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JP3114592B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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Publication number
JP3114592B2
JP3114592B2 JP07297148A JP29714895A JP3114592B2 JP 3114592 B2 JP3114592 B2 JP 3114592B2 JP 07297148 A JP07297148 A JP 07297148A JP 29714895 A JP29714895 A JP 29714895A JP 3114592 B2 JP3114592 B2 JP 3114592B2
Authority
JP
Japan
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well
region
semiconductor layer
type
semiconductor
Prior art date
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Application number
JP07297148A
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Japanese (ja)
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Inventor
喜明 中山
保 村瀬
祥司 水野
浩 前田
眞喜男 飯田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Priority to US08/748,896 priority patent/US6242787B1/en
Priority to DE19647324A priority patent/DE19647324B4/en
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/65Lateral DMOS [LDMOS] FETs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/601Insulated-gate field-effect transistors [IGFET] having lightly-doped drain or source extensions, e.g. LDD IGFETs or DDD IGFETs 
    • H10D30/603Insulated-gate field-effect transistors [IGFET] having lightly-doped drain or source extensions, e.g. LDD IGFETs or DDD IGFETs  having asymmetry in the channel direction, e.g. lateral high-voltage MISFETs having drain offset region or extended drain IGFETs [EDMOS]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D64/20Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions 
    • H10D64/27Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
    • H10D64/311Gate electrodes for field-effect devices
    • H10D64/411Gate electrodes for field-effect devices for FETs
    • H10D64/511Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
    • H10D64/514Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the insulating layers
    • H10D64/516Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the insulating layers the thicknesses being non-uniform

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、表面電界緩和型M
OSトランジスタを有する半導体装置およびその製造方
法に関する。
The present invention relates to a surface electric field relaxation type M
The present invention relates to a semiconductor device having an OS transistor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、NチャンネルLDMOS(Latera
l Diffused MOS)トランジスタ(以下、単にLDMOS
という)として図8に示すものがある。このLDMOS
は、図に示すように、N型基板1にNウェル2が形成さ
れ、このNウェル2内にチャネルPウェル3が形成され
るとともにチャネルPウェル3内にN型拡散層4が形成
され、またNウェル2内にN型拡散層5が形成されてい
る。基板表面にはゲート酸化膜6を介してゲート電極7
が形成されており、ゲート電極7直下のチャネルPウェ
ル3の表面領域にはチャネル領域8が形成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, N-channel LDMOS (Latera)
l Diffused MOS transistor (hereinafter simply LDMOS)
FIG. 8). This LDMOS
As shown in the figure, an N well 2 is formed in an N type substrate 1, a channel P well 3 is formed in the N well 2, and an N type diffusion layer 4 is formed in the channel P well 3. Further, an N-type diffusion layer 5 is formed in the N well 2. A gate electrode 7 is formed on the substrate surface via a gate oxide film 6.
Is formed, and a channel region 8 is formed in a surface region of the channel P well 3 immediately below the gate electrode 7.

【0003】そして、N型拡散層4をソース領域、N型
拡散層5をドレイン領域とし、LOCOS酸化膜9下の
Nウェル2をドリフト領域としている。なお、10、1
1はそれぞれソース電極、ドレイン電極であり、12は
チャネルPウェル3の電位を取るための拡散層、13は
層間絶縁膜である。このようなLDMOSにおいて、オ
ン抵抗を小さくして電流を流しやすくするために、Nウ
ェル2の濃度を高くすると、ドリフト領域で空乏層が拡
大しにくくなり高耐圧を得ることができなくなる。逆
に、Nウェル2の濃度を低くすると、高耐圧化を図るこ
とができる反面、電流が流れにくくなりオン抵抗が大き
くなるという問題がある。
The N-type diffusion layer 4 is used as a source region, the N-type diffusion layer 5 is used as a drain region, and the N well 2 below the LOCOS oxide film 9 is used as a drift region. In addition, 10, 1
1 is a source electrode and a drain electrode, 12 is a diffusion layer for taking the potential of the channel P well 3, and 13 is an interlayer insulating film. In such an LDMOS, if the concentration of the N-well 2 is increased in order to reduce the on-resistance and facilitate the flow of current, the depletion layer is less likely to expand in the drift region and a high breakdown voltage cannot be obtained. Conversely, if the concentration of the N-well 2 is reduced, a higher breakdown voltage can be achieved, but there is a problem that a current does not easily flow and the on-resistance increases.

【0004】そこで、このような問題を解決するものと
して、特公昭59ー24550号公報および特開平5ー
267652号公報に示すものがある。このものの概略
構成を図9に示す。このものは、P型基板14にNウェ
ル2を形成したものである。この場合、Nウェル2を拡
散形成すると、Nウェル2表面での濃度が高くなり、N
ウェル2表面での電流が流れやすくなるとともに、Nウ
ェル2全体で空乏層が広がりやすくなるため、高耐圧化
を図ることができる。このようなLDMOSは表面電界
緩和型(RESURF)LDMOSと呼ばれるもので、
Nウェル2のドリフト領域のドーパント濃度は、上記公
報に記載されているような、いわゆるRESURF条件
を満たすように設定されている。
In order to solve such a problem, Japanese Patent Publication No. 59-24550 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-267652 have been proposed. FIG. 9 shows a schematic configuration of this device. This is obtained by forming an N well 2 in a P-type substrate 14. In this case, if the N well 2 is formed by diffusion, the concentration on the surface of the N well 2 increases,
Since the current easily flows on the surface of the well 2 and the depletion layer easily spreads over the entire N well 2, the withstand voltage can be increased. Such an LDMOS is called a surface electric field relaxation type (RESURF) LDMOS.
The dopant concentration of the drift region of the N well 2 is set so as to satisfy the so-called RESURF condition as described in the above publication.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記表面電界緩和型L
DMOSにおいては、ソース電極10とP型基板14と
が電気的に接続されて構成されている。このため、図1
0に示すように、ドレイン電極11にコイル等のL負荷
15を接続してL負荷15を駆動する場合、ゲート電極
7に印加する電圧をオフにすると、L負荷15の逆起電
圧がドレイン電極11に印加される。この逆起電圧は、
しばしば非常に高い電圧となることがある。
The above-mentioned surface electric field relaxation type L
In the DMOS, the source electrode 10 and the P-type substrate 14 are electrically connected. Therefore, FIG.
As shown in FIG. 0, when the L load 15 such as a coil is connected to the drain electrode 11 to drive the L load 15, when the voltage applied to the gate electrode 7 is turned off, the back electromotive force of the L load 15 decreases. 11 is applied. This back electromotive voltage is
Often very high voltages can occur.

