專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高無源區(qū)域中的耐壓特性的高耐壓的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
以往的半導(dǎo)體裝置，例如N溝道型MOS晶體管形成為橢圓形狀。在中心區(qū)域配置N型的漏區(qū)，依次包圍N型的漏區(qū)地將N型的緩沖區(qū)、N型的漂移區(qū)配置成一環(huán)狀。而且，包圍N型的漂移區(qū)地配置P型的阱區(qū)，P型的阱區(qū)中在其直線區(qū)域中配置有N型的源區(qū)。通過該結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)設(shè)備的導(dǎo)通耐壓特性的提高(例如，參照專利文獻(xiàn)1。)。
以往的半導(dǎo)體裝置，例如N溝道型的MOS晶體管，如上所述形成為橢圓形狀。在P型的半導(dǎo)體基板上形成的半導(dǎo)體層中，形成P型的體區(qū)(ボデイ領(lǐng)域)，在P型的體區(qū)中形成N型的源區(qū)和P型的接觸區(qū)。而且，在半導(dǎo)體層中形成漏區(qū)，在漏區(qū)和體區(qū)之間形成場氧化膜。在場氧化膜的下方，以環(huán)狀配置有4個P型的浮置場環(huán)(フロ一テイング·フイ一ルドリング)(例如，參照專利文獻(xiàn)2。)。
專利文獻(xiàn)1日本特開2000-156495號公報(第6-7頁，圖1)專利文獻(xiàn)2日本特開2005-93696號公報(第6-7頁，圖1-2)發(fā)明內(nèi)容如上所述，在以往的半導(dǎo)體裝置中，N溝道型的MOS晶體管形成為橢圓形狀。而且，用作有源區(qū)域的直線區(qū)域和用作無源區(qū)域的曲線區(qū)域中，形成有一環(huán)狀的P型的阱區(qū)。特別地，由于無源區(qū)域是曲線形狀，因此，在與直線區(qū)域相同的結(jié)構(gòu)中，MOS晶體管截止時容易引起電場集中，存在難以得到所希望的耐壓特性的問題。
另外，在以往的N溝道型的MOS晶體管中，為了提高曲線區(qū)域中的耐壓特性，在漏區(qū)和體區(qū)之間以環(huán)狀配置有4個P型的浮置場環(huán)。在該結(jié)構(gòu)中，對于在漏-源區(qū)之間流動的自由載流子(電子)，P型的浮置場環(huán)成為勢壘，導(dǎo)通電阻增大，存在難以得到所希望的電流特性的問題。
另外，在以往的半導(dǎo)體裝置中，如上所述，在漏-源區(qū)之間形成場氧化膜，由此，對于在漏-源區(qū)之間流動的自由載流子(電子)，場氧化膜成為勢壘，導(dǎo)通電阻值增大，存在難以得到所希望的電流特性的問題。
鑒于上述的各問題而完成的本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，具有半導(dǎo)體層；在前述半導(dǎo)體層上形成的背柵區(qū)、漏區(qū)以及源區(qū)；在前述半導(dǎo)體層上表面形成的柵氧化膜；在前述柵氧化膜上形成的柵電極；以及在前述半導(dǎo)體層上表面形成的絕緣層，該半導(dǎo)體裝置的特征在于，在前述半導(dǎo)體層中形成成為電流路徑的有源區(qū)域和不能成為電流路徑的無源區(qū)域，在前述無源區(qū)域的前述半導(dǎo)體層中形成浮置狀態(tài)的第一擴(kuò)散層，在前述有源區(qū)域以及前述無源區(qū)域中，形成浮置狀態(tài)的第二擴(kuò)散層，在前述無源區(qū)域，前述第一擴(kuò)散層和前述第二擴(kuò)散層的形成區(qū)域重疊的區(qū)域，至少與在前述絕緣層上表面形成的金屬層進(jìn)行電容結(jié)合。因此，在本發(fā)明中，在無源區(qū)域形成第一及第二擴(kuò)散層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以與有源區(qū)域中的耐壓特性相比提高無源區(qū)域中的耐壓特性。
