專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使半導(dǎo)體裝置高耐壓化的技術(shù)，特別地，涉及在高耐壓化的同時使抗破壞性提高的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在功率半導(dǎo)體裝置的技術(shù)領(lǐng)域作為高耐壓化的有力手段，正在研究降低表面電場(RESURF)結(jié)構(gòu)的元件。
圖37的符號101是傳統(tǒng)技術(shù)的半導(dǎo)體裝置，通過外延生長，在電阻值小的N型襯底111上形成電阻值大的N型電阻層112。
在電阻層112的內(nèi)部表面上形成多個P型而細(xì)長形狀的基極擴(kuò)散區(qū)117，在各基極擴(kuò)散區(qū)117內(nèi)部表面的寬度方向中央位置，配置有表面濃度高于基極擴(kuò)散區(qū)117、P型而細(xì)長的電阻性擴(kuò)散區(qū)120。
另外，在基極擴(kuò)散區(qū)117內(nèi)部表面的電阻性擴(kuò)散區(qū)120的兩側(cè)位置上，配置有與電阻性擴(kuò)散區(qū)120平行、N型而細(xì)長的源擴(kuò)散區(qū)121。
在基極擴(kuò)散區(qū)117的內(nèi)部表面之中，源擴(kuò)散區(qū)121的周邊與基極擴(kuò)散區(qū)117的周邊之間部分是溝道區(qū)122，其上按順序配置柵絕緣膜134和柵電極膜136。
在柵電極膜136上配置有層間絕緣膜137，在層間絕緣膜137上配置有與源擴(kuò)散區(qū)121和電阻性擴(kuò)散區(qū)120接觸的源電極膜138。通過層間絕緣膜137，使源電極膜138與柵電極膜136隔離。
所以，源電極膜138與柵電極膜136絕緣，同時在電氣上與源擴(kuò)散區(qū)121連接，并通過電阻性擴(kuò)散區(qū)120，在電氣上與基極擴(kuò)散區(qū)117連接。在源電極膜138的表面形成保護(hù)膜139。
在襯底111內(nèi)側(cè)的表面上形成漏電極膜130。如果在源電極膜138接地、并在漏電極膜130上施加正電壓的狀態(tài)下，在柵電極膜136上施加大于閾值電壓的電壓，則溝道區(qū)122反轉(zhuǎn)為N型，通過該反轉(zhuǎn)層，源擴(kuò)散區(qū)121和電阻層112連接。該狀態(tài)是導(dǎo)通狀態(tài)，電流從漏電極膜130流向源電極膜138。
如果從該狀態(tài)使柵電極膜136變?yōu)榕c源電極膜138相同的電位，則反轉(zhuǎn)層消失。其結(jié)果是電流不再能流動，變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。
P型埋入?yún)^(qū)146與基極擴(kuò)散區(qū)117連接而配置在基極擴(kuò)散區(qū)117的底部。在截止?fàn)顟B(tài)下，由基極擴(kuò)散區(qū)117和埋入?yún)^(qū)146構(gòu)成的P型區(qū)與由電阻層112構(gòu)成的N型區(qū)之間的PN結(jié)被加上反向偏壓，耗盡層從基極擴(kuò)散區(qū)117和埋入?yún)^(qū)146兩個區(qū)向P型區(qū)和N型區(qū)兩個區(qū)有大的擴(kuò)展。
埋入?yún)^(qū)146是沿細(xì)長的基極擴(kuò)散區(qū)117延伸的方向的細(xì)長區(qū)，在各基極擴(kuò)散區(qū)117的寬度方向的中央位置逐個配置。
各基極擴(kuò)散區(qū)117相互平行配置，埋入?yún)^(qū)146相互間也相互平行。如果從各埋入?yún)^(qū)146沿橫方向擴(kuò)展的耗盡層彼此在相鄰的埋入?yún)^(qū)146的中央位置接觸，則由埋入?yún)^(qū)146所夾入部分的電阻層112由耗盡層填滿。
如果電阻層112的埋入?yún)^(qū)146所夾入部分中含有的N型雜質(zhì)含量與埋入?yún)^(qū)146中含有的P型雜質(zhì)含量設(shè)定為相等，則由電阻層112的埋入?yún)^(qū)146所夾入部分由耗盡層填滿時，正好成為埋入?yún)^(qū)146的內(nèi)部也由耗盡層填滿的狀態(tài)。
在此狀態(tài)下，從基極擴(kuò)散區(qū)117的底面至埋入?yún)^(qū)146的下端之間是由耗盡層填滿，且該耗盡層的底面變?yōu)槠矫?，耗盡層如同從平面型結(jié)擴(kuò)展，所以具有耐壓增大的優(yōu)點(diǎn)。提供形成這種耗盡層的雜質(zhì)含量的擴(kuò)散結(jié)構(gòu)稱為降低表面電場結(jié)構(gòu)。
然而，如果在具有上述降低表面電場結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件上施加大的反向偏壓，則不能確定雪崩擊穿是在基極擴(kuò)散區(qū)117的正下方位置上出現(xiàn)，還是在基極擴(kuò)散區(qū)117和基極擴(kuò)散區(qū)117之間的下方位置上出現(xiàn)。
如果雪崩擊穿在基極擴(kuò)散區(qū)117的正下方位置上出現(xiàn)，則有時電流流向比基極擴(kuò)散區(qū)117的源擴(kuò)散區(qū)121之下的高電阻部分，寄生雙極晶體管導(dǎo)通，高電阻部分受到破壞。
專利文獻(xiàn)1特開2003-101022號公報專利文獻(xiàn)2特開2003-86800號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供高耐壓、抗破壞性強(qiáng)的半導(dǎo)體裝置。
為了解決上述課題，權(quán)利要求1記載的發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置，它設(shè)有第1導(dǎo)電型的電阻層；在上述電阻層的內(nèi)部的表面附近形成的、且相互分開的第2導(dǎo)電型的多個基極擴(kuò)散區(qū)；在比上述各基極擴(kuò)散區(qū)的邊緣更內(nèi)側(cè)的區(qū)的上述各基極擴(kuò)散區(qū)內(nèi)部的表面附近分別形成的、比上述各基極擴(kuò)散區(qū)更淺的第1導(dǎo)電型的源擴(kuò)散區(qū)；在上述各基極擴(kuò)散區(qū)邊緣附近、上述各基極擴(kuò)散區(qū)的邊緣與上述各源擴(kuò)散區(qū)的邊緣之間的溝道區(qū)；至少位于上述各溝道區(qū)上的柵絕緣膜；位于上述柵絕緣膜上的柵電極膜；以及在上述各基極擴(kuò)散區(qū)底面上各配置多個的、且分別與上述各基極擴(kuò)散區(qū)連接的多個第2導(dǎo)電型的埋入?yún)^(qū)，與分別位于不同的上述基極擴(kuò)散區(qū)底面、且在相互相鄰的上述埋入?yún)^(qū)內(nèi)所夾入部分的上述電阻層的寬度Wm2相比，相鄰地位于同一上述基極擴(kuò)散區(qū)底面的上述埋入?yún)^(qū)之間的部分的上述電阻層的寬度Wm1形成得更大。
權(quán)利要求2記載的發(fā)明是權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其中上述各基極擴(kuò)散區(qū)細(xì)長地形成，并相互平行配置，上述埋入?yún)^(qū)沿上述各基極擴(kuò)散區(qū)的縱向相互平行地配置。
權(quán)利要求3記載的發(fā)明是權(quán)利要求1或2記載的半導(dǎo)體裝置，其中上述各埋入?yún)^(qū)具有形成于上述電阻層的槽和充填在上述槽內(nèi)的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體材料。
權(quán)利要求4記載的發(fā)明是權(quán)利要求2或3記載的半導(dǎo)體裝置，其中上述各埋入?yún)^(qū)的寬度分別相等。