【0006】この場合、上記した表面電界緩和型LDM
OSでは、その逆起電圧に対する電流逃避経路が考慮さ
れていないため、逆起電圧印加時に、チャネルPウェル
3とNウェル2間のPN接合がブレイクダウンし、チャ
ネルPウェル3からP+ 拡散層12を介してソース電極
10に電流が流れることにより、チャネルPウェル3の
電位がN型拡散層4の電位よりも上昇することで、N型
拡散層4をエミッタ、チャネルPウェル3をベース、N
ウェル2をコレクタとする寄生トランジスタが動作して
しまい、狭い領域にて矢印方向に大電流が流れる。従っ
て、この狭い領域に大電流が流れるため、素子が発熱し
やすくなり、逆起電圧が小さくてもチャネル形成部分で
素子破壊が生じる。よって、素子の破壊耐量が低下して
しまう。
In this case, the above-described surface electric field relaxation type LDM
In the OS, since a current escape path for the back electromotive voltage is not taken into consideration, the PN junction between the channel P well 3 and the N well 2 breaks down when the back electromotive voltage is applied, and the P + diffusion layer When a current flows through the source electrode 10 through the source electrode 12, the potential of the channel P-well 3 rises above the potential of the N-type diffusion layer 4. N
A parasitic transistor having the well 2 as a collector operates, and a large current flows in a narrow area in the direction of the arrow. Therefore, a large current flows in this narrow region, so that the element tends to generate heat, and even if the back electromotive voltage is small, the element is destroyed in the channel forming portion. Therefore, the breakdown strength of the element is reduced.

【0007】本発明は上記問題に鑑みたもので、表面電
界緩和型LDMOSにおいて、ドレインに逆起電圧のよ
うな電圧が印加された場合でも、チャネル形成部分での
素子破壊を防止することを第1の目的とする。また、上
記した表面電界緩和型LDMOSは、P型基板14上に
形成される。従って、PNPトランジスタより電流特性
のよいV−NPNトランジスタ(以下、単にNPNTr
という)と上記表面電界緩和型LDMOSとを同一基板
上に形成しようとすると、NPNTrにおけるコレクタ
層をなすN層が深く形成されているため、両者を同一基
板上に形成することができないという問題がある。この
場合、図8に示す構造のLDMOSを用いればNPNT
rと同一基板上に形成することができるが、上述したよ
うにLDMOSにおいて高耐圧、オン抵抗の両立を図る
ことができない。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to prevent element breakdown at a channel forming portion in a surface electric field relaxation type LDMOS even when a voltage such as a back electromotive voltage is applied to a drain. This is the purpose of 1. The above-described surface electric field relaxation type LDMOS is formed on a P-type substrate 14. Accordingly, a V-NPN transistor having better current characteristics than a PNP transistor (hereinafter simply referred to as NPNTr)
) And the surface electric field relaxation type LDMOS are formed on the same substrate, there is a problem that the N layer which forms the collector layer of the NPN Tr is formed deeply, so that both cannot be formed on the same substrate. is there. In this case, if the LDMOS having the structure shown in FIG.
r can be formed on the same substrate, but it is not possible to achieve both high breakdown voltage and on-resistance in the LDMOS as described above.

【0008】本発明は、表面電界緩和型LDMOSとN
PNTrを同一基板上に形成することを第2の目的とす
る。
The present invention relates to a surface electric field relaxation type LDMOS and NMOS.
A second object is to form a PNTr on the same substrate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るため、請求項1に記載の発明においては、第1導電型
の半導体層(1)に、第2導電型の第1ウェル(16)
が形成されるとともにこの第1ウェル(16)内に第1
ウェル(16)よりも浅く第1導電型の第2ウェル
(2)が形成されており、前記第2ウェル(2)内にソ
ース領域(4)、チャネル領域(8)およびドレイン領
域(5)が形成され、さらに前記チャネル領域(8)上
にゲート電極(7)が形成されて、前記第2ウェル
(2)をドリフト領域とした表面電界緩和型のMOSト
ランジスタが構成されてなる半導体装置であって、前記
ソース領域(4)と前記半導体層(1)とが同電位に設
定されており、前記MOSトランジスタを非作動状態と
する電圧が前記ゲート電極(7)に印加され前記ドレイ
ン領域(5)に所定電圧以上の高電圧が印加された時
に、前記第2ウェル(2)から前記第1ウェル(16)
および前記半導体層(1)を介して電流経路が形成され
ることを特徴としている。
In order to achieve the first object, according to the first aspect of the present invention, a first conductive type semiconductor layer (1) is provided in a first conductive type well (2). 16)
Are formed and the first well (16) is formed in the first well (16).
A second well (2) of the first conductivity type is formed shallower than the well (16), and a source region (4), a channel region (8) and a drain region (5) are formed in the second well (2). And a gate electrode (7) is formed on the channel region (8) to form a surface electric field relaxation type MOS transistor using the second well (2) as a drift region. And said
The source region (4) and the semiconductor layer (1) are set at the same potential.
When a voltage that renders the MOS transistor inactive is applied to the gate electrode (7) and a high voltage equal to or higher than a predetermined voltage is applied to the drain region (5), the second well (2) ) To said first well (16)
And a current path is formed via the semiconductor layer (1).

【0010】請求項2に記載の発明では、請求項に記
載の半導体装置において、前記第2ウェル(2)、前記
第1ウェル(16)および前記半導体層(1)間に寄生
バイポーラトランジスタ(18)が形成され、この寄生
バイポーラトランジスタ(18)により前記電流経路が
形成されることを特徴としている。
[0010] In the invention described in claim 2, in the semiconductor device according to claim 1, wherein the second well (2), said first well (16) and said semiconductor layer (1) the parasitic bipolar transistor between ( 18) is formed, and the current path is formed by the parasitic bipolar transistor (18).

【0011】請求項に記載の発明では、請求項に記
載の半導体装置において、前記第2ウェル(2)と前記
半導体層(1)間がパンチスルーして前記電流経路が形
成されることを特徴としている。請求項に記載の発明
では、請求項1乃至のいずれか1つに記載の半導体装
置において、前記チャネル領域(8)は、前記第2ウェ
ル(2)内に形成された第2導電型のチャネルウェル
(3)の前記ゲート電極(7)直下の表面領域に形成さ
れており、さらに前記ソース領域(4)を含んで前記第
1ウェルに到達するベース(17)が形成されているこ
とを特徴としている。請求項5に記載の発明では、第1
導電型の半導体層(1)に、第2導電型の第1ウェル
(16)が形成されるとともにこの第1ウェル(16)
内に第1ウェル(16)よりも浅く第1導電型の第2ウ
ェル(2)が形成されており、 前記第2ウェル(2)内
にソース領域(4)、チャネル領域(8)およびドレイ
ン領域(5)が形成され、さらに前記チャネル領域
(8)上にゲート電極(7)が形成されて、前記第2ウ
ェル(2)をドリフト領域とした表面電界緩和型のMO
Sトランジスタが構成されてなる半導体装置であって、
前記チャネル領域(8)は、前記第2ウェル(2)内に
形成された第2導電型のチャネルウェル(3)の前記ゲ
ート電極(7)直下の表面領域に形成されており、さら
に前記ソース領域(4)を含んで前記第1ウェル(1
6)に到達するように第2導電型のベース(17)が形
成されており、 前記MOSトランジスタを非作動状態と
する電圧が前記ゲート電極(7)に印加され前記ドレイ
ン領域(5)に所定電圧以上の高電圧が印加された時
に、前記第2ウェル(2)から前記第1ウェル(16)
および前記半導体層(1)を介して電流が流れるととも
に、前記第1ウェル(16)から前記ベース(17)を
介して電流が流れるようになっていることを特徴として
いる。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect , the current path is formed by punching through between the second well (2) and the semiconductor layer (1). It is characterized by. According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, the channel region (8) includes the second wafer.
Channel well of the second conductivity type formed in the channel (2)
(3) formed in a surface region immediately below the gate electrode (7);
And a base (17) reaching the first well including the source region (4) is formed. According to the invention described in claim 5, the first
A first well of a second conductivity type is formed in a semiconductor layer (1) of a conductivity type.
(16) is formed and the first well (16) is formed.
The second well of the first conductivity type is shallower than the first well (16).
A well (2) is formed in the second well (2).
Source region (4), channel region (8) and drain
Channel region (5) is formed, and the channel region is further formed.
(8) A gate electrode (7) is formed on the second wafer.
Surface electric field relaxation type MO with well (2) as drift region
A semiconductor device comprising an S transistor,
The channel region (8) is formed in the second well (2).
The gate of the formed second conductivity type channel well (3)
Is formed in the surface area directly below the gate electrode (7).
And the first well (1) including the source region (4).
The base (17) of the second conductivity type is shaped so as to reach 6).
And the MOS transistor is brought into a non-operation state.
Voltage applied to the gate electrode (7) and the drain
When a high voltage higher than a predetermined voltage is applied to the application region (5)
The second well (2) to the first well (16)
And a current flows through the semiconductor layer (1).
And the base (17) from the first well (16).
Characterized by the fact that the current flows through
I have.