另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，其特征在于，前述第二擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度比前述第一擴(kuò)散層低，并且，前述第二擴(kuò)散層延伸到比前述第一擴(kuò)散層靠外周側(cè)的位置。因此，在本發(fā)明中，將雜質(zhì)濃度低的第二擴(kuò)散層配置在最外周。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以減小耗盡層在終端區(qū)域中的曲率變化，提高有源區(qū)域以及無源區(qū)域中的耐壓特性。
另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，其特征在于，前述無源區(qū)域是曲線形狀，按照前述曲線形狀配置前述第一擴(kuò)散層以及前述第二擴(kuò)散層。因此，在本發(fā)明中，在無源區(qū)域的曲線形狀部分中配置了第一及第二擴(kuò)散層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以提高無源區(qū)域中的耐壓特性。
另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，其特征在于，在前述無源區(qū)域的半導(dǎo)體層中形成場氧化膜，在前述場氧化膜上配置的接觸孔附近形成浮置狀態(tài)的第三擴(kuò)散層，在前述無源區(qū)域，前述第二擴(kuò)散層和前述第三擴(kuò)散層的形成區(qū)域重疊的區(qū)域，至少與在前述絕緣層上表面形成的金屬層進(jìn)行電容結(jié)合。因此，在本發(fā)明中，根據(jù)接觸孔的配置，在場氧化膜的寬度變寬的區(qū)域中，配置有第三擴(kuò)散層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以提高無源區(qū)域中的耐壓特性。
另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，其特征在于，前述第二擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度比前述第三擴(kuò)散層低，并且，前述第二擴(kuò)散層延伸到比前述第三擴(kuò)散層靠外周側(cè)的位置。因此，在本發(fā)明中，將雜質(zhì)濃度低的第二擴(kuò)散層配置在最外周。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以減小耗盡層的終端區(qū)域中的曲率變化，提高有源區(qū)域以及無源區(qū)域中的耐壓特性。
另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，其特征在于，前述第三擴(kuò)散層的擴(kuò)散深度比前述第一擴(kuò)散層深。因此，在本發(fā)明中，在場氧化膜寬度變寬的區(qū)域配置了第三擴(kuò)散層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，耗盡層在水平方向上擴(kuò)展，可以提高無源區(qū)域中的耐壓特性。
在本發(fā)明中，將N溝道型MOS晶體管配置為橢圓形狀，將曲線區(qū)域用作無源區(qū)域。而且，在無源區(qū)域的外延層中形成有浮置狀態(tài)的P型的擴(kuò)散層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以提高無源區(qū)域中的耐壓特性，提高M(jìn)OS晶體管的耐壓特性。
另外，在本發(fā)明中，在最外周形成有雜質(zhì)濃度低的P型的擴(kuò)散層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以減小耗盡層的終端區(qū)域中的曲率變化，提高M(jìn)OS晶體管的耐壓特性。