權(quán)利要求5記載的發(fā)明是權(quán)利要求2至4中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中上述各埋入?yún)^(qū)的長度相等。
權(quán)利要求6記載的發(fā)明是權(quán)利要求1至4中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中在相鄰的2個一組的基極擴(kuò)散區(qū)之中，在從一個基極擴(kuò)散區(qū)的寬度方向中央位置至另一個基極擴(kuò)散區(qū)的寬度方向中央位置之間，且在比基極擴(kuò)散區(qū)深度更深、而比埋入?yún)^(qū)底面更淺的范圍內(nèi)，第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量和第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量大致相等。
權(quán)利要求7記載的發(fā)明是權(quán)利要求1至6中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中具有將上述源擴(kuò)散區(qū)與上述基極擴(kuò)散區(qū)在電氣上連接的源電極膜。
權(quán)利要求8記載的發(fā)明是權(quán)利要求1至7中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中在與上述電阻層的形成上述基極擴(kuò)散區(qū)的面相反一側(cè)的面上按照與上述電阻層相同的導(dǎo)電型，配置濃度高于上述電阻層的漏極層。
權(quán)利要求9記載的發(fā)明是權(quán)利要求1至7中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中在與上述電阻層的形成上述基極擴(kuò)散區(qū)的面相反一側(cè)的面上配置與上述電阻層相反的導(dǎo)電型的集電層。
權(quán)利要求10記載的發(fā)明是權(quán)利要求1至7中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中在與上述電阻層的形成上述基極擴(kuò)散區(qū)的面相反一側(cè)的面上配置上述電阻層和形成肖特基結(jié)的肖特基電極膜。
權(quán)利要求11記載的發(fā)明是權(quán)利要求7記載的半導(dǎo)體裝置，其中在形成上述電阻層的上述基極擴(kuò)散區(qū)的一側(cè)的表面上配置在電氣上與上述電阻層連接、且與上述源電極膜絕緣的漏電極膜。
本發(fā)明如上述那樣構(gòu)成能夠在位于同一基極擴(kuò)散區(qū)底面的多個埋入?yún)^(qū)中，使相鄰的埋入?yún)^(qū)之間的距離Wm1與由區(qū)該等埋入?yún)^(qū)夾入的電阻層寬度Wm1相同，而位于相鄰的基極擴(kuò)散區(qū)底面的埋入?yún)^(qū)彼此間的距離，即相鄰的埋入?yún)^(qū)間的距離Wm2與由該埋入?yún)^(qū)夾入的電阻層寬度Wm2相同。距離Wm1比距離Wm2更大地形成，因此雪崩擊穿會在基極擴(kuò)散區(qū)的埋入?yún)^(qū)與埋入?yún)^(qū)之間的部分底面之下出現(xiàn)。
源擴(kuò)散區(qū)沿著基極擴(kuò)散區(qū)邊緣按一定的距離而配置，與源擴(kuò)散區(qū)連接的源電極膜在基極擴(kuò)散區(qū)的寬度方向的中央附近，在電氣上與基極擴(kuò)散區(qū)連接。
所以，通過雪崩擊穿而流動的雪崩電流不通過源擴(kuò)散區(qū)底面之下的基極擴(kuò)散區(qū)的高電阻部分，因此可以得到強(qiáng)的抗破壞性。
另外，如果基極擴(kuò)散區(qū)和埋入?yún)^(qū)細(xì)長地形成，則埋入?yún)^(qū)沿基極擴(kuò)散區(qū)的縱向平行配置。
發(fā)明效果可以得到抗破壞性強(qiáng)的半導(dǎo)體元件。


圖1(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖2(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖3(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖4(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖5(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖6(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖7(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖8(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖9(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖10(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖11(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖12(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖13(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖14(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖15(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖16(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖17(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖18(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖19(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖20(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖21(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖22(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖23(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖24(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖25(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖26(a)、(b)是用于說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
圖27是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體裝置的活性區(qū)部分的截面圖。
圖28是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體裝置的耐壓區(qū)部分的截面圖。
圖29是圖6(a)、(b)的A-A線截面圖。
圖30是圖8(a)、(b)的B-B線截面圖。
圖31是圖17(a)、(b)的C-C線截面圖。