【0012】請求項6に記載の発明においては、ソース
領域(4)、チャネル領域(8)およびドレイン領域
(5)を有し、さらに前記チャネル領域上にゲート電極
(7)が形成されており、前記チャネル領域および前記
ドレイン領域(5)間にドリフト領域が形成されてなる
MOSトランジスタを有する半導体装置であって、第1
導電型の半導体層(1)に、第2導電型の第1ウェル
(16)が形成されるとともにこの第1ウェル(16)
内に第1ウェル(16)よりも浅く第1導電型の第2ウ
ェル(2)が形成され、少なくともこの第2ウェル
(2)内に前記ドリフト領域および前記ドレイン領域
(5)が形成されており、さらに前記ソース領域(4)
と前記半導体層(1)とが同電位に設定されていること
を特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, the semiconductor device has a source region (4), a channel region (8), and a drain region (5), and a gate electrode (7) is formed on the channel region. A semiconductor device having a MOS transistor in which a drift region is formed between the channel region and the drain region (5);
A first well (16) of the second conductivity type is formed in the semiconductor layer (1) of the conductivity type, and the first well (16) is formed.
A second well (2) of a first conductivity type shallower than the first well (16) is formed therein, and at least the drift region and the drain region (5) are formed in the second well (2). And the source region (4)
And the semiconductor layer (1) is set to the same potential.

【0013】請求項7に記載の発明では、第1導電型の
第1半導体層(21a)に、第2導電型の第1ウェル
(16)が形成されるとともにこの第1ウェル(16)
内に第1ウェル(16)よりも浅く第1導電型の第2ウ
ェル(2)が形成されており、 前記第2ウェル(2)内
にソース領域(4)、チャネル領域(8)およびドレイ
ン領域(5)が形成され、さらに前記チャネル領域
(8)上にゲート電極(7)が形成されて、前記第2ウ
ェル(2)をドリフト領域とした表面電界緩和型のMO
Sトランジスタが構成され、 前記MOSトランジスタに
よりL負荷を駆動する半導体装置であって、 前記第1半
導体層(21a)の下に前記第1半導体層(21a)よ
り高濃度で第1導電型の第2半導体層(21b)が配置
され、さらに基板表面から前記第2半導体層(21b)
に至るように前記第1半導体層(21a)より高濃度で
第1導電型のディープ層(26)が形成されており、
記MOSトランジスタを非作動状態とする電圧が前記ゲ
ート電極(7)に印加されて前記L負荷が逆起電圧を発
生したときに、前記第1ウェル(16)、前記第1半導
体層(21a)、前記第2半導体層(21b)および前
記ディープ層(26)を介する電流経路が形成されるこ
とを特徴としている。また、上記第2の目的を達成する
ため、請求項に記載の発明においては、N型の第1半
導体層(21a)が第1、第2の素子領域に分離されて
おり、第1の素子領域に表面電界緩和型のMOSトラン
ジスタ(LDMOS)が形成され、前記第2の素子領域
に前記第1半導体層(21a)をコレクタ層としてバイ
ポーラトランジスタ(NPNTr)が形成されている半
導体装置であって、前記第1の素子領域において、前記
第1半導体層(21a)に、P型の第1ウェル(16)
が形成されるとともにこの第1ウェル内(16)に第1
ウェル(16)よりも浅くN型の第2ウェル(2)が形
成されており、前記第2ウェル(2)内にソース領域
(4)、チャネル領域(8)およびドレイン領域(5)
が形成され、さらに前記チャネル領域(8)上にゲート
電極(7)が形成されて、前記第2ウェル(2)をドリ
フト領域とした前記表面電界緩和型のMOSトランジス
タが形成されており、 前記第1半導体層(21a)の下
にN型の第2半導体層(21b)が配置され、さらに基
板表面から前記第2半導体層(21b)に至るN型のデ
ィープ層(26)が形成されており、このディープ層
(26)および前記第2半導体層(21b)による電位
設定にて、前記ソース領域(4)と前記第1半導体層
(21a)が同電位とされていることを特徴としてい
る。
According to the invention described in claim 7, the first conductivity type is
A first well of the second conductivity type is formed in the first semiconductor layer (21a).
(16) is formed and the first well (16) is formed.
The second well of the first conductivity type is shallower than the first well (16).
A well (2) is formed in the second well (2).
Source region (4), channel region (8) and drain
Channel region (5) is formed, and the channel region is further formed.
(8) A gate electrode (7) is formed on the second wafer.
Surface electric field relaxation type MO with well (2) as drift region
An S transistor is formed, and the MOS transistor
A semiconductor device for driving an L load, wherein the first half
The first semiconductor layer (21a) is located below the conductor layer (21a).
The second semiconductor layer (21b) of the first conductivity type is disposed at a higher concentration.
And the second semiconductor layer (21b) from the substrate surface.
At a higher concentration than the first semiconductor layer (21a).
Deep layer of the first conductivity type (26) are formed, prior to
The voltage for deactivating the MOS transistor is applied to the gate.
The L load generates a back electromotive force when applied to the gate electrode (7).
The first well (16), the first semiconductor
Body layer (21a), said second semiconductor layer (21b) and
A current path through the deep layer (26) is formed.
It is characterized by. In order to achieve the second object, in the invention according to claim 8 , the N-type first semiconductor layer (21a) is separated into first and second element regions, A semiconductor device in which a surface electric field relaxation type MOS transistor (LDMOS) is formed in an element region, and a bipolar transistor (NPNTr) is formed in the second element region using the first semiconductor layer (21a) as a collector layer. In the first element region, a P-type first well (16) is formed in the first semiconductor layer (21a).
Are formed and the first well (16) is formed in the first well (16).
An N-type second well (2) shallower than the well (16) is formed, and a source region (4), a channel region (8) and a drain region (5) are formed in the second well (2).
There is formed, further wherein the gate electrode on the channel region (8) (7) is formed, being the said surface field relaxation type MOS transistor in which the second well (2) and a drift region is formed, and the Under the first semiconductor layer (21a)
An N-type second semiconductor layer (21b) is disposed on
N-type data from the plate surface to the second semiconductor layer (21b)
And a deep layer (26) is formed.
(26) and the potential due to the second semiconductor layer (21b)
By setting, the source region (4) and the first semiconductor layer
(21a) is characterized by having the same potential .