另外，在本發(fā)明中，雜質(zhì)濃度低、擴(kuò)散深度淺的P型的擴(kuò)散層被形成為一環(huán)狀。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以提高M(jìn)OS晶體管的耐壓特性。
另外，在本發(fā)明中，只在無源區(qū)域配置有LOCOS(LocalOxidation of Silicon硅的局部氧化)氧化膜。而且，通過配置接觸孔，在LOCOS氧化膜寬度變寬的區(qū)域中，形成擴(kuò)散深度深的P型的擴(kuò)散層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，耗盡層在水平方向上擴(kuò)展，可以提高M(jìn)OS晶體管的耐壓特性。


圖1是說明本發(fā)明的實施方式中的N溝道型的MOS晶體管的俯視圖。
圖2是說明本發(fā)明的實施方式中的N溝道型的MOS晶體管的截面圖。
圖3是說明本發(fā)明的實施方式中的N溝道型的MOS晶體管的截面圖。
圖4的(A)是說明本發(fā)明的實施方式中的N溝道型的MOS晶體管的反偏置狀態(tài)的電位分布的圖，圖4的(B)是說明本發(fā)明的實施方式中的N溝道型的MOS晶體管的碰撞電離產(chǎn)生區(qū)域的圖。
圖5的(A)是說明本發(fā)明的實施方式中的N溝道型的MOS晶體管的反偏置狀態(tài)的電位分布的圖，圖5的(B)是說明本發(fā)明的實施方式中的N溝道型的MOS晶體管的碰撞電離產(chǎn)生區(qū)域的圖。
附圖標(biāo)記說明1N溝道型的MOS晶體管；2P型的擴(kuò)散層；3P型的擴(kuò)散層；4P型的擴(kuò)散層；5P型的單晶硅基板；7N型的外延層；27LOCOS氧化膜；28LOCOS氧化膜；29接觸孔；30金屬層；32金屬層。
具體實施例方式
下面參照圖1～圖5詳細(xì)說明作為本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置。圖1是用于說明作為本實施方式的N溝道型MOS晶體管的俯視圖。圖2是用于說明作為本實施方式的N溝道型MOS晶體管的圖，是圖1中示出的A-A線方向的截面圖。圖3是用于說明作為本實施方式的N溝道型MOS晶體管的圖，是圖1中示出的B-B線方向的截面圖。圖4的(A)與作為本實施方式的N溝道型MOS晶體管有關(guān)，是說明反偏置狀態(tài)的電位分布的圖。圖4的(B)是說明作為本實施方式的N溝道型MOS晶體管中的碰撞電離產(chǎn)生區(qū)域的圖。圖5的(A)與作為本實施方式的N溝道型MOS晶體管有關(guān)，是說明反偏置狀態(tài)的電位分布的圖。圖5的(B)是說明作為本實施方式的N溝道型MOS晶體管中的碰撞電離產(chǎn)生區(qū)域的圖。
如圖1所示，N溝道型的MOS晶體管1，例如形成為橢圓形狀。在橢圓形狀的直線區(qū)域L中，在中心區(qū)域配置源區(qū)，在其兩側(cè)配置有漏區(qū)。在直線區(qū)域L中，在作為漏-源區(qū)之間的X軸方向上流過電流，直線區(qū)域L用作流過電流的有源區(qū)域。另一方面，橢圓形狀的曲線區(qū)域R用作不流過電流的無源區(qū)域?？邕^有源區(qū)域以及無源區(qū)域的兩個區(qū)域，以一個環(huán)狀形成有P型的擴(kuò)散層2。P型的擴(kuò)散層2配置在用單點劃線包圍的區(qū)域上，在有源區(qū)域中配置在源區(qū)和漏區(qū)之間。而且，為了提高在無源區(qū)域中的耐壓特性，在曲線區(qū)域R中形成有用雙點劃線表示的P型的擴(kuò)散層3、用虛線表示的P型的擴(kuò)散層4，這一點將在后面利用圖4和圖5進(jìn)行詳細(xì)說明。
此外，本實施方式中的P型的擴(kuò)散層2對應(yīng)于本發(fā)明的“第二擴(kuò)散層”，本實施方式中的P型的擴(kuò)散層3對應(yīng)于本發(fā)明的“第一擴(kuò)散層”，本實施方式中的P型的擴(kuò)散層4對應(yīng)于本發(fā)明的“第三擴(kuò)散層”。另外，括號內(nèi)表示的標(biāo)記對應(yīng)于圖2以及圖3中表示的標(biāo)記。
