JPH07202191A - Vertical power MOS semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Vertical power MOS semiconductor device and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JPH07202191A
JPH07202191A JP35180293A JP35180293A JPH07202191A JP H07202191 A JPH07202191 A JP H07202191A JP 35180293 A JP35180293 A JP 35180293A JP 35180293 A JP35180293 A JP 35180293A JP H07202191 A JPH07202191 A JP H07202191A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
region
concentration
type body
polysilicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP35180293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoji Doura
昭次 堂浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP35180293A priority Critical patent/JPH07202191A/en
Publication of JPH07202191A publication Critical patent/JPH07202191A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 N型ボディの注入量とツェナーダイオードの
低濃度N型領域の注入量をそれぞれ最適値に設定できる
ようにする。 【構成】 ポリシリコン膜14を堆積させた後、ポリシ
リコン膜全面にN型不純物を注入する。次に、N型ボデ
ィを形成するために、N型ボディ領域に開口をもつとと
もに、ポリシリコン膜14をゲート電極とツェナーダイ
オードにするために、リソグラフィーとエッチングによ
りポリシリコン膜14とゲート酸化膜12をパターン化
し、パターン化されたポリシリコン膜14と、それをマ
スクとするエピタキシャル層4とにN型不純物を注入す
る。その後、熱拡散を行なってN型ボディ16を形成す
る。このとき、ポリシリコン膜14には工程(C)で注
入されたN型不純物にさらに工程(D)で注入されたN
型不純物が加わり、N型ボディ16よりも濃度の高いN
型ポリシリコン層40Nとなる。
(57) [Abstract] [Purpose] The injection amount of the N-type body and the injection amount of the low concentration N-type region of the Zener diode can be set to optimum values. [Structure] After depositing a polysilicon film 14, N-type impurities are implanted into the entire surface of the polysilicon film. Next, in order to form an N type body, an opening is formed in the N type body region, and in order to make the polysilicon film 14 a gate electrode and a Zener diode, the polysilicon film 14 and the gate oxide film 12 are formed by lithography and etching. Are patterned, and N-type impurities are implanted into the patterned polysilicon film 14 and the epitaxial layer 4 using the patterned polysilicon film 14 as a mask. Then, thermal diffusion is performed to form the N-type body 16. At this time, the N-type impurity implanted in the step (C) is further implanted into the polysilicon film 14 by the N-type impurity implanted in the step (D).
N of higher concentration than the N-type body 16 due to addition of N-type impurities
It becomes the type polysilicon layer 40N.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は縦型パワーMOSFET
のゲート電極とソース間にゲート電極保護用にツェナー
ダイオードを有するパワーMOS半導体装置とその製造
方法に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a vertical power MOSFET.
The present invention relates to a power MOS semiconductor device having a zener diode for protecting the gate electrode between the gate electrode and the source thereof and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゲート電極とソース間にゲート電極保護
用ツェナーダイオードを備えた縦型パワーMOSFET
を製造する方法を図1と図2を参照して説明する。 (A)P型シリコン基板2の表面にP型エピタキシャル
層4を成長させ、エピタキシャル層4上にシリコン酸化
膜6を形成し、N型ウエルを形成する領域に開口をもつ
ように、リソグラフィーとエッチングにより酸化膜6を
パターン化する。酸化膜6をマスクとしてエピタキシャ
ル層4にN型不純物を導入してN型ウエル8を形成す
る。
2. Description of the Related Art A vertical power MOSFET having a gate electrode protecting Zener diode between a gate electrode and a source.
A method of manufacturing the above will be described with reference to FIGS. 1 and 2. (A) P-type epitaxial layer 4 is grown on the surface of P-type silicon substrate 2, silicon oxide film 6 is formed on epitaxial layer 4, and lithography and etching are performed so that an opening is formed in a region where an N-type well is formed. The oxide film 6 is patterned by. N-type impurities are introduced into the epitaxial layer 4 using the oxide film 6 as a mask to form an N-type well 8.