【0014】[0014]

【0015】請求項9に記載の発明においては、N型の
第2半導体層(21b)上にN型の第1半導体層(21
a)が形成され前記第1半導体層(21a)より前記第
2半導体層(21b)が高濃度になっている半導体基板
に、素子分離された第1、第2の素子領域を形成し、第
1の素子領域に表面電界緩和型のMOSトランジスタ
(LDMOS)を形成し、前記第2の素子領域にバイポ
ーラトランジスタ(NPNTr)を形成する半導体装置
の製造方法であって、前記第1の素子領域において、
板表面から前記第2半導体層(21b)に至るように、
前記第1半導体層(21a)より高濃度のN型のディー
プ層を形成し、 そして、前記半導体層(21a)に、P
型の第1ウェル(16)およびN型の第2ウェル(2)
を形成するためのイオン注入を行い、同時拡散させるこ
とにより、前記第1ウェル(16)を形成するとともに
この第1ウェル(16)内に第1ウェル(16)よりも
浅く前記第2ウェル(2)を形成し、この後、前記第2
ウェル(2)内にソース領域(4)、チャネル領域
(8)およびドレイン領域(5)を形成するとととも
に、前記チャネル領域(8)上にゲート電極(7)を形
成して、前記第2ウェル(2)をドリフト領域とした前
記MOSトランジスタ(LDMOS)を形成し、また、
前記第2の素子領域においては、前記第1半導体層(2
1a)をコレクタ層としてバイポーラトランジスタ(N
PNTr)を形成することを特徴としている。
According to the ninth aspect of the present invention, the N-type
An N-type first semiconductor layer (21) is formed on the second semiconductor layer (21b).
a) is formed and the first semiconductor layer (21a) is
2. A semiconductor substrate in which the semiconductor layer (21b) has a high concentration
Forming first and second element regions separated from each other, forming a surface electric field relaxation type MOS transistor (LDMOS) in the first element region, and forming a bipolar transistor (NPNTr) in the second element region. to form a method for manufacturing a semiconductor device, in the first element region, group
From the plate surface to the second semiconductor layer (21b),
An N-type deice having a higher concentration than the first semiconductor layer (21a).
And forming a semiconductor layer (21a) on the semiconductor layer (21a).
First well of mold (16) and second well of N mold (2)
Is implanted and simultaneously diffused to form the first well (16), and the second well (16) is shallower in the first well (16) than the first well (16). 2), and then the second
Forming a source region (4), a channel region (8) and a drain region (5) in the well (2), and forming a gate electrode (7) on the channel region (8); Forming the MOS transistor (LDMOS) having (2) as a drift region;
In the second element region, the first semiconductor layer (2
1a) as a collector layer and a bipolar transistor (N
(PNTr).

【0016】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。請求項1乃至6に記載の発明によれば、第1導
電型の半導体層に第2導電型の第1ウェルと第1導電型
の第2ウェルが形成された2重ウェル構造を有し、この
第2ウェル内にMOSトランジスタのドリフト領域とド
レイン領域が形成されている。
The reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with the concrete means described in the embodiments described later. According to the first to sixth aspects of the present invention, the semiconductor device has a double well structure in which a first well of the second conductivity type and a second well of the first conductivity type are formed in the semiconductor layer of the first conductivity type. The drift region and the drain region of the MOS transistor are formed in the second well.

【0017】ここで、ドレイン領域に逆起電圧が印加さ
れたような場合には、第2ウェルから第1ウェルおよび
半導体層を介して、面積の広い領域にて電流経路が形成
される。従って、そのような逆起電圧が印加された場合
でも、上記電流経路の確保により、チャネル形成部分で
の素子破壊を防止することができる。また、請求項7、
8に記載の発明によれば、N型の半導体層にP型の第1
ウェルとN型の第2ウェルが形成された2重ウェル構造
を有して表面電界緩和型MOSトランジスタを構成して
いるから、N型の半導体層をコレクタ層とするNPNT
rと同一基板上に形成することができる。
Here, when a back electromotive voltage is applied to the drain region, a current path is formed in a large area from the second well through the first well and the semiconductor layer. Therefore, even if such a back electromotive voltage is applied, the destruction of the element in the channel forming portion can be prevented by securing the current path. Claim 7,
According to the invention described in Item 8, the P-type first semiconductor layer is formed on the N-type semiconductor layer.
Since the surface electric field relaxation type MOS transistor has a double well structure in which a well and an N-type second well are formed, NPNT having an N-type semiconductor layer as a collector layer
r can be formed on the same substrate.

【0018】請求項9に記載の発明によれば、そのよう
な表面電界緩和側MOSトランジタとNPNTrとを同
一基板上に形成する製造方法であって、第1、第2のウ
ェルを同時拡散により形成するようにしているから、マ
スク1枚で第1、第2のウェルを形成することができ
る。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a manufacturing method of forming such a MOS transistor and a NPN Tr on the surface electric field reduction side on the same substrate, wherein the first and second wells are simultaneously diffused. Since it is formed, the first and second wells can be formed with one mask.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施例に
ついて説明する。図1に本発明の一実施例を示す表面電
界緩和型LDMOSの断面構成を示す。この図1に示す
ように、本実施例においては、N型基板1にPウェル1
6を形成し、その中にNウェル2を形成する2重ウェル
構造としており、さらにソース電極10とN型基板1と
が同電位になるように構成されている。なお、Nウェル
2のドリフト領域は、いわゆるRESURF条件を満た
すようにドーパント濃度が設定されている。また、図中
の符号で図8、図9に示すものと同一のものは、同一も
しくは均等の構成を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 shows a sectional configuration of a surface electric field relaxation type LDMOS showing an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a P well 1 is provided in an N-type substrate 1.
6 and a double well structure in which an N well 2 is formed. Further, the source electrode 10 and the N-type substrate 1 are configured to have the same potential. The dopant concentration of the drift region of the N well 2 is set so as to satisfy the so-called RESURF condition. Further, the same reference numerals as those shown in FIGS. 8 and 9 indicate the same or equivalent configurations.

【0020】図1に示す表面電界緩和型LDMOSは、
高耐圧および低オン抵抗の本来の効果を有するととも
に、ドレイン電極11にL負荷が接続された場合の逆起
電圧印加時のチャネル形成部分の破壊を防止することが
できるものである。この点につき図2を用いて説明す
る。ドレイン電極11にL負荷15が接続されている場
合、ゲート電極7に印加される電圧を低下させてスイッ
チオフした時、ドレイン電極11に逆起電圧が印加され
る。ここで、Nウェル2とPウェル16との間に形成さ
れる寄生ダイオードVZ1と、Nウェル2とチャネルP
ウェル3との間に形成される寄生ダイオードVZ2とが
あるが、Nウェル2内の電位上昇により、寄生ダイオー
ドVZ1が先にブレークダウンする。
The surface electric field relaxation type LDMOS shown in FIG.
This has the essential effects of high withstand voltage and low on-resistance, and can prevent destruction of a channel forming portion when a back electromotive voltage is applied when an L load is connected to the drain electrode 11. This will be described with reference to FIG. When the L load 15 is connected to the drain electrode 11, when the voltage applied to the gate electrode 7 is reduced to switch off, a back electromotive voltage is applied to the drain electrode 11. Here, the parasitic diode VZ1 formed between the N well 2 and the P well 16, the N well 2 and the channel P
Although there is a parasitic diode VZ2 formed between the N-well 2 and the well 3, the parasitic diode VZ1 breaks down first due to a rise in the potential in the N-well 2.