如圖2所示，A-A線方向的截面表示MOS晶體管1的有源區(qū)域的截面。而且，MOS晶體管1主要由P型的擴(kuò)散層2、P型的單晶硅基板5、N型的埋入擴(kuò)散層6、N型的外延層7、用作背柵區(qū)的P型的擴(kuò)散層8、9、10、11、用作源區(qū)的N型的擴(kuò)散層12、用作漏區(qū)的N型的擴(kuò)散層13、14、15、以及柵電極16構(gòu)成。
在外延層7上形成有P型的擴(kuò)散層2。如上所述，P型的擴(kuò)散層2包圍用作背柵區(qū)的P型的擴(kuò)散層8的周圍地形成為一個環(huán)狀。P型的擴(kuò)散層2，例如通過其表面的雜質(zhì)濃度為1.0×1015～1.0×1016(/cm2)左右、擴(kuò)散深度為1～3(μm)左右的擴(kuò)散條件而形成。而且，P型的擴(kuò)散層2作為浮置擴(kuò)散層形成，與P型的擴(kuò)散層2上方的金屬層25、26進(jìn)行電容結(jié)合。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在對MOS晶體管1施加反偏壓時，成為對P型的擴(kuò)散層2施加固定電位的狀態(tài)，可以提高有源區(qū)域中的耐壓特性。此外，在有源區(qū)域中形成P型的擴(kuò)散層2時導(dǎo)通電阻值增大，因此，可考慮耐壓特性和導(dǎo)通電阻值而設(shè)計P型的擴(kuò)散層2的雜質(zhì)濃度。
在P型的單晶硅基板5上形成有N型的外延層7?；?和外延層7中形成有N型的埋入擴(kuò)散層6。此外，本實施方式中的基板5以及外延層7對應(yīng)于本發(fā)明的“半導(dǎo)體層”。而且，在本實施方式中，表示在基板5上形成有一層外延層7的情況，但是并不限于該情況。例如，作為本發(fā)明的“半導(dǎo)體層”，既可以是僅為基板的情況，也可以是在基板上表面層疊有多個外延層的情況。另外，基板也可以是N型的單晶硅基板、化合物半導(dǎo)體基板。
在外延層7上形成有P型的擴(kuò)散層8。P型的擴(kuò)散層8中與其形成區(qū)域重疊地形成有P型的擴(kuò)散層9、10、11。而且，使P型的擴(kuò)散層9與P型的擴(kuò)散層8重疊而形成，由此降低背柵區(qū)中的電阻值，實現(xiàn)防止寄生NPN晶體管的動作。
P型的擴(kuò)散層9上形成有N型的擴(kuò)散層12。N型的擴(kuò)散層12用作源區(qū)。N型的擴(kuò)散層12和P型的擴(kuò)散層11與源電極S連接，成為相同電位。而且，P型的擴(kuò)散層10、11配置為被N型的擴(kuò)散層12包圍周圍，用作背柵引出區(qū)域。P型的擴(kuò)散層10、11可通過形成為高雜質(zhì)濃度區(qū)，降低接觸電阻。
在外延層7上形成有N型的擴(kuò)散層13、14、15。N型的擴(kuò)散層13、14、15用作漏區(qū)。如圖1所示，N型的擴(kuò)散層13跨過有源區(qū)域以及無源區(qū)域這兩個區(qū)域，配置成一環(huán)狀。N型的擴(kuò)散層14、15配置在成為源區(qū)的N型的擴(kuò)散層12的兩側(cè)的有源區(qū)域中。而且，位于柵電極16下方、位于N型的擴(kuò)散層12和N型的擴(kuò)散層15之間的P型的擴(kuò)散層8、9，用作溝道區(qū)域。
在柵氧化膜17上表面形成有柵電極16。柵電極16例如由多晶硅膜和鎢的硅化物膜的層疊膜即多晶硅-金屬硅化物(polycide)膜構(gòu)成，形成為所希望的膜厚。此外，柵電極16，既可以由多晶硅膜的單層膜構(gòu)成，另外，也可以由各種單層膜、層疊膜等構(gòu)成。
在外延層7上表面形成有絕緣層18。絕緣層18由BPSG(BoronPhospho Silicate Glass硼磷硅玻璃)膜、SOG(Spin On Glass旋轉(zhuǎn)涂布玻璃)膜等形成。而且，使用公知的光刻法技術(shù)，例如，利用使用了CHF3+O2類的氣體的干蝕刻，在絕緣層18上形成接觸孔19、20、21。