圖32是圖20(a)、(b)的F-F線截面圖。
圖33是用于說明本發(fā)明實施例2的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
圖34是用于說明本發(fā)明實施例3的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
圖35是用于說明本發(fā)明實施例4的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
圖36是用于說明雪崩擊穿出現(xiàn)的位置的圖。
圖37是用于說明傳統(tǒng)技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
符號說明11……半導(dǎo)體支持層15……電阻層17a…基極擴(kuò)散區(qū)21……源擴(kuò)散區(qū)
22……溝道區(qū)34……柵絕緣膜36……柵電極膜38……源電極膜40a…半導(dǎo)體材料43a…活性槽44a…埋入?yún)^(qū)Wm1、Wm2……電阻層的寬度最佳實施方式在本發(fā)明中將P型和N型中任一方作為第1導(dǎo)電型、另一方作為第2導(dǎo)電型進(jìn)行說明。如果第1導(dǎo)電型為N型，則第2導(dǎo)電型為P型，與之相反，如果第1導(dǎo)電型為P型，則第2導(dǎo)電型為N型。
另外，在下述實施例中半導(dǎo)體襯底及半導(dǎo)體層是硅單晶，但也可以是其它半導(dǎo)體材料的晶體。
下面說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。圖27、圖28的符號1表示的是本發(fā)明實施例1的半導(dǎo)體裝置。
半導(dǎo)體裝置1具有第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體支持層11。在1片晶圓中可以制成多個本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置1，但首先在晶圓狀態(tài)下，在半導(dǎo)體支持層11的表面進(jìn)行外延生長，由此，形成第1導(dǎo)電型的生長層12。
下面說明1個半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
在生長層12中的內(nèi)部表面，即半導(dǎo)體裝置1的中央位置上形成濃度高于生長層12的第1導(dǎo)電型的導(dǎo)電層14，由生長層12和導(dǎo)電層14構(gòu)成MOS晶體管的漏極即電阻層15。在本發(fā)明中，雖然也包含不具有導(dǎo)電層14的半導(dǎo)體裝置，但在這種情況下，可以由生長層12構(gòu)成電阻層15。
在電阻層15內(nèi)部的表面附近，按預(yù)定的間隔形成多個第2導(dǎo)電型的基極擴(kuò)散區(qū)17a。所有的基極擴(kuò)散區(qū)17a的深度都相同，在這里，比導(dǎo)電層14的深度淺。但本發(fā)明也包括其導(dǎo)電層14的深度比基極擴(kuò)散區(qū)17a淺的半導(dǎo)體裝置。
在各基極擴(kuò)散區(qū)17a內(nèi)部的表面附近，配置第1導(dǎo)電型的源擴(kuò)散區(qū)21和表面濃度高于基極擴(kuò)散區(qū)17a的第2導(dǎo)電型的電阻性擴(kuò)散區(qū)20。
基極擴(kuò)散區(qū)17a的平面形狀、源擴(kuò)散區(qū)21的平面形狀和電阻性擴(kuò)散區(qū)20的平面形狀分別按長方形等細(xì)長地形成，在1個基極擴(kuò)散區(qū)17a的內(nèi)部配置1個或2個源擴(kuò)散區(qū)21，其長邊沿基極擴(kuò)散區(qū)17a的縱向配置。
另外，在各基極擴(kuò)散區(qū)17a的寬度方向中央位置上配置電阻性擴(kuò)散區(qū)20，其長邊沿基極擴(kuò)散區(qū)17a的縱向。
使源擴(kuò)散區(qū)21與電阻性擴(kuò)散區(qū)20的寬度和長度小于基極擴(kuò)散區(qū)17a的寬度和長度，另外，使源擴(kuò)散區(qū)21和電阻性擴(kuò)散區(qū)20比基極擴(kuò)散區(qū)17a更淺，使源擴(kuò)散區(qū)21和電阻性擴(kuò)散區(qū)20不超出基極擴(kuò)散區(qū)17a而配置。
因為源擴(kuò)散區(qū)21和基極擴(kuò)散區(qū)17a是相反的導(dǎo)電型，所以在源擴(kuò)散區(qū)21與基極擴(kuò)散區(qū)17a之間形成p n結(jié)，因為電阻性擴(kuò)散區(qū)20和基極擴(kuò)散區(qū)17a是相同的導(dǎo)電型，所以電阻性擴(kuò)散區(qū)20和基極擴(kuò)散區(qū)17a在電氣上相互連接。
源擴(kuò)散區(qū)21離開基極擴(kuò)散區(qū)20的長邊一定距離，基極擴(kuò)散區(qū)17a內(nèi)部中基極擴(kuò)散區(qū)17a的長邊與源擴(kuò)散區(qū)21的長邊之間的部分成為下述的反轉(zhuǎn)層形成的溝道區(qū)22。由于基極擴(kuò)散區(qū)17a和源擴(kuò)散區(qū)21是細(xì)長的，因此溝道區(qū)22也是細(xì)長的。
在溝道區(qū)22上配置柵絕緣膜34。柵絕緣膜34在溝道區(qū)22的寬度方向兩側(cè)稍微超出，所以，柵絕緣膜34的寬度方向的兩端位于源擴(kuò)散區(qū)21和電阻層15上。
在柵絕緣膜34的表面上配置有柵電極膜36，在柵電極膜36上配置有層間絕緣膜37。
在層間絕緣膜37上配置有源電極膜38。使源擴(kuò)散區(qū)21的表面和電阻性擴(kuò)散區(qū)20的表面至少一部分露出，在露出部分上也配置源電極膜38，與源擴(kuò)散區(qū)21和電阻性擴(kuò)散區(qū)20在電氣上連接。
其結(jié)果是基極擴(kuò)散區(qū)17a通過電阻性擴(kuò)散區(qū)20，與源電極膜38連接。所以，源擴(kuò)散區(qū)21和基極擴(kuò)散區(qū)17a通過源電極膜38短路。由于層間絕緣膜37位于源電極膜38與柵電極膜36之間，因此源電極膜38和柵電極膜36通過層間絕緣膜37絕緣。
在與配置了半導(dǎo)體支持層11的電阻層15的一側(cè)的面相反一側(cè)的面上配置有漏電極膜30。漏電極膜30和半導(dǎo)體支持層11與下述的肖特基結(jié)型IGBT不同，是電阻性接觸，漏電極膜30在電氣上與半導(dǎo)體支持層11連接。
以下說明半導(dǎo)體裝置1的動作，在第1導(dǎo)電型為N型、第2導(dǎo)電型為P型時，在將源電極膜38接地、并在漏電極膜30上施加正電壓的狀態(tài)下，在柵電極膜36上施加閾值電壓以上的正電壓，則在溝道區(qū)22的內(nèi)部表面上形成與溝道區(qū)22相反的導(dǎo)電型的反轉(zhuǎn)層，源擴(kuò)散區(qū)21和電阻層15通過該反轉(zhuǎn)層連接而變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。
如果半導(dǎo)體裝置1為MOS晶體管，則半導(dǎo)體支持層11用作為漏極層，在導(dǎo)通狀態(tài)下電流通過反轉(zhuǎn)層、電阻層15和漏極層(半導(dǎo)體支持層11)，從漏電極膜30流向源電極膜38。
如果從導(dǎo)通狀態(tài)使柵電極膜36和源電極膜38短路等，柵電極膜36的電位變?yōu)樾∮陂撝惦妷海瑒t反轉(zhuǎn)層消失，變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。在截止?fàn)顟B(tài)下電流不流動。