【0021】すなわち、上記のような逆起電圧が印加さ
れると、Nウェル2とPウェル16における電位分布は
図3に示すようになり、ドレイン領域5からソース領域
4方向への横方向に比べて基板方向への縦方向に電位勾
配が急になっており、これにより寄生ダイオードVZ1
が先にブレークダウンする。この場合、Pウェル16で
の抵抗R2によりPウェル16内の電圧が上昇してい
き、Pウェル16とN型基板1間の寄生ダイオードVZ
3がオンし、Nウェル2とPウェル16とN型基板1に
よる寄生バイポーラトランジスタ18がオンして、面積
の広い基板方向に電流が流れるため、電流を分散するこ
とができ、従って、電流が流れることによる発熱を抑制
できる。これによって、破壊耐量の低いチャネル形成部
分での素子の破壊を防止でき、素子の破壊耐量を向上さ
せることができる。
That is, when the back electromotive voltage as described above is applied, the potential distribution in the N well 2 and the P well 16 becomes as shown in FIG. 3, and the potential distribution in the lateral direction from the drain region 5 to the source region 4 is obtained. The potential gradient in the vertical direction toward the substrate is steeper than that in the vertical direction.
Breaks down first. In this case, the voltage in P-well 16 increases due to resistance R2 in P-well 16, and parasitic diode VZ between P-well 16 and N-type substrate 1 is increased.
3 is turned on, the parasitic bipolar transistor 18 formed by the N well 2, the P well 16 and the N-type substrate 1 is turned on, and current flows in the direction of the substrate having a large area, so that the current can be dispersed. Heat generation due to flowing can be suppressed. Thus, destruction of the element in a channel formation portion having a low withstand voltage can be prevented, and the withstand voltage of the element can be improved.

【0022】また、ソース領域4を含んでPウェル16
に達するベース17が設けられており、Pウェル16か
らソース側に電流Iを流すようにしている。このことに
よりチャネル形成部分には電流が一層流れにくくなる。
なお、基板方向への電流経路により十分な電流を流すこ
とができる場合には、ベース17はなくてもよい。な
お、上記構成においては、寄生バイポーラトランジスタ
18により基板方向に電流を流すようにするものを示し
たが、Pウェル16が基板方向に十分薄く形成されてい
る場合には、寄生バイポーラ動作でなく、パンチスルー
により基板方向に電流を流すことができる。
The P well 16 including the source region 4
Is provided, and a current I flows from the P well 16 to the source side. This makes it more difficult for a current to flow through the channel forming portion.
If a sufficient current can flow through the current path toward the substrate, the base 17 may be omitted. In the above configuration, the parasitic bipolar transistor 18 allows a current to flow in the direction of the substrate. However, when the P-well 16 is formed sufficiently thin in the direction of the substrate, the parasitic bipolar operation is not performed. A current can flow in the direction of the substrate by punch-through.

【0023】次に、上記した表面電界緩和型LDMOS
をCMOSおよびNPNTrとともに、同一基板上に形
成した構成を図4に示す。この図4に示すものは、SO
I(Silicon On Insulator)構造としたものである。す
なわち、N+ 基板21b上にN- 層(図1のN型基板1
に相当する層)21aを形成したN型基板21とP型基
板20とをSiO2 等の絶縁膜22を介して貼り合わせ
た貼り合わせ基板に、トレンチ溝23を形成するととも
にその溝内に酸化膜を形成して、素子分離された複数の
素子領域を形成し、それぞれの素子領域にLDMOS、
CMOS、NPNTrを形成している。
Next, the above-mentioned surface electric field relaxation type LDMOS
Is formed on the same substrate together with CMOS and NPN Tr in FIG. The one shown in FIG.
It has an I (Silicon On Insulator) structure. Ie, N on N + substrate 21b - layer (N-type substrate 1 of FIG. 1
A trench groove 23 is formed on a bonded substrate obtained by bonding an N-type substrate 21 and a P-type substrate 20 on which an a) is formed via an insulating film 22 such as SiO 2 , and oxidation is performed in the groove. A film is formed, a plurality of device regions separated from each other are formed, and LDMOS,
CMOS and NPN Tr are formed.

【0024】この図4に示すものの製造方法を、図5、
図6に示す工程図を基に説明する。まず、上記した貼り
合わせ基板を用意し、それにトレンチ溝23を形成する
とともに、その溝内に酸化膜を形成し、さらに多結晶シ
リコン24を埋設する。なお、この状態ではN型基板2
1表面に酸化膜25が形成されている。そして、図5
(A)に示すように、LDMOSの形成領域にディープ
+ 層26を形成し、その後、Pウェル16、Nウェル
2を形成するためのイオン注入を行い、それらを同時拡
散させる。この場合、Pウェルにはボロン(B)、Nウ
ェルには砒素(As)を用い、両者の拡散係数の相違に
より、Pウェルを深く、Nウェルを浅く形成する。この
工程においては、ボロンと砒素の同時拡散を行っている
ため、それに必要なマスクを1枚のみとすることができ
る。
The method for manufacturing the structure shown in FIG.
This will be described with reference to the process chart shown in FIG. First, the above-mentioned bonded substrate is prepared, a trench groove 23 is formed therein, an oxide film is formed in the groove, and polycrystalline silicon 24 is buried. In this state, the N-type substrate 2
An oxide film 25 is formed on one surface. And FIG.
As shown in FIG. 1A, a deep N + layer 26 is formed in an LDMOS formation region, and thereafter, ion implantation for forming a P well 16 and an N well 2 is performed, and these are simultaneously diffused. In this case, boron (B) is used for the P well and arsenic (As) is used for the N well, and the P well is formed deep and the N well is formed shallow due to the difference in diffusion coefficient between the two. In this step, boron and arsenic are simultaneously diffused, so that only one mask is required.

【0025】なお、上記イオン注入において、ボロンの
ドーズ量は3×1012〜1×1013原子/cm2 であ
り、砒素のドーズ量は3×1012〜1×1013原子/c
2 である。また、注入したイオンを拡散させる場合、
1200℃で約600分程度のドライブインを行う。な
お、RESURF構造の条件としては、Nウェル層2の
表面からPウェル層16とのPN接合までの深さ方向の
不純物濃度が、数式1で示す関係になる必要がある。
[0025] In the above ion implantation, the boron dose is 3 × 10 12 ~1 × 10 13 atoms / cm 2, the dose of arsenic is 3 × 10 12 ~1 × 10 13 atoms / c
m 2 . When diffusing implanted ions,
Drive-in is performed at 1200 ° C. for about 600 minutes. Note that as a condition of the RESURF structure, the impurity concentration in the depth direction from the surface of the N-well layer 2 to the PN junction with the P-well layer 16 needs to satisfy the relationship shown in Expression 1.

【0026】[0026]

【数1】 (Equation 1)

【0027】ここで、Nd (x)は、単位体積当たりの
不純物濃度を表し、xは深さを表し、xj は、Nウェル
層2とPウェル層16とのPN接合深さを表す。次に、
図5(B)に示すように、CMOSの形成領域にPウェ
ル27、Nウェル28を形成するためのイオン注入を行
い、拡散させる。その後、図5(C)に示すように、N
PNTrの形成領域にイオン注入を行い、ドライブイン
してベース28を形成する。この時、必要であればLD
MOS領域にも同様にしてベース17を形成する。
Here, N d (x) represents an impurity concentration per unit volume, x represents a depth, and x j represents a PN junction depth between the N well layer 2 and the P well layer 16. . next,
As shown in FIG. 5B, ion implantation for forming a P-well 27 and an N-well 28 is performed in a CMOS formation region and diffused. Thereafter, as shown in FIG.
Ions are implanted into the formation region of the PNTr, and drive-in is performed to form the base 28. At this time, if necessary, LD
The base 17 is similarly formed in the MOS region.