接觸孔19、20、21中埋設(shè)有金屬層22、23、24。金屬層22、23、24，例如是在勢壘金屬層上層疊了鋁-硅(Al-Si)層、鋁-銅(Al-Cu)層或者鋁-硅-銅(Al-Si-Cu)層的結(jié)構(gòu)。此外，前述金屬層22、23、24也可以在接觸孔19、20、21內(nèi)的勢壘金屬層上埋設(shè)由鎢(W)等的高熔點金屬構(gòu)成的金屬層，在其上形成以鋁為主體的金屬層。
在絕緣層18上表面形成有金屬層25、26，使得覆蓋P型的擴(kuò)散層2上方。雖然沒有圖示，金屬層25、26是與源電極S連接的布線層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，P型的擴(kuò)散層2經(jīng)過柵氧化膜17以及絕緣層18等與金屬層25、26進(jìn)行電容結(jié)合。而且，P型的擴(kuò)散層2被施加與源電位相比稍微高電位的、所希望的電位。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，P型的擴(kuò)散層2與N型的外延層7形成反偏置狀態(tài)，提高M(jìn)OS晶體管1的耐壓特性。
如圖3所示，B-B線方向的截面表示MOS晶體管1的無源區(qū)域的截面。此外，在圖3中，省略橢圓形狀的直線區(qū)域L即有源區(qū)域的截面，主要圖示了橢圓形狀的曲線區(qū)域R即無源區(qū)域的截面。而且，比省略部分靠右側(cè)表示的截面，圖示了圖1所示的Y軸方向下側(cè)的截面。比省略部分靠左側(cè)表示的截面，圖示了圖1所示的Y軸方向上側(cè)的截面。
在曲線區(qū)域R中，在P型的擴(kuò)散層8和N型的擴(kuò)散層13之間形成有LOCOS氧化膜27、28。LOCOS氧化膜27、28只在曲線區(qū)域R即無源區(qū)域中形成，沒有形成在直線區(qū)域L即有源區(qū)域中。而且，在無源區(qū)域中，柵電極16的一端側(cè)配置在LOCOS氧化膜27、28上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在有源區(qū)域中，LOCOS氧化膜27、28不會成為勢壘而使電流路徑迂回，電流特性不會惡化。另外，可以防止導(dǎo)通電阻值增大。另一方面，在無源區(qū)域中，由于LOCOS氧化膜27、28，柵電極16從外延層7表面離開，可以提高耐壓特性。此外，本實施方式中的LOCOS氧化膜27、28對應(yīng)于本發(fā)明的“場氧化膜”。
在LOCOS氧化膜27上，通過在絕緣層18中形成的接觸孔29，金屬層30與柵電極16連接。金屬層30在絕緣層18上向分隔區(qū)域31側(cè)延伸，使得覆蓋P型的擴(kuò)散層2上方。P型的擴(kuò)散層2通過柵氧化膜17以及絕緣層18等與金屬層30進(jìn)行電容結(jié)合。另一方面，在LOCOS氧化膜28側(cè)，形成有位于P型的擴(kuò)散層2上方的金屬層32。金屬層32與源電極S連接，P型的擴(kuò)散層2通過柵氧化膜17以及絕緣層18等與金屬層32進(jìn)行電容結(jié)合。
在此，如圖1中以單點劃線所示，在LOCOS氧化膜27側(cè)，在LOCOS氧化膜27的端部以及其附近區(qū)域中，按照曲線區(qū)域R的形狀形成有P型的擴(kuò)散層3。P型的擴(kuò)散層3與P型的擴(kuò)散層2的形成區(qū)域重疊，形成為浮置擴(kuò)散層。而且，如圖1中以虛線所示，對應(yīng)于接觸孔29附近、LOCOS氧化膜27的寬度W1變寬的區(qū)域，形成有P型的擴(kuò)散層4。在接觸孔29附近，LOCOS氧化膜27的寬度W1形成為比LOCOS氧化膜28的寬度W2寬。如上所述，因為在LOCOS氧化膜27上方，需要用來使金屬層30與柵電極16連接的平坦區(qū)域。此外，在LOCOS氧化膜27側(cè)，也在接觸孔29附近以外的區(qū)域中以寬度W2形成LOCOS氧化膜27的寬度。