如下述的圖8(a)所示，在半導(dǎo)體裝置1中在電阻層15上形成細(xì)長的槽43a(在本實施例中槽43a在形成導(dǎo)電區(qū)14之后形成，但槽43a的形成也可以在形成導(dǎo)電區(qū)14之前)，如圖9(a)所示，在槽43a內(nèi)充填第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體材料40a，在比槽43a及半導(dǎo)體材料40a的基極擴(kuò)散區(qū)17a更下面的部分構(gòu)成埋入?yún)^(qū)44a。
如下所述，埋入?yún)^(qū)44a的上部與基極擴(kuò)散區(qū)17a連接。
如果在由基極擴(kuò)散區(qū)17a和埋入?yún)^(qū)44a構(gòu)成的第2導(dǎo)電型區(qū)與由電阻層15構(gòu)成的第1導(dǎo)電型區(qū)之間形成PN結(jié)，且該P(yáng)N結(jié)加反向偏壓，則耗盡層從PN結(jié)擴(kuò)展至基極擴(kuò)散區(qū)17a內(nèi)、電阻層15內(nèi)和埋入?yún)^(qū)44a內(nèi)。
以下，說明埋入?yún)^(qū)44a的形狀及位置關(guān)系，槽43a從電阻層15表面開始的深度D1，即未達(dá)到半導(dǎo)體支持層11的深度，比基極擴(kuò)散區(qū)17a的深度D2及導(dǎo)電層14的深度更深地形成。
基極擴(kuò)散區(qū)17a是其縱向沿槽43a的縱向配置。另外，基極擴(kuò)散區(qū)17a按橫跨多個槽43a的寬度形成，其結(jié)果是在各基極擴(kuò)散區(qū)17a的底部配置2個以上埋入?yún)^(qū)44a。位于各基極擴(kuò)散區(qū)17a底面的埋入?yún)^(qū)44a的個數(shù)相同。
各基極擴(kuò)散區(qū)17a是相互平行的，位于1個基極擴(kuò)散區(qū)17a的底部的多個埋入?yún)^(qū)44a對于已連接其上部的基極擴(kuò)散區(qū)17a的長邊，成為平行。所以，各埋入?yún)^(qū)44a是相互平行的。另外，各埋入?yún)^(qū)44a寬度相等。
埋入?yún)^(qū)44a和基極擴(kuò)散區(qū)17a的連接部分比溝道區(qū)22更位于基極擴(kuò)散區(qū)17a的內(nèi)側(cè)，所以，在溝道區(qū)22的正下方不存在埋入?yún)^(qū)44a。
將相對的埋入?yún)^(qū)44a的側(cè)面彼此的距離定義為埋入?yún)^(qū)44a間的距離，則位于同一基極擴(kuò)散區(qū)17a底面下的埋入?yún)^(qū)44a相互間的距離Wm1相等(有3個以上的埋入?yún)^(qū)44a位于1個基極擴(kuò)散區(qū)17a底面之下時)。
另外，在位于不同的基極擴(kuò)散區(qū)17a底面的埋入?yún)^(qū)44a相互間，距離Wm1也相等。所以，對于全部基極擴(kuò)散區(qū)17a，距離Wm1都是一定的。
圖27是2個埋入?yún)^(qū)44a位于1個基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面的情況，距離Wm1也是在位于同一基極擴(kuò)散區(qū)17a底面的2個埋入?yún)^(qū)44a所夾入的電阻層15的寬度。
另外，假設(shè)相鄰的2個基極擴(kuò)散區(qū)17a為一組，則對于各基極擴(kuò)散區(qū)17a的組，在不同的基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面相互對面的埋入?yún)^(qū)44a間的距離Wm2是固定值。
而同一基極擴(kuò)散區(qū)17a底面下的埋入?yún)^(qū)44a間的距離Wm1不一定跟在不同的基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面相互面對的埋入?yún)^(qū)44a間的距離Wm2相等。
各埋入?yún)^(qū)44a的寬度相等，用符號Wt表示。另外，如果埋入?yún)^(qū)44a的底面的深度D1離基極擴(kuò)散區(qū)17a的深度D2之間的距離，即埋入?yún)^(qū)44a的高度D1-D2用H(符號H表示的是比基極擴(kuò)散區(qū)17a的深度更深、而比埋入?yún)^(qū)44a的底面更淺的范圍。)表示，埋入?yún)^(qū)44a的長度用L表示，位于1個基極擴(kuò)散區(qū)17a底面的埋入?yún)^(qū)44a的數(shù)用n表示，已形成導(dǎo)電區(qū)的區(qū)域，即埋入?yún)^(qū)44a的上部(基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面)與底面之間的電阻層15的第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)平均濃度用Nd表示，埋入?yún)^(qū)44a的第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度用Na表示，則第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量與第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量相等的降低表面電場條件用下述(1)式表示。
{Wm1×(n-1)+Wm2}×Nd×H×L＝Wt×n×H×L×Na…………(1)如果從上述(1)式消去高度H和長度L，則{Wm1×(n-1)+Wm2)}×Nd＝Wt×n×Na…………………(2)成立。
上述(1)、(2)式對于活性區(qū)內(nèi)的總雜質(zhì)含量成立，但如果考慮到各基極擴(kuò)散區(qū)17a，則在相鄰的基極擴(kuò)散區(qū)17a之中從一個基極擴(kuò)散區(qū)17a的寬度方向中央位置至另一個基極擴(kuò)散區(qū)17a的寬度方向中央位置之間的各范圍內(nèi)都成立。圖27的符號S表示的是相對于1組基極擴(kuò)散區(qū)17a的1個范圍。
如果(2)式的降低表面電場條件成立，則在基極擴(kuò)散區(qū)17a和電阻層15加反向偏壓，使電阻層15中埋入?yún)^(qū)44a所夾入部分由耗盡層填滿時，埋入?yún)^(qū)44a的內(nèi)部也由耗盡層填滿(但前提是在電阻層15及埋入?yún)^(qū)44a由耗盡層填滿之前，埋入?yún)^(qū)44a和電阻層15之間的PN結(jié)部的電場應(yīng)不達(dá)到導(dǎo)致雪崩擊穿的臨界值)。
另外，如果反向偏壓在臨界值以上，則耗盡層沿半導(dǎo)體支持層11方向擴(kuò)展，在超過耐壓的值時，出現(xiàn)雪崩擊穿。
圖36是用于說明雪崩擊穿發(fā)生位置的圖，與同一基極擴(kuò)散區(qū)17a連接的埋入?yún)^(qū)44a之間的位置，即埋入?yún)^(qū)44a底面的深度附近的位置用符號(a)表示，而比其更淺、靠近基極擴(kuò)散區(qū)17a的位置用符號(b)表示。
另外，相鄰的基極擴(kuò)散區(qū)17a之間、埋入?yún)^(qū)44a底面的深度附近的位置用符號(c)表示，而比其更淺、靠近基極擴(kuò)散區(qū)17a的位置用符號(d)表示。
如果(2)式的降低表面電場條件成立，則雪崩擊穿將在埋入?yún)^(qū)44a底面的位置(a)、(c)附近或者比其更深的位置上發(fā)生。在這種情況下雪崩電流通過埋入?yún)^(qū)44a而流動，所以，不在基極擴(kuò)散區(qū)17a的源擴(kuò)散區(qū)21底面下的部分流動，寄生雙極晶體管不導(dǎo)通。因此，抗破壞性強(qiáng)。
在(2)式的降低表面電場條件不成立時，如果考慮到相鄰的2個一組的基極擴(kuò)散區(qū)17a，則在從其一個基極擴(kuò)散區(qū)17a的寬度方向中央位置至另一個基極擴(kuò)散區(qū)17a的寬度方向中央位置之間的范圍S內(nèi)，即在比基極擴(kuò)散區(qū)17a的深度深、而比埋入?yún)^(qū)44a的底面淺的范圍H之間，存在第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qd多和第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qa多這兩種類型。