【0028】次に、図6(A)に示すように、LOCO
S酸化を行う。この工程により、LDMOSの形成領域
にLOCOS酸化膜9が形成される。この後、LDMO
Sのゲート酸化膜6を形成するために、図6(B)に示
すように、基板表面の酸化を行う。そして、基板表面に
Poly Siを形成し、リンをドープした後、フォト
エッチングしてパターニングを行い、図6(C)に示す
ように、LDMOSのゲート電極7を形成する。
Next, as shown in FIG.
Perform S oxidation. By this step, the LOCOS oxide film 9 is formed in the LDMOS formation region. After this, LDMO
As shown in FIG. 6B , the gate oxide film 6 of S is formed .
As described above, the surface of the substrate is oxidized. Then, Poly Si is formed on the surface of the substrate, and after phosphorus is doped, patterning is performed by photoetching, and the pattern is formed as shown in FIG.
Thus, the gate electrode 7 of the LDMOS is formed.

【0029】この後は、通常の素子形成工程により、L
DMOS、CMOS、NPNTrを順次形成していき、
最終的に図4に示すものを構成する。なお、LDMOS
の形成領域においては、ゲートをマスクとしてNウェル
2内にチャネルPウェル8およびソース領域4を拡散形
成する。上記の製造方法により、LOCOS酸化膜9の
長さを2μmとし、Pウェル16の最表面濃度を8×1
15〜2×1016/cm3 、Nウェル2の最表面濃度を
3×1016〜6×1016/cm3 、Nウェル2の深さを
1.5〜2.0μm程度とした表面電界緩和型LDMO
Sを形成した。その場合、ソース、ドレイン間の耐圧を
70〜80V程度、Nウェル2ーPウェル16間の耐圧
を65V程度とすることができた。
Thereafter, L is formed by a normal element forming process.
DMOS, CMOS, NPNTr are sequentially formed,
Finally, the structure shown in FIG. 4 is formed. Note that LDMOS
In the formation region, channel P well 8 and source region 4 are diffused and formed in N well 2 using the gate as a mask. According to the above manufacturing method, the length of the LOCOS oxide film 9 is set to 2 μm, and the outermost surface concentration of the P well 16 is set to 8 × 1.
0 15 to 2 × 10 16 / cm 3 , a surface with an outermost surface concentration of the N well 2 of 3 × 10 16 to 6 × 10 16 / cm 3 and a depth of the N well 2 of about 1.5 to 2.0 μm Electric field relaxation type LDMO
S was formed. In this case, the withstand voltage between the source and the drain could be about 70 to 80 V, and the withstand voltage between the N well 2 and the P well 16 could be about 65 V.

【0030】なお、図4に示すものでは、SOI構造と
し絶縁膜22およびトレンチ溝23を用いて素子分離を
行うものを示したが、図7に示すように、素子分離用埋
め込み層30および素子分離用P層31にて素子分離を
行うようにしてもよい。また、図4あるいは図7に示す
ようなLDMOSにおいて、逆起電力発生時に基板方向
にブレイクダウン電流を流す経路を、図4に示すよう
に、絶縁膜22に接しているN+ 拡散層27、ディープ
+ 層26を介して基板表面に形成したボトム電極Bか
ら電流をグランドへ流す経路とする場合や、図7に示す
ように、埋め込みN+ 30、ディープN+ 層32を介し
て基板表面に形成したボトム電極Bから電流をグランド
へ流す経路とするような場合には、上述した効果に加わ
え、さらに以下のような効果がある。
Although the device shown in FIG. 4 has an SOI structure and uses the insulating film 22 and the trench 23 to perform device isolation, as shown in FIG. 7, the device isolation buried layer 30 and the device isolation The element isolation may be performed by the isolation P layer 31. Further, the LDMOS shown in FIG. 4 or FIG. 7, a path to flow a breakdown current in the substrate direction when the counter electromotive force generated, as shown in FIG. 4, N + diffusion layer in contact with the insulating film 22 27, When a current flows from the bottom electrode B formed on the substrate surface to the ground via the deep N + layer 26 to the ground, or as shown in FIG. 7, the embedded N + 30 and the deep N + layer 32 In the case where the current flows from the bottom electrode B to the ground, the following effects are obtained in addition to the effects described above.

【0031】すなわち、図9に示す従来の表面電界緩和
型LDMOSにおいても、ドレイン領域5からチャネル
Pウェル3までのドリフト領域の距離やNウェル2の濃
度および深さを調節することで、ドレイン電極11に、
ドレイン領域5とチャネルPウェル領域3との間が逆バ
イアスとなるような逆起電力が印加された場合に上記実
施例のように基板方向へ電流を流すことも可能と考え
る。
That is, also in the conventional surface electric field relaxation type LDMOS shown in FIG. 9, the drain electrode is adjusted by adjusting the distance of the drift region from the drain region 5 to the channel P well 3 and the concentration and depth of the N well 2. Eleven,
It is considered that when a back electromotive force is applied so that a reverse bias is applied between the drain region 5 and the channel P well region 3, a current can flow in the substrate direction as in the above embodiment.

【0032】しかしながら、図4や図7に示すLDMO
Sのように基板表面からグランドへブレイクダウン電流
を流そうとする場合には、電流経路は、図4や図7に示
すようなボトム電極への電流経路も存在するが、それよ
りも電流経路の短いチャネルPウェル3に電流経路が形
成される。そうなると、結局、従来技術の説明の欄でも
述べたように、寄生トランジスタによる大電流がチャネ
ル領域を流れることにより、逆起電力が小さくても基板
表面にて素子が熱破壊してしまうことになる。
However, the LDMO shown in FIGS.
When a breakdown current is to flow from the substrate surface to the ground as in S, the current path includes a current path to the bottom electrode as shown in FIG. 4 and FIG. A current path is formed in the short channel P well 3. As a result, as described in the description of the related art, a large current caused by the parasitic transistor flows through the channel region, so that the element is thermally damaged on the substrate surface even if the back electromotive force is small. .

【0033】従って、図4あるいは図7に示すような基
板表面からブレイクダウン電流をグランドへ流す構成と
する場合には、N型層1をPウェル16の下に設けて、
基板方向へ寄生トランジスタを発生させチャネルPウェ
ルとは異なる導電型のN層を用いて電流を流すようにす
れば、チャネルPウェル3にはブレイクダウン電流が流
れることはないから、基板表面付近での素子の熱破壊を
防止できる。
Therefore, when a configuration is adopted in which a breakdown current flows from the substrate surface to the ground as shown in FIG. 4 or FIG. 7, the N-type layer 1 is provided below the P well 16 and
If a parasitic transistor is generated in the direction of the substrate and a current flows through an N layer having a conductivity type different from that of the channel P well, a breakdown current does not flow through the channel P well 3. Can be prevented from thermal destruction.