P型的擴(kuò)散層3、4與P型的擴(kuò)散層2同樣地，與絕緣層18上表面的金屬層30進(jìn)行電容結(jié)合。而且，P型的擴(kuò)散層3，例如通過其表面的雜質(zhì)濃度為1.0×1017～1.0×1018(/cm2)左右、擴(kuò)散深度為2～4(μm)左右的擴(kuò)散條件而形成。P型的擴(kuò)散層4，例如通過其表面的雜質(zhì)濃度為1.0×1016～1.0×1017(/cm2)左右、擴(kuò)散深度為5～6(μm)左右的擴(kuò)散條件而形成。
另一方面，在LOCOS氧化膜28側(cè)，在LOCOS氧化膜28的端部以及其附近區(qū)域中，按照曲線區(qū)域R的形狀形成有P型的擴(kuò)散層3。P型的擴(kuò)散層3與P型的擴(kuò)散層2的形成區(qū)域重疊，形成為浮置擴(kuò)散層。P型的擴(kuò)散層3與P型的擴(kuò)散層2同樣，與絕緣層18上表面的金屬層32進(jìn)行電容結(jié)合。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在接觸孔29附近的LOCOS氧化膜27側(cè)，P型的擴(kuò)散層8和P型的擴(kuò)散層2的離開寬度變寬，但是至少不會使P型的擴(kuò)散層2、3、4重疊的區(qū)域完全地耗盡，由此，可以提高耐壓特性。另一方面，在接觸孔29附近以外的LOCOS氧化膜27側(cè)、LOCOS氧化膜28側(cè)，至少不會使P型的擴(kuò)散層2、3重疊的區(qū)域完全地耗盡，由此，可以提高耐壓特性。如圖1所示，在無源區(qū)域中，其形狀為曲線形狀，是容易集中電場的結(jié)構(gòu)，但是通過配置P型的擴(kuò)散層2、3、4，可以比有源區(qū)域提高耐壓特性。
而且，P型的擴(kuò)散層3、4只配置在無源區(qū)域中，沒有配置在有源區(qū)域中。因為有源區(qū)域是直線區(qū)域，是比無源區(qū)域難以集中電場的結(jié)構(gòu)。也就是說，在本實施方式中，采用如下結(jié)構(gòu)，即在有源區(qū)域中只配置P型的擴(kuò)散層2、根據(jù)有源區(qū)域的耐壓特性決定MOS晶體管1的耐壓特性。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，不會在有源區(qū)域中形成多余的P型的擴(kuò)散層，可以防止多余的P型的擴(kuò)散層成為勢壘、MOS晶體管1的導(dǎo)通電阻值增大。另外，可以防止設(shè)備大小增大。
在圖4的(A)中，圖示了接觸孔29附近的LOCOS氧化膜27側(cè)、即形成有P型的擴(kuò)散層4的區(qū)域。如圖所示，粗的實線表示耗盡層的端部區(qū)域，虛線表示等電位線，單點劃線表示359(V)的等電位線。如圖所示，P型的擴(kuò)散層2、3、4形成為浮置擴(kuò)散層，但是存在施加有比柵電位稍微高的電位的區(qū)域。P型的擴(kuò)散層2、3、4重疊的區(qū)域是高雜質(zhì)濃度區(qū)域，如實線所示，存在沒有被耗盡的區(qū)域。這是因為如上所述，沒有被耗盡的P型的擴(kuò)散層2、3、4與金屬層30進(jìn)行電容結(jié)合。
而且，P型的擴(kuò)散層4擴(kuò)散到與P型的擴(kuò)散層8相同的深度。從P型的擴(kuò)散層4和外延層7的邊界擴(kuò)展的耗盡層，與從P型的擴(kuò)散層8和外延層7的邊界擴(kuò)展的耗盡層同樣地，擴(kuò)展到水平方向的寬廣的區(qū)域。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在接觸孔29附近，LOCOS氧化膜27的寬度W1變寬，但是通過P型的擴(kuò)散層4、8，可以防止由寬度W1引起的耐壓劣化。也就是說，可以避免在LOCOS氧化膜27下方等電位線的間隔變窄、容易發(fā)生電場集中的狀態(tài)。