第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qd大于第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qa的情況就是電阻層15為高濃度的情況，耗盡層難以從基極擴(kuò)散區(qū)17a和電阻層15之間的pn結(jié)擴(kuò)展至電阻層15內(nèi)，因此雪崩擊穿在基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面附近易出現(xiàn)。
一般地說，埋入?yún)^(qū)44a離開的部位難以由耗盡層填滿，因此雪崩擊穿易在埋入?yún)^(qū)44a離開的部位發(fā)生。
所以，雪崩擊穿在基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面附近，在靠近基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面的位置(b)上發(fā)生，在靠近基極擴(kuò)散區(qū)17a之間的基極擴(kuò)散區(qū)17a的深度的位置(d)上難以發(fā)生。這可以通過模擬確認(rèn)。
在這種情況下，即使雪崩擊穿出現(xiàn)后的位置靠近基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面，由于雪崩電流不能通過源擴(kuò)散區(qū)21底面下的高電阻部分，因此寄生雙極晶體管不導(dǎo)通，破壞也難以產(chǎn)生。
而在第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qa大于第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qd時，耗盡層易在電阻層15內(nèi)擴(kuò)展。此時，在埋入?yún)^(qū)44a間狹小部分深的位置(c)上易出現(xiàn)雪崩擊穿。
總之，不在易于發(fā)生破壞的位置(d)上發(fā)生雪崩擊穿。
再有，在本發(fā)明中將上述(2)式中的各變量設(shè)定為實質(zhì)上滿足(2)式的值，并且設(shè)定成滿足Wm1＞W(wǎng)m2。
為了滿足Wm1＞W(wǎng)m2，例如使?jié)M足Wm1Wm2×2而進(jìn)行設(shè)定，作為一例，對于Wm2＝3.5μm，Wm1＝7.0μm以上。
計算了雪崩擊穿發(fā)生的位置與第1、第2雜質(zhì)含量的濃度比Qd/Qa之關(guān)系。
計算條件示于下述表1。〔表1〕計算條件

計算結(jié)果示于下述表2。
〔表2〕濃度與擊穿位置的關(guān)系

Wm1(7.0μm)＞W(wǎng)m2(3.5μm)當(dāng)Qd/Qa＝1.00時，(2)式的降低表面電場條件成立，當(dāng)Qd/Qa＜1.00時，是第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qa大于第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qd的狀態(tài)，當(dāng)1.00＜Qd/Qa時，是第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qd大于第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量Qa的狀態(tài)。由于表中的任一情況都滿足Wm1＞W(wǎng)m2的條件，因此在位置(d)不出現(xiàn)雪崩擊穿。
作為比較例，對于Wm1＜Wm2的情況和Wm1＝Wm2的情況，計算了擊穿出現(xiàn)的位置。其結(jié)果示于下述表3、4。
〔表3〕濃度與擊穿位置的關(guān)系(比較例)

Wm1(3.5μm)＜Wm2(7.0μm)
〔表4〕濃度與擊穿位置的關(guān)系(比較例)

Wm1(5.25μm)＝Wm2(5.25μm)在Wm1＜Wm2時，如果Qd/Qa 1.25，則在位置(d)上出現(xiàn)雪崩擊穿，所以引起雪崩破壞的可能性增大。
在Wm1＝Wm2時，如果超過Qd/Qa＝1.25，則在位置(d)附近發(fā)生雪崩擊穿，因此引起雪崩破壞的可能性增大。
再有，以上是在各基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面下可以各配置兩個埋入?yún)^(qū)44a，但也可以是3個以上。為了滿足(2)式，在使第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量加時，除了提高第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度Na，或者增大埋入?yún)^(qū)44a寬度Wt之外，還可以加分別位于各基極擴(kuò)散區(qū)17a底面的埋入?yún)^(qū)44a的條數(shù)。但是，如果增大寬度Wt，難以在槽43a的內(nèi)部表面上生長半導(dǎo)體材料40a，因此最好是增加埋入?yún)^(qū)44a的條數(shù)。
接著，下面說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
圖1(a)～圖26(a)是按照配置上述基極擴(kuò)散區(qū)17a的活性區(qū)的工序的斷面圖，圖1(b)～圖26(b)是圍住活性區(qū)周邊附近的一部分和活性區(qū)的耐壓區(qū)的斷面圖。
圖1(a)、(b)的符號10表示用于制造本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的處理襯底。
處理襯底10具有由第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體單晶構(gòu)成的半導(dǎo)體支持層11以及與半導(dǎo)體支持層11相同的導(dǎo)電型的半導(dǎo)體晶體經(jīng)外延生長而成膜在半導(dǎo)體支持層11表面上的生長層12。
通過熱氧化處理，在生長層12的表面上形成由半導(dǎo)體單晶的氧化物構(gòu)成的初期氧化膜28。
接著，在處理襯底10表面上形成抗蝕劑膜，形成圖案，如圖2(a)、(b)所示，在抗蝕劑膜的活性區(qū)上的位置上形成四角形的開口49。圖2(b)的符號41表示已形成圖案的抗蝕劑膜，在開口49底面上露出初期氧化膜28。
接著，如果通過刻蝕除去位于開口49底面的初期氧化膜28，則如圖3(a)、(b)所示，在初期氧化膜28上形成與抗蝕劑膜41的開口49形狀相同的開口31。在開口31的底面上露出生長層12的表面。在圖3(a)、(b)所示的狀態(tài)，抗蝕劑膜41已除去。
接著，如果進(jìn)行熱氧化處理，則如圖4(a)、(b)所示，在開口31的底面位置上形成由構(gòu)成生長層12的半導(dǎo)體氧化物構(gòu)成的緩和層32。該緩和層32的膜厚形成得較薄。
如果在該狀態(tài)下從處理襯底10的表面照射第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)，則如圖5(a)、(b)所示，雜質(zhì)被初期氧化膜28遮蔽，透過緩和層32，在開口31底面位置的生長層12的內(nèi)部表面上形成第1導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)層13。該高濃度雜質(zhì)層13的深度是淺的。