【0034】なお、基板表面から電極を取る別の例とし
ては、フリップチップなどに用いられるバンプ電極とす
る場合にも同様の効果がある。
As another example of obtaining an electrode from the substrate surface, a similar effect can be obtained when a bump electrode used for a flip chip or the like is used.

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

【図1】本発明の一実施例を示す表面電界緩和型LDM
OSの断面図である。
FIG. 1 shows a surface electric field relaxation type LDM showing one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of an OS.

【図2】図1に示す構成において、逆起電圧印加時の動
作を説明するための説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an operation when a back electromotive voltage is applied in the configuration shown in FIG. 1;

【図3】図1に示す構成において、逆起電圧印加時のの
電位状態を切系するための説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for disconnecting a potential state when a back electromotive voltage is applied in the configuration shown in FIG. 1;

【図4】図1に示す構成のものを、CMOS、NPNT
rとともに同一基板上に構成したものの断面図である。
FIG. 4 shows the configuration shown in FIG.
It is sectional drawing of what was comprised on the same board | substrate with r.

【図5】図4に示すものの製造工程を示す工程図であ
る。
FIG. 5 is a process chart showing a manufacturing process of the one shown in FIG. 4;

【図6】図5に示す製造工程に続く製造工程を示す工程
図である。
FIG. 6 is a process chart showing a manufacturing process following the manufacturing process shown in FIG. 5;

【図7】図4に示すものの他の実施例を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view showing another embodiment shown in FIG. 4;

【図8】従来のLDMOSの構成を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional LDMOS.

【図9】従来の表面電界緩和型LDMOSの構成を示す
断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of a conventional surface electric field relaxation type LDMOS.

【図10】従来構成において、逆起電圧が印加された時
の問題を説明するための説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a problem when a back electromotive voltage is applied in a conventional configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…N型基板、2…Nウェル、3…チャネルPウェル、
4…ソース領域、5…ドレイン領域、6…ゲート酸化
膜、7…ゲート電極、8…チャネル領域、9…LOCO
S酸化膜、10…ソース電極、11…ドレイン電極、1
3…層間絶縁膜、16…Pウェル。
1 ... N-type substrate, 2 ... N well, 3 ... Channel P well,
4 source region, 5 drain region, 6 gate oxide film, 7 gate electrode, 8 channel region, 9 LOCO
S oxide film, 10: source electrode, 11: drain electrode, 1
3 ... interlayer insulating film, 16 ... P well.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 浩 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 飯田 眞喜男 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−119864(JP,A) 特開 昭58−16572(JP,A) 欧州特許出願公開677876(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8249 H01L 21/822 H01L 27/06 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Maeda 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Inside Denso Corporation (72) Inventor Makio Iida 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Japan Denso Stock In-company (56) References JP-A-59-119864 (JP, A) JP-A-58-16572 (JP, A) European Patent Application 677876 (EP, A1) (58) Fields investigated (Int. . 7, DB name) H01L 21/8249 H01L 21/822 H01L 27/06 H01L 29/78