而且，P型的擴(kuò)散層2向分隔區(qū)域31側(cè)延伸而形成。如上所述，只形成有P型的擴(kuò)散層2的區(qū)域是低雜質(zhì)濃度的區(qū)域，如圖所示被耗盡。而且，在形成有P型的擴(kuò)散層2的區(qū)域中，等電位線的間隔平緩地推移。也就是說，完全被耗盡的P型的擴(kuò)散層2配置在從源電極S側(cè)靠最外周的位置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如圖所示，減小耗盡層的終端區(qū)域中的曲率變化，提高M(jìn)OS晶體管1的耐壓特性。
此外，如圖4的(B)的陰影區(qū)域中所示，在位于分隔區(qū)域31側(cè)的P型的擴(kuò)散層2的端部附近產(chǎn)生碰撞電離。從該圖也可以知道通過在接觸孔29附近的LOCOS氧化膜27端部及其附近區(qū)域上形成P型的擴(kuò)散層3、4，防止在寬度W1的LOCOS氧化膜27下方的耐壓劣化。
在圖5的(A)中，圖示了沒有形成P型的擴(kuò)散層4的LOCOS氧化膜27側(cè)或者LOCOS氧化膜28側(cè)。如圖所示，粗的實線表示耗盡層的端部區(qū)域，虛線表示等電位線，單點劃線表示344(V)的等電位線。如圖所示，P型的擴(kuò)散層2、3形成為浮置擴(kuò)散層，但是存在施加有比源電位稍微高的電位的區(qū)域。P型的擴(kuò)散層2、3重疊的區(qū)域是高雜質(zhì)濃度區(qū)域，如實線所示，存在沒有被耗盡的區(qū)域。這是因為如上所述，沒有被耗盡的P型的擴(kuò)散層2、3與金屬層32進(jìn)行電容結(jié)合。
而且，在接觸孔29附近區(qū)域以外，沒有必要考慮與柵電極16連接的區(qū)域，可以將LOCOS氧化膜28的寬度W2設(shè)定為最小寬度。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，形成擴(kuò)散深度比P型的擴(kuò)散層2深、比P型的擴(kuò)散層4淺的P型的擴(kuò)散層3，由此可以防止由寬度W2引起的耐壓劣化。也就是說，可以避免在LOCOS氧化膜28下方等電位線的間隔變窄、容易發(fā)生電場集中的狀態(tài)。
并且，P型的擴(kuò)散層2向分隔區(qū)域31側(cè)延伸而形成。如上所述，只形成有P型的擴(kuò)散層2的區(qū)域是低雜質(zhì)濃度的區(qū)域，如圖所示被耗盡。而且，在形成有P型的擴(kuò)散層2的區(qū)域中，等電位線的間隔平緩地推移。也就是說，完全被耗盡的P型的擴(kuò)散層2配置在從源電極S側(cè)靠最外周的位置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如圖所示，減小耗盡層的終端區(qū)域中的曲率變化，提高M(jìn)OS晶體管1的耐壓特性。
此外，如圖5的(B)的陰影區(qū)域中所示，在位于分隔區(qū)域31側(cè)的P型的擴(kuò)散層2和P型的擴(kuò)散層3交叉的區(qū)域附近產(chǎn)生碰撞電離。從該圖也可以知道在沒有形成有P型的擴(kuò)散層4的LOCOS氧化膜27下方或者LOCOS氧化膜28下方，防止MOS晶體管1的耐壓劣化。
最后，雖然在圖3的截面圖中沒有圖示，但是在形成有P型的擴(kuò)散層4的一側(cè)的設(shè)備區(qū)域和分離層之間，形成有與外延層7相同電位的導(dǎo)電板33(參照圖1)。導(dǎo)電板33例如由與柵電極相同的材料、與金屬層相同的材料構(gòu)成。而且，在導(dǎo)電板33上方配置有通過絕緣層與源電極、柵電極連接的布線層等。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電板33遮蔽從設(shè)備區(qū)域延伸的耗盡層，對布線層具有屏蔽效果。而且，可以緩和位于布線層下方的分隔區(qū)域31的端部附近的電場集中，提高M(jìn)OS晶體管1的耐壓特性。