接著進(jìn)行熱氧化處理，如圖6(a)、(b)所示，高濃度雜質(zhì)層13中含有的第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)沿深度方向和橫方向擴(kuò)散，在活性區(qū)形成第1導(dǎo)電型的導(dǎo)電層14。由導(dǎo)電層14和生長層12構(gòu)成第1導(dǎo)電型的電阻層15。
此時，在處理襯底10的表面上通過擴(kuò)散時的熱氧化，形成半導(dǎo)體的熱氧化膜。圖6(a)、(b)的符號33表示該熱氧化膜、緩和層32及初期氧化膜28為一體的掩模氧化膜。
導(dǎo)電層14表面的濃度比生長層12的濃度約高一位數(shù)。因為導(dǎo)電層14通過擴(kuò)散而形成，所以，其濃度是表面高，深度越深，濃度越小。另外，由于導(dǎo)電層14和生長層12是同一導(dǎo)電型，不形成PN結(jié)，因此，在本發(fā)明中導(dǎo)電層14的深度以生長層12的濃度下降到兩倍的位置上來定義。
圖29是圖6(a)、(b)的A-A線截面圖。通過第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)橫方向擴(kuò)散，導(dǎo)電層14的平面形狀是比高濃度雜質(zhì)層13更大、四角為圓形的四角形。
接著，在掩模氧化膜33上形成抗蝕劑膜，形成圖案，如圖7(a)所示，在活性區(qū)形成多個平行的細(xì)長開口42a。另外，如同圖(b)所示，在耐壓區(qū)形成形狀為環(huán)形的多個環(huán)狀開口42b。符號41表示的是已形成開口42a、42b的抗蝕劑膜。
細(xì)長開口42a是細(xì)長的長方形，環(huán)狀開口42b是大小不同的四角環(huán)(長方形或正方形的環(huán))。環(huán)狀開口42b按同心狀配置，通過各環(huán)狀開口42b圍住細(xì)長開口42a。
相鄰的環(huán)狀開口42b相對的邊彼此平行，并且細(xì)長開口42a的四邊對于環(huán)狀開口42b的邊平行或者垂直。
在各開口42a、42b的底面上露出掩模氧化膜33表面，通過刻蝕除去開口42a、42b底面位置的掩模氧化膜33，掩模氧化膜33形成圖案，然后除去抗蝕劑膜41，如果這一次以掩模氧化膜33作為掩模，通過刻蝕而下挖電阻層15，則如圖8(a)、(b)所示，在細(xì)長開口42a的底面位置上形成活性槽43a，在環(huán)狀開口42b的底面位置上形成耐壓槽43b。
圖8(a)、(b)的B-B線截面圖示于圖30。
活性槽43a的平面形狀與細(xì)長開口42a相同，都是細(xì)長的長方形，耐壓槽43b的形狀是與環(huán)狀開口42b相同的四角環(huán)。
活性槽43a相互間的位置在形成開口42a時確定。所以，上述Wm1＞W(wǎng)m2的條件通過開口42a相互間的距離而設(shè)定。
活性槽43a和耐壓槽43b的深度相同，比導(dǎo)電層14更深，而且以不到達(dá)半導(dǎo)體支持層11的深度形成。所以，在各槽43a、43b的底面露出生長層12。各槽43a、43b的底面與生長層12的表面平行，各槽43a、43b的側(cè)面與底面垂直。
接著，采用CVD，使第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體單晶或半導(dǎo)體多晶在槽43a、43b內(nèi)部的底面以及側(cè)面生長，如圖9(a)、(b)所示，通過生長后的半導(dǎo)體單晶或半導(dǎo)體多晶構(gòu)成的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體材料40a、40b，在各槽43a、43b內(nèi)進(jìn)行充填。
在剛充填之后的狀態(tài)下，半導(dǎo)體材料40a、40b的上部突出在掩模氧化膜33的表面上，如圖10(a)、(b)所示，比電阻層15更上的部分通過刻蝕除去之后，如圖11(a)、(b)所示，在位于導(dǎo)電層14上的掩模氧化膜33表面原封不動露出的狀態(tài)下，在與生長層12貼緊著的掩模氧化膜33上配置已形成圖案的抗蝕劑膜27。
如果在該狀態(tài)下進(jìn)行刻蝕，則如圖12(a)、(b)所示，與生長層12已貼緊的掩模氧化膜33殘留，在耐壓區(qū)的電阻層15的表面(生長層12的表面)原封不動被覆蓋的狀態(tài)下，活性區(qū)的導(dǎo)電層14以及活性區(qū)與耐壓區(qū)的半導(dǎo)體材料40a、40b的表面露出。
接著，如圖13(a)、(b)所示，通過熱氧化處理，在形成薄的柵絕緣膜34之后，采用CVD法等，使導(dǎo)電性的多晶硅薄膜沉積在柵絕緣膜34表面上，形成由多晶硅構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜35。
然后，如圖14(a)、(b)所示，在導(dǎo)電性薄膜35上的指定位置上配置已形成圖案的抗蝕劑膜46，通過刻蝕，使導(dǎo)電性薄膜35形成圖案，如圖15(a)、(b)所示，形成柵電極膜36。
接著，如果在處理襯底10的表面上照射第2導(dǎo)電型雜質(zhì)，則柵電極膜36和掩模氧化膜33成為掩模，如圖16(a)、(b)所示，由透過露出后的柵絕緣膜34的雜質(zhì)，在導(dǎo)電層14的內(nèi)部表面以及活性槽43a和耐壓槽43b內(nèi)部的半導(dǎo)體材料40a、40b的內(nèi)部表面上形成第2導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)區(qū)16。
然后，通過熱處理使高濃度雜質(zhì)區(qū)16中含有的第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)擴(kuò)散，如圖17(a)、(b)所示，在活性區(qū)和耐壓區(qū)分別形成第2導(dǎo)電型的基極擴(kuò)散區(qū)17a和輔助隔離擴(kuò)散區(qū)17b。
基極擴(kuò)散區(qū)17a和輔助隔離擴(kuò)散區(qū)17b的深度相同，都比導(dǎo)電層14的深度更淺。
與半導(dǎo)體材料40a、40b中含有的第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度相比，基極擴(kuò)散區(qū)17a和輔助隔離擴(kuò)散區(qū)17b中含有的第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)濃度更高，因此各半導(dǎo)體材料40a、40b的比基極擴(kuò)散區(qū)17a及輔助隔離擴(kuò)散區(qū)17b更淺的部分分別變?yōu)楸换鶚O擴(kuò)散區(qū)17a和輔助隔離擴(kuò)散區(qū)17b置換。
在這種情況下，在基極擴(kuò)散區(qū)17a的底面上由活性槽43a的殘留部(下部)和其內(nèi)部已充填的半導(dǎo)體材料40a形成第2導(dǎo)電型的埋入?yún)^(qū)44a，另外，在輔助隔離擴(kuò)散區(qū)17b的底面上由耐壓槽43b的殘留部(下部)和其內(nèi)部已充填的半導(dǎo)體材料40b，形成第2導(dǎo)電型的主隔離區(qū)44b。
埋入?yún)^(qū)44a為細(xì)長形，并相互平行。埋入?yún)^(qū)44a在比基極擴(kuò)散區(qū)17a的深度更下的部分構(gòu)成，為橫方向的長方體形狀。另外，埋入?yún)^(qū)44a的上部與基極擴(kuò)散區(qū)17a連接著，所以與基極擴(kuò)散區(qū)17a的電位相同。
在耐壓槽43b內(nèi)已充填的半導(dǎo)體材料40b的上部形成與半導(dǎo)體材料40b同一寬度的高濃度雜質(zhì)區(qū)16，但通過橫方向擴(kuò)散，輔助隔離擴(kuò)散區(qū)17b寬度大于主隔離區(qū)44b的寬度。
圖17(a)、(b)的C-C線截面圖示于圖31。
各基極擴(kuò)散區(qū)17a都是四角為圓形、長邊沿埋入?yún)^(qū)44a延伸方向的長方形。