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体層に、第2導電型の
第1ウェルが形成されるとともにこの第1ウェル内に第
1ウェルよりも浅く第1導電型の第2ウェルが形成され
ており、 前記第2ウェル内にソース領域、チャネル領域およびド
レイン領域が形成され、さらに前記チャネル領域上にゲ
ート電極が形成されて、前記第2ウェルをドリフト領域
とした表面電界緩和型のMOSトランジスタが構成され
てなる半導体装置であって、前記ソース領域と前記半導体層とが同電位に設定されて
おり、 前記MOSトランジスタを非作動状態とする電圧が前記
ゲート電極に印加され前記ドレイン領域に所定電圧以上
の高電圧が印加された時に、前記第2ウェルから前記第
1ウェルおよび前記半導体層を介して電流経路が形成さ
れることを特徴とする半導体装置。
1. A first well of a second conductivity type is formed in a semiconductor layer of a first conductivity type, and a second well of a first conductivity type is formed in the first well and shallower than the first well. A source field, a channel region, and a drain region are formed in the second well; and a gate electrode is formed on the channel region. Wherein the source region and the semiconductor layer are set to the same potential.
Cage, when the MOS transistor is a voltage to the non-operating state is applied to the gate electrode a high voltage higher than a predetermined voltage to the drain region is applied, via the first well and the semiconductor layer from the second well Wherein a current path is formed.
【請求項2】 前記第2ウェル、前記第1ウェルおよび
前記半導体層間に寄生バイポーラトランジスタが形成さ
れ、この寄生バイポーラトランジスタにより前記電流経
路が形成されることを特徴とする請求項に記載の半導
体装置。
Wherein said second well, the parasitic bipolar transistor is formed in the first well and the semiconductor layers, a semiconductor according to claim 1, characterized in that the current path by the parasitic bipolar transistor is formed apparatus.
【請求項3】 前記第2ウェルと前記半導体層間がパン
チスルーして前記電流経路が形成されることを特徴とす
る請求項に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1 , wherein said current path is formed by punching through said second well and said semiconductor layer.
【請求項4】 前記チャネル領域は、前記第2ウェル内
に形成された第2導電型のチャネルウェルの前記ゲート
電極直下の表面領域に形成されており、さらに前記ソー
ス領域を含んで前記第1ウェルに到達する第2導電型の
ベースが形成されていることを特徴とする請求項1乃至
のいずれか1つに記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1 , wherein the channel region is in the second well.
The gate of the channel well of the second conductivity type formed at
The base of the second conductivity type is formed in a surface region immediately below an electrode, and further includes a second conductivity type including the source region and reaching the first well.
3. The semiconductor device according to any one of 3 .
【請求項5】 第1導電型の半導体層に、第2導電型の
第1ウェルが形成されるとともにこの第1ウェル内に第
1ウェルよりも浅く第1導電型の第2ウェルが形成され
ており、 前記第2ウェル内にソース領域、チャネル領域およびド
レイン領域が形成され、さらに前記チャネル領域上にゲ
ート電極が形成されて、前記第2ウェルをドリフト領域
とした表面電界緩和型のMOSトランジスタが構成され
てなる半導体装 置であって、 前記チャネル領域は、前記第2ウェル内に形成された第
2導電型のチャネルウェルの前記ゲート電極直下の表面
領域に形成されており、さらに前記ソース領域を含んで
前記第1ウェルに到達するように第2導電型のベースが
形成されており、 前記MOSトランジスタを非作動状態とする電圧が前記
ゲート電極に印加され前記ドレイン領域に所定電圧以上
の高電圧が印加された時に、前記第2ウェルから前記第
1ウェルおよび前記半導体層を介して電流が流れるとと
もに、前記第1ウェルから前記ベースを介して電流が流
れるようになっていることを特徴とする半導体装置。
5. A semiconductor device according to claim 1 , wherein said first conductive type semiconductor layer has a second conductive type.
A first well is formed and a first well is formed in the first well.
A second well of the first conductivity type is formed shallower than one well.
A source region, a channel region, and a drain in the second well.
A rain region is formed, and a gate region is formed on the channel region.
A second electrode formed in the drift region,
MOS transistor of surface electric field relaxation type
A semiconductor equipment comprising Te, the channel region, the formed within the second well
Surface of the two-conductivity type channel well immediately below the gate electrode
Region, and further including the source region
The base of the second conductivity type is moved so as to reach the first well.
Is formed, the voltage of the MOS transistor inoperative state the
A predetermined voltage applied to the gate electrode and applied to the drain region
When a high voltage is applied to the second well,
When a current flows through one well and the semiconductor layer,
In addition, a current flows from the first well through the base.
A semiconductor device characterized in that it is adapted to be used.
【請求項6】 ソース領域、チャネル領域およびドレイ
ン領域を有し、さらに前記チャネル領域上にゲート電極
が形成されており、前記チャネル領域および前記ドレイ
ン領域間にドリフト領域が形成されてなるMOSトラン
ジスタを有する半導体装置であって、 第1導電型の半導体層に、第2導電型の第1ウェルが形
成されるとともにこの第1ウェル内に第1ウェルよりも
浅く第1導電型の第2ウェルが形成され、少なくともこ
の第2ウェル内に前記ドリフト領域および前記ドレイン
領域が形成されており、 さらに前記ソース領域と前記半導体層とが同電位に設定
されていることを特徴とする半導体装置。
6. A MOS transistor having a source region, a channel region, and a drain region, a gate electrode formed on the channel region, and a drift region formed between the channel region and the drain region. A first well of a second conductivity type is formed in a semiconductor layer of a first conductivity type, and a second well of a first conductivity type that is shallower than the first well is formed in the first well. The semiconductor device, wherein the drift region and the drain region are formed at least in the second well, and the source region and the semiconductor layer are set to the same potential.
【請求項7】 第1導電型の第1半導体層に、第2導電
型の第1ウェルが形成されるとともにこの第1ウェル内
に第1ウェルよりも浅く第1導電型の第2ウェルが形成
されており、 前記第2ウェル内にソース領域、チャネル領域およびド
レイン領域が形成され、さらに前記チャネル領域上にゲ
ート電極が形成されて、前記第2ウェルをドリフト領域
とした表面電界緩和型のMOSトランジスタが構成さ
れ、 前記MOSトランジスタによりL負荷を駆動する半導体
装置であって、 前記第1半導体層の下に前記第1半導体層より高濃度で
第1導電型の第2半導体層が配置され、さらに基板表面
から前記第2半導体層に至るように前記第1半 導体層よ
り高濃度で第1導電型のディープ層が形成されており、 前記MOSトランジスタを非作動状態とする電圧が前記
ゲート電極に印加されて前記L負荷が逆起電圧を発生し
たときに、前記第1ウェル、前記第1半導体層、前記第
2半導体層および前記ディープ層を介する電流経路が形
成されることを特徴とする半導体装置。
7. The method according to claim 1, wherein the first conductive type first semiconductor layer has a second conductive type.
Forming a first well of the mold and in the first well;
Forming a second well of the first conductivity type shallower than the first well
And a source region, a channel region and a drain in the second well.
A rain region is formed, and a gate region is formed on the channel region.
A second electrode formed in the drift region,
Surface electric field relaxation type MOS transistor
And a semiconductor driving an L load by the MOS transistor.
A device having a higher concentration below the first semiconductor layer than the first semiconductor layer;
A second semiconductor layer of the first conductivity type is disposed, and further, a substrate surface
The first half conductor layer to reach the second semiconductor layer from
A deep layer of the first conductivity type is formed at a higher concentration, and the voltage for disabling the MOS transistor is applied to the MOS transistor.
The L load applied to the gate electrode generates a back electromotive voltage.
The first well, the first semiconductor layer, and the
2 The current path through the semiconductor layer and the deep layer is shaped
A semiconductor device characterized by being formed.
【請求項8】 N型の第1半導体層が第1、第2の素子
領域に分離されており、第1の素子領域に表面電界緩和
型のMOSトランジスタが形成され、前記第2の素子領
域に前記第1半導体層をコレクタ層としてバイポーラト
ランジスタが形成されている半導体装置であって、 前記第1の素子領域において、前記第1半導体層に、P
型の第1ウェルが形成されるとともにこの第1ウェル内
に第1ウェルよりも浅くN型の第2ウェルが形成されて
おり、前記第2ウェル内にソース領域、チャネル領域お
よびドレイン領域が形成され、さらに前記チャネル領域
上にゲート電極が形成されて、前記第2ウェルをドリフ
ト領域とした前記表面電界緩和型のMOSトランジスタ
が形成されており、 前記第1半導体層の下にN型の第2半導体層が配置さ
れ、さらに基板表面から前記第2半導体層に至るN型の
ディープ層が形成されており、このディープ層および前
記第2半導体層による電位設定にて、前記ソース領域と
前記第1半導体層が同電位とされて いることを特徴とす
る半導体装置。
8. An N-type first semiconductor layer is separated into first and second element regions, and a surface electric field relaxation type MOS transistor is formed in the first element region. A bipolar transistor, wherein the first semiconductor layer is a collector layer and a bipolar transistor is formed.
A first well is formed, and a second well of N type is formed in the first well and shallower than the first well. A source region, a channel region and a drain region are formed in the second well. is, the more the gate electrode on the channel region is formed, the are the surface electric field relaxation type MOS transistor of the second well and a drift region is formed, the N type under the first semiconductor layer Two semiconductor layers are arranged
And an N-type from the substrate surface to the second semiconductor layer.
A deep layer is formed, this deep layer and the front
The source region and the source region are set by the potential setting by the second semiconductor layer.
A semiconductor device, wherein the first semiconductor layers have the same potential .
【請求項9】 N型の第2半導体層上にN型の第1半導
体層が形成され前記第1半導体層より前記第2半導体層
が高濃度になっている半導体基板に、素子分離された第
1、第2の素子領域を形成し、前記第1の素子領域に表
面電界緩和型のMOSトランジスタを形成し、前記第2
の素子領域にバイポーラトランジスタを形成する半導体
装置の製造方法であって、 前記第1の素子領域において、基板表面から前記第2半導体層に至るように、前記第1
半導体層より高濃度のN型のディープ層を形成し、 そして、 前記第1半導体層に、P型の第1ウェルおよび
N型の第2ウェルを形成するためのイオン注入を行い、
同時拡散させることにより、前記第1ウェルを形成する
とともにこの第1ウェル内に第1ウェルよりも浅く前記
第2ウェルを形成し、 この後、前記第2ウェル内にソース領域、チャネル領域
およびドレイン領域を形成するととともに、前記チャネ
ル領域上にゲート電極を形成して、前記第2ウェルをド
リフト領域とした前記MOSトランジスタを形成し、 また、前記第2の素子領域においては、前記第1半導体
層をコレクタ層としてバイポーラトランジスタを形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. An N-type first semiconductor on an N-type second semiconductor layer.
A body layer is formed and the second semiconductor layer is replaced by the first semiconductor layer.
On a semiconductor substrate with a high concentration of
(1) forming a second element region; forming a surface electric field relaxation type MOS transistor in the first element region;
A method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar transistor is formed in an element region of the semiconductor device, wherein the first element region includes a first semiconductor region extending from a substrate surface to the second semiconductor layer.
Forming an N-type deep layer with a higher concentration than the semiconductor layer, and performing ion implantation for forming a P-type first well and an N-type second well in the first semiconductor layer;
Simultaneous diffusion forms the first well and forms the second well shallower than the first well in the first well. Thereafter, a source region, a channel region and a drain are formed in the second well. Forming a gate electrode on the channel region to form the MOS transistor having the second well as a drift region; and forming the first semiconductor layer in the second element region. And forming a bipolar transistor using the collector layer as a collector layer.
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