此外，在本實施方式中，說明了只在LOCOS氧化膜27的寬度為寬度W1的區(qū)域形成P型的擴(kuò)散層4的情況，但是不限于該情況。例如，也可以是與P型的擴(kuò)散層3同樣，按照曲線區(qū)域R的形狀進(jìn)行配置。另外，形成為浮置擴(kuò)散層的P型的擴(kuò)散層2、3、4其雜質(zhì)濃度、擴(kuò)散深度等可以根據(jù)MOS晶體管1的耐壓特性進(jìn)行任意的設(shè)計變更。另外，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，具有半導(dǎo)體層；在前述半導(dǎo)體層上形成的背柵區(qū)、漏區(qū)以及源區(qū)；在前述半導(dǎo)體層上表面形成的柵氧化膜；在前述柵氧化膜上形成的柵電極；以及在前述半導(dǎo)體層上表面形成的絕緣層，該半導(dǎo)體裝置的特征在于，在前述半導(dǎo)體層中形成成為電流路徑的有源區(qū)域和不能成為電流路徑的無源區(qū)域，在前述無源區(qū)域的前述半導(dǎo)體層中形成浮置狀態(tài)的第一擴(kuò)散層，在前述有源區(qū)域以及前述無源區(qū)域中，形成浮置狀態(tài)的第二擴(kuò)散層，在前述無源區(qū)域，前述第一擴(kuò)散層和前述第二擴(kuò)散層的形成區(qū)域重疊的區(qū)域，至少與在前述絕緣層上表面形成的金屬層進(jìn)行電容結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，前述第二擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度比前述第一擴(kuò)散層低，并且，前述第二擴(kuò)散層延伸到比前述第一擴(kuò)散層靠外周側(cè)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，前述無源區(qū)域是曲線形狀，按照前述曲線形狀配置前述第一擴(kuò)散層以及前述第二擴(kuò)散層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在前述無源區(qū)域的半導(dǎo)體層中形成場氧化膜，在前述場氧化膜上配置的接觸孔附近形成浮置狀態(tài)的第三擴(kuò)散層，在前述無源區(qū)域，前述第二擴(kuò)散層和前述第三擴(kuò)散層的形成區(qū)域重疊的區(qū)域，至少與在前述絕緣層上表面形成的金屬層進(jìn)行電容結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，前述第二擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度比前述第三擴(kuò)散層低，并且，前述第二擴(kuò)散層延伸到比前述第三擴(kuò)散層靠外周側(cè)的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，前述第三擴(kuò)散層的擴(kuò)散深度比前述第一擴(kuò)散層深。
全文摘要
在以往的半導(dǎo)體裝置中，按照有源區(qū)域形成無源區(qū)域，由此存在難以在無源區(qū)域中得到所希望的耐壓特性的問題。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，以橢圓形狀配置有MOS晶體管(1)。橢圓形狀的直線區(qū)域(L)用作有源區(qū)域，橢圓形狀的曲線區(qū)域(R)用作無源區(qū)域。在無源區(qū)域中，按照曲線形狀形成有P型的擴(kuò)散層(3)。另外，在無源區(qū)域的一部分中，形成有P型的擴(kuò)散層(4)。而且，P型的擴(kuò)散層(3、4)形成為浮置擴(kuò)散層，與絕緣層上的金屬層進(jìn)行電容結(jié)合，成為施加規(guī)定電位的狀態(tài)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以提高無源區(qū)域中的耐壓特性，并且可以維持有源區(qū)域的電流能力。
文檔編號H01L27/04GK1933179SQ200610127219
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者菊地修一, 中谷清史, 大川重明 申請人:三洋電機(jī)株式會社