各基極擴(kuò)散區(qū)17a相互分開，通過第2導(dǎo)電型雜質(zhì)的橫方向擴(kuò)散，基極擴(kuò)散區(qū)17a的邊緣進(jìn)入柵電極膜36的底面之下，因此處于使柵電極膜36橫跨相鄰的基極擴(kuò)散區(qū)17a的位置。
輔助隔離擴(kuò)散區(qū)17b的形狀是四角環(huán)狀，按同心狀相鄰的輔助隔離擴(kuò)散區(qū)17b相互以一定距離分開。
接著，如圖18(a)、(b)所示，在處理襯底10表面配置已形成圖案的抗蝕劑膜45，在使基極擴(kuò)散區(qū)17a的寬度方向中央位置的柵絕緣膜34露出的狀態(tài)下，照射第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)，通過已透過柵絕緣膜34的第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)，在基極擴(kuò)散區(qū)17a的內(nèi)部表面形成淺的第2導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)層18。
第2導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)層18是長邊沿基極擴(kuò)散區(qū)17a的縱向的長方形，高濃度雜質(zhì)層18的長邊與基極擴(kuò)散區(qū)17a的長邊平行。
另外，高濃度雜質(zhì)層18的長邊離開柵電極膜36的邊緣一定距離，如圖19(a)、(b)所示，如果將抗蝕劑膜45除去，在形成已形成圖案的另外的抗蝕劑膜46、使高濃度雜質(zhì)層18的長邊與柵電極膜36的邊緣之間的位置的柵絕緣膜34表面露出而覆蓋其它部分的狀態(tài)下，照射第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)，則該雜質(zhì)透過柵絕緣膜34的露出部分，在位于第2導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)區(qū)18與柵電極膜36之間的基極擴(kuò)散區(qū)17a的內(nèi)部表面形成第1導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)區(qū)19。
如果在除去抗蝕劑膜46之后，進(jìn)行熱處理，則第2導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)區(qū)18和第1導(dǎo)電型的高濃度雜質(zhì)區(qū)19中含有的雜質(zhì)分別擴(kuò)散，如圖20(a)、(b)所示，分別形成第2導(dǎo)電型的電阻性擴(kuò)散區(qū)20和第1導(dǎo)電型的源擴(kuò)散區(qū)21。電阻性擴(kuò)散區(qū)20的表面濃度比基極擴(kuò)散區(qū)17a的表面濃度更高，使源擴(kuò)散區(qū)21和電阻性擴(kuò)散區(qū)20與金屬膜形成電阻性接觸。
圖20(a)、(b)的F-F線截面圖示于圖32。
電阻性擴(kuò)散區(qū)20和源擴(kuò)散區(qū)21的平面形狀的尺寸小于基極擴(kuò)散區(qū)17a，另外，它們的深度比基極擴(kuò)散區(qū)17a的深度更淺。電阻性擴(kuò)散區(qū)20和源擴(kuò)散區(qū)21位于基極擴(kuò)散區(qū)17a的內(nèi)側(cè)，不與導(dǎo)電區(qū)14及生長層12接觸。
在各基極擴(kuò)散區(qū)17a內(nèi)至少形成1個以上電阻性擴(kuò)散區(qū)20和源擴(kuò)散區(qū)21。
源擴(kuò)散區(qū)21的端部通過橫向擴(kuò)散，進(jìn)入柵電極膜36的底面以下，但不與基極擴(kuò)散區(qū)17a的端部接觸，在柵電極膜36底面下的基極擴(kuò)散區(qū)17a的一部分，即在源擴(kuò)散區(qū)21的邊緣與基極擴(kuò)散區(qū)17a的邊緣之間，由與柵絕緣膜34接觸的部分來形成溝道區(qū)22。
接著，如圖21(a)、(b)所示，采用CVD法等，在處理襯底10表面形成氧化硅膜等層間絕緣膜37，然后，如圖22(a)、(b)所示，在活性區(qū)的柵電極膜36上以及耐壓區(qū)的表面上配置已形成圖案的抗蝕劑膜47，對已露出的層間絕緣膜37和位于其下層的柵絕緣膜34進(jìn)行刻蝕，使電阻性擴(kuò)散區(qū)20和源擴(kuò)散區(qū)21至少露出部分表面，然后，如圖24(a)、(b)所示，如果形成鋁等的金屬薄膜29，使電阻性擴(kuò)散區(qū)20的部分表面和源擴(kuò)散區(qū)21的部分表面都與金屬薄膜29接觸。
然后，如果在金屬薄膜29上配置已形成圖案的抗蝕劑膜(未圖示)，通過刻蝕，使金屬薄膜29形成圖案，則如圖25所示，形成源電極膜38。
在形成源電極膜38時，形成由構(gòu)成源電極膜38的金屬膜構(gòu)成的、與源電極膜38絕緣并與柵電極膜36連接的柵極墊和由源電極膜38的一部分構(gòu)成的源極墊。
該源電極膜38與源擴(kuò)散區(qū)21及電阻性擴(kuò)散區(qū)20電阻性接觸，源擴(kuò)散區(qū)21與源電極膜38直接在電氣上連接，基極擴(kuò)散區(qū)17a通過電阻性擴(kuò)散區(qū)20與源電極膜38電氣上連接。
埋入?yún)^(qū)44a與基極擴(kuò)散區(qū)17a接觸，所以，埋入?yún)^(qū)44a也在電氣上與源電極膜38連接。層間絕緣膜37將源電極膜38在電氣上與柵電極膜36絕緣，另外，不與導(dǎo)電層14及生長層12接觸。
接著，如圖26(a)、(b)所示，在處理襯底10表面形成由氧化硅膜等構(gòu)成的保護(hù)層39，通過刻蝕，使保護(hù)層39形成圖案。通過形成圖案，使柵極墊及源極墊露出。
然后，如圖27、圖28所示，在半導(dǎo)體支持層11的內(nèi)側(cè)已露出的表面上形成金屬膜，通過該金屬膜，構(gòu)成漏電極膜30。然后，經(jīng)過切割工序，從1片晶圓得到多個半導(dǎo)體裝置1。
漏電極膜30與半導(dǎo)體支持層11電阻性接觸，生長層12及導(dǎo)電區(qū)14通過半導(dǎo)體支持層11，在電氣上與漏電極膜30連接。
另外，圖27、28的G-G線截面圖與圖20(a)、(b)的F-F線截面圖相同，示于圖32。
以上是本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置1為MOS晶體管的情況，但本發(fā)明也包含其它種類的半導(dǎo)體裝置。
圖33的符號2是PN結(jié)型IGBT的本發(fā)明實施例2的半導(dǎo)體裝置。在實施例2的半導(dǎo)體裝置2及下述的各實施例的半導(dǎo)體裝置3、4中，與實施例1的半導(dǎo)體裝置1相同的部件附以相同的符號，其說明省略。另外，在下述的各實施例之中至少實施例2、3的各半導(dǎo)體裝置2、3的耐壓區(qū)的結(jié)構(gòu)與實施例1的半導(dǎo)體裝置1相同。
實施例2的半導(dǎo)體裝置2具有第2導(dǎo)電型的集電層51，代替第1導(dǎo)電型的支持層11，在該集電層51上配置有第1導(dǎo)電型的生長層12，在集電層51內(nèi)面形成與集電層51電阻性接觸的集電極55。其它結(jié)構(gòu)與實施例1的半導(dǎo)體裝置1相同。
在半導(dǎo)體裝置2中在集電層51與生長層12之間形成PN結(jié)，在半導(dǎo)體裝置2導(dǎo)通時，PN結(jié)加正向偏壓，少數(shù)載流子從集電層51注入生長層12內(nèi)，所以，導(dǎo)通電阻變低。
圖34的符號3是肖特基結(jié)IGBT的本發(fā)明實施例3的半導(dǎo)體裝置。
在半導(dǎo)體裝置3中通過研磨工序等，除去相當(dāng)于實施例1半導(dǎo)體裝置1的半導(dǎo)體支持層11的部分，然后在經(jīng)研磨而露出的生長層12的表面上，使生長層12與形成肖特基結(jié)的鉻等金屬膜成膜，通過該金屬膜，構(gòu)成肖特基電極膜56。
