面における前記ボディ領域上の一部から前記絶縁体領域の端部まで形成されたゲート絶縁膜と、
     前記ゲート絶縁膜上と前記絶縁体領域上に跨って形成されたゲート電極と、
     前記ソース領域上および前記ドレイン領域上にそれぞれ形成された電極とを備え、
     平面視において、前記ソース領域と前記ドレイン領域は対向する長さが最も長い方向である長手方向に沿って伸長して、前記長手方向と直交する方向である短手方向に並んで配置されており、
     平面視において、前記ボディ領域と前記絶縁体領域とは前記長手方向に伸長して一方が他方の周囲を取り囲む配置をなすと共に、それぞれの領域端を示す端線は前記ゲート電極下方を通過する前記絶縁体領域の第1端線と前記ボディ領域の第2端線を有し、
     前記第2端線は前記ボディ領域から前記半導体層との間で不純物濃度もしくは導電型が異なる境界線を形成し、
     平面視において、前記第1端線と前記第2端線は共に前記長手方向に沿って対向する直線部と、前記長手方向の直線部の終端間を鈍角の頂角で曲がる折れ線もしくは円弧で結ぶ曲線部を有し、
     前記直線部では、前記ボディ領域の前記第2端線は前記絶縁体領域の前記第1端線よりも前記短手方向において前記ソース領域側に位置する部分を有し、
     前記曲線部では、前記絶縁体領域の前記第1端線は前記ボディ領域の前記第2端線よりも前記長手方向において前記ソース領域側に位置する部分を有し、
     前記の第1端線と前記第2端線は交差点を有しており、
     前記交差点において、前記長手方向へ向かうに従い間隔が狭くなる前記第1端線と前記第2端線によって挟まる角度は鋭角である半導体装置。
  5.  半導体基板の一主面側の上部に埋め込み絶縁膜を介して形成された第1導電型の半導体層と、
     前記半導体層の上部に形成された第1導電型のボディ領域と、
     前記半導体層の上部に、前記ボディ領域から離間して形成された第2導電型のドレイン領域と、
     前記ボディ領域の表面に形成された第2導電型のソース領域と、
     前記半導体層内における前記ドレイン領域と前記ボディ領域との間に形成された第2導電型のドリフト領域と、
     前記半導体層の表面における前記ボディ領域と前記ドレイン領域との間に形成された絶縁体領域と、
     前記半導体層の表面における前記ボディ領域上の一部から前記絶縁体領域の端部まで形成されたゲート絶縁膜と、
     前記ゲート絶縁膜上と前記絶縁体領域上に跨って形成されたゲート電極と、
     前記ソース領域上および前記ドレイン領域上にそれぞれ形成された電極とを備え、
     平面視において、前記ソース領域と前記ドレイン領域は対向する長さが最も長い方向である長手方向に沿って伸長して、前記長手方向と直交する方向である短手方向に並んで配置されており、
     平面視において、前記ドリフト領域と前記絶縁体領域とは前記長手方向に伸長して、前記ボディ領域とは一方が他方の周囲を取り囲む配置をなすと共に、それぞれの領域端を示す端線は前記ゲート電極下方を通過する前記絶縁体領域の第1端線と前記ドリフト領域の第3端線を有し、
     前記第3端線は前記ドリフト領域と前記半導体層との間で導電型が異なる境界線を形成し、
     平面視において、前記第1端線と前記第3端線は共に前記長手方向に沿って対向する直線部と、前記長手方向の直線部の終端間を鈍角の頂角で曲がる折れ線もしくは円弧で結ぶ曲線部を有し、
     前記直線部では、前記ドリフト領域の前記第3端線は前記絶縁体領域の前記第1端線よりも前記短手方向において前記ソース領域側に位置する部分を有し、
     前記曲線部では、前記絶縁体領域の前記第1端線は前記ドリフト領域の前記第3端線よりも前記長手方向において前記ソース領域側に位置する部分を有し、
     前記第1端線と前記第3端線は交差点を有しており、
     前記交差点において、前記長手方向へ向かうに従い間隔が狭くなる前記第1端線と前記第3端線によって挟まる角度は鋭角である半導体装置。
  6.  請求項4又は5に記載の半導体装置において、
     平面視において、前記交差点における前記鋭角の角度は30°以上かつ60°以下である半導体装置。
  7.  請求項4又は5に記載の半導体装置において、
     平面視において、前記ボディ領域と前記ゲート電極とが重畳する間隔は、前記ボディ領域の第2端線の前記曲線部における前記長手方向の間隔の方が、前記ボディ領域の第2端線の前記直線部における前記短手方向の間隔よりも広い半導体装置。
  8.  請求項4~7のいずれか1項に記載の半導体装置において、
     平面視において、前記ゲート絶縁膜上における前記ゲート電極端から前記絶縁体領域端までの間隔は、前記絶縁体領域の第1端線の前記曲線部における前記長手方向の寸法が、前記絶縁体領域の第1端線の前記直線部における前記短手方向の寸法より狭い半導体装置。
  9.  請求項4~8のいずれか1項に記載の半導体装置において、
     平面視において、前記ボディ領域の前記第2端線と前記絶縁体領域の前記第1端線に関し、前記直線部の前記短手方向の幅が太い方の端線の方が、前記長手方向における前記直線部の終端の前記長手方向の位置がソース領域側である半導体装置。
  10.  請求項9に記載の半導体装置において、
     平面視において、前記ボディ領域の前記第2端線における前記直線部の前記短手方向の幅と、前記絶縁体領域の前記第1端線における前記直線部の前記短手方向の幅の寸法差の半分以上、前記長手方向における前記直線部の終端の前記長手方向の位置が前記ソース領域側である半導体装置。
  11.  請求項4~10のいずれか1項に記載の半導体装置において、
     平面視において、前記ボディ領域の前記第2端線もしくは前記ドリフト領域の前記第3端線と前記絶縁体領域の前記第1端線との間隔に関し、前記絶縁体領域の前記第1端線の前記曲線部における前記長手方向の間隔の方が、前記絶縁体領域の前記第1端線の前記直線部における前記短手方向の間隔よりも狭い半導体装置。
  12.  請求項1~11のいずれか1項に記載の半導体装置において、
     平面視において、リング状の前記ゲート電極の幅寸法に関し、前記長手方向の幅寸法が前記短手方向の幅寸法よりも狭い半導体装置。
  13.  請求項1~12のいずれか1項に記載の半導体装置において、
     平面視において、前記ゲート電極における前記ボディ領域の上方を覆わない領域の寸法に関して、前記ボディ領域の第2端線の前記曲線部における前記長手方向の寸法が、前記ボディ領域の第2端線の前記直線部における前記短手方向の寸法よりも狭い半導体装置。
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