肖特基結(jié)的極性是在半導(dǎo)體裝置3導(dǎo)通時正向偏壓的極性，通過給肖特基結(jié)加正向偏壓，少數(shù)載流子從肖特基電極膜56注入生長層12內(nèi)，導(dǎo)通電阻變低。
圖35的符號4是本發(fā)明實施例4的半導(dǎo)體裝置，通過外延生長，在第2導(dǎo)電型的支持襯底52上形成第1導(dǎo)電型的生長層12。
該半導(dǎo)體裝置4中有隔離擴(kuò)散區(qū)53，它從電阻層15表面擴(kuò)散而形成，其底面到達(dá)半導(dǎo)體支持層11。
隔離擴(kuò)散區(qū)53是環(huán)狀，圍住設(shè)有基極擴(kuò)散區(qū)17a的活性區(qū)。
在隔離擴(kuò)散區(qū)53圍住的區(qū)域的內(nèi)側(cè)形成導(dǎo)電區(qū)14，在導(dǎo)電區(qū)14的內(nèi)部表面附近，配置有與源擴(kuò)散區(qū)21同時形成的第1導(dǎo)電型的漏極擴(kuò)散區(qū)54。在漏極擴(kuò)散區(qū)54表面配置有與源電極膜38同時形成、并在電氣上與源電極膜38絕緣的漏電極膜59，通過它們構(gòu)成晶體管6。
另一方面，在環(huán)狀隔離擴(kuò)散區(qū)53的外側(cè)，形成小信號用的晶體管及二極管等半導(dǎo)體元件57，由多個半導(dǎo)體元件57構(gòu)成控制電路等電子電路。
在支持襯底52的表面上形成有與接地電位連接的接地電極膜58。柵電極膜36與隔離擴(kuò)散區(qū)53外側(cè)的半導(dǎo)體元件57連接，晶體管6通過由半導(dǎo)體元件57形成的控制電路進(jìn)行控制。
如果將接地電極膜58設(shè)為接地電位、在漏電極膜59和源電極膜38之間施加電壓的狀態(tài)下，在柵電極膜36上施加閾值電壓以上的電壓，則在溝道區(qū)22形成反轉(zhuǎn)層并導(dǎo)通。
一旦導(dǎo)通，則電流在源電極膜38和漏電極膜59之間在電阻層15內(nèi)部橫向地流動。
柵電極膜36一成為小于閾值電壓的電壓，就截止。
在導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)這兩種狀態(tài)下，隔離擴(kuò)散區(qū)53和電阻層15被加反向偏壓，使晶體管6和其它半導(dǎo)體元件57在電氣上分離。
再有，對于半導(dǎo)體單晶除了能夠采用硅單晶之外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中還能夠采用GaAs等其它半導(dǎo)體的單晶。
另外，在上述各實施例中具有相互隔離的多個基極擴(kuò)散區(qū)17a，但也可用第2導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)將各基極擴(kuò)散區(qū)17a連接，形成梳狀。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其中設(shè)有第1導(dǎo)電型的電阻層；在所述電阻層內(nèi)部的表面附近形成的、位置相互分離的第2導(dǎo)電型的多個基極擴(kuò)散區(qū)；在比所述各基極擴(kuò)散區(qū)的邊緣更內(nèi)側(cè)的區(qū)域的所述各基極擴(kuò)散區(qū)內(nèi)部的表面附近分別形成的、比所述各基極擴(kuò)散區(qū)淺的第1導(dǎo)電型的源擴(kuò)散區(qū)；在所述各基極擴(kuò)散區(qū)邊緣附近，在所述各基極擴(kuò)散區(qū)的邊緣與所述各源擴(kuò)散區(qū)的邊緣之間的溝道區(qū)；至少位于所述各溝道區(qū)上的柵絕緣膜；位于所述柵絕緣膜上的柵電極膜；以及在所述各基極擴(kuò)散區(qū)底面上各配置多個的、分別與所述各基極擴(kuò)散區(qū)連接的多個第2導(dǎo)電型的埋入?yún)^(qū)，與分別位于不同的所述基極擴(kuò)散區(qū)底面的、相互鄰接的所述埋入?yún)^(qū)所夾入部分的所述電阻層的寬度Wm2相比，相鄰地位于同一所述基極擴(kuò)散區(qū)底面的所述埋入?yún)^(qū)之間的部分的所述電阻層的寬度Wm1形成得更大。
2.如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其中所述各基極擴(kuò)散區(qū)細(xì)長地形成，并相互平行地配置，所述埋入?yún)^(qū)沿所述各基極擴(kuò)散區(qū)的縱向相互平行地配置。
3.如權(quán)利要求1或2記載的半導(dǎo)體裝置，其中所述各埋入?yún)^(qū)具有形成于所述電阻層的槽和充填在所述槽內(nèi)的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體材料。
4.如權(quán)利要求2或3記載的半導(dǎo)體裝置，其中所述各埋入?yún)^(qū)的寬度分別相等。
5.如權(quán)利要求2至4中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中所述各埋入?yún)^(qū)的長度相等。
6.如權(quán)利要求1至4中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中在相鄰的2個一組的基極擴(kuò)散區(qū)中，在從一個基極擴(kuò)散區(qū)的寬度方向中央位置至另一個基極擴(kuò)散區(qū)的寬度方向中央位置之間，且在比基極擴(kuò)散區(qū)深度更深、比埋入?yún)^(qū)底面更淺的范圍內(nèi)，第1導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量和第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)含量大致相等。
7.如權(quán)利要求1至6中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中設(shè)有將所述源擴(kuò)散區(qū)與所述基極擴(kuò)散區(qū)在電氣上連接的源電極膜。
8.如權(quán)利要求1至7中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中在與所述電阻層的形成所述基極擴(kuò)散區(qū)的面相反一側(cè)的面上，按照與所述電阻層相同的導(dǎo)電型配置濃度高于所述電阻層的漏極層。
9.如權(quán)利要求1至7中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中在與所述電阻層的形成所述基極擴(kuò)散區(qū)的面相反一側(cè)的面上，配置具有與所述電阻層相反的導(dǎo)電型的集電層。
10.如權(quán)利要求1至7中的任何一項記載的半導(dǎo)體裝置，其中在與所述電阻層的形成所述基極擴(kuò)散區(qū)的面相反一側(cè)的面上，配置所述電阻層和形成肖特基結(jié)的肖特基電極膜。
11.如權(quán)利要求7記載的半導(dǎo)體裝置，其中在所述電阻層的形成所述基極擴(kuò)散區(qū)的一側(cè)的表面上，配置在電氣上與所述電阻層連接、且與所述源電極膜絕緣的漏電極膜。
全文摘要
提供一種抗破壞性強(qiáng)的半導(dǎo)體裝置。與位于同一基極擴(kuò)散區(qū)17a底面的埋入?yún)^(qū)44a相互間的距離Wm
文檔編號H01L29/10GK1910758SQ20048003985
公開日2007年2月7日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者九里伸治, 宍戶寬明, 三川雅人, 大島宏介, 栗山昌弘, 北田瑞枝 申請人:新電元工業(yè)株式會社