【0003】(B)選択酸化法によりN型ウエル8上に
フィールド酸化膜10を形成し、フィールド酸化膜10
から露出したエピタキシャル層表面にゲート酸化膜12
を形成する。 (C)ゲート酸化膜12とフィールド酸化膜10上にポ
リシリコン膜14を堆積させる。
(B) A field oxide film 10 is formed on the N-type well 8 by the selective oxidation method.
On the surface of the epitaxial layer exposed from the gate oxide film 12
To form. (C) A polysilicon film 14 is deposited on the gate oxide film 12 and the field oxide film 10.

【0004】(D)N型ボディを形成するためにN型ボ
ディ領域に開口をもつとともに、ポリシリコン膜14を
ゲート電極とツェナーダイオードにするために、リソグ
ラフィーとエッチングによりポリシリコン膜14とゲー
ト酸化膜12をパターン化する。パターン化されたポリ
シリコン膜14と、それをマスクとするエピタキシャル
層4とにN型不純物を注入する。その後、熱拡散を行な
ってN型ボディ16を形成する。
(D) An opening is formed in the N-type body region to form an N-type body, and the polysilicon film 14 and the gate oxide are formed by lithography and etching in order to use the polysilicon film 14 as a gate electrode and a Zener diode. The membrane 12 is patterned. N-type impurities are implanted into the patterned polysilicon film 14 and the epitaxial layer 4 using the polysilicon film 14 as a mask. Then, thermal diffusion is performed to form the N-type body 16.

【0005】(E)次に、リソグラフィーによりN型ボ
ディ領域に開口をもつレジストパターン18を形成し、
それをマスクとしてN型不純物を高濃度にN型ボディ中
に注入する。その後、レジスト18を除去し、熱拡散を
行なってコンタクト用のN型領域20を形成する。
(E) Next, a resist pattern 18 having an opening in the N-type body region is formed by lithography,
Using this as a mask, N-type impurities are implanted at high concentration into the N-type body. Then, the resist 18 is removed, and thermal diffusion is performed to form an N-type region 20 for contact.

【0006】(F)次に、コンタクト用N型領域20と
ツェナーダイオードで低濃度N型領域となる領域14N
を被うレジストパターン22をリソグラフィーで形成
し、それをマスクとしてP型不純物を注入する。その
後、この注入イオンを活性化するために熱処理を施す。
これによりソース領域24と、ツェナーダイオードの高
濃度P型領域14Pを形成する。この結果、ポリシリコ
ンゲート電極26もP型化され、ツェナーダイオード領
域には高濃度P型領域14Pと低濃度N型領域14Nが
形成される。
(F) Next, the contact N-type region 20 and the region 14N which becomes the low concentration N-type region by the Zener diode.
A resist pattern 22 for covering is formed by lithography, and P-type impurities are implanted using the resist pattern 22 as a mask. After that, heat treatment is performed to activate the implanted ions.
Thereby, the source region 24 and the high concentration P-type region 14P of the Zener diode are formed. As a result, the polysilicon gate electrode 26 also becomes P-type, and a high-concentration P-type region 14P and a low-concentration N-type region 14N are formed in the Zener diode region.

【0007】(G)レジスト22を除去した後、層間絶
縁膜28としてPSG膜やBPSG膜を堆積し、コンタ
クトホールやスルーホールを形成する。その上からアル
ミニウム又はアルミニウム合金膜を堆積し、リソグラフ
ィーとエッチングによりパターン化を施してソース電極
用のメタル配線30や入力用のメタル配線32を形成す
る。
(G) After removing the resist 22, a PSG film or a BPSG film is deposited as an interlayer insulating film 28 to form contact holes or through holes. An aluminum or aluminum alloy film is deposited thereon and patterned by lithography and etching to form a metal wiring 30 for a source electrode and a metal wiring 32 for an input.

【0008】N型ボディ16の形成と、ツェナーダイオ
ードの低濃度N型領域とするためのポリシリコン膜14
へのN型不純物注入は、図1の工程(D)で同時に形成
されている。したがって、でき上がったパワーMOSF
ETではN型ボディ16の不純物濃度とツェナーダイオ
ードの低濃度N型ポリシリコン領域14Nの不純物濃度
が同じ濃度になっている。
Formation of the N-type body 16 and polysilicon film 14 for forming a low concentration N-type region of the Zener diode.
The N-type impurity implantation into is simultaneously formed in the step (D) of FIG. Therefore, the completed power MOSF
In ET, the impurity concentration of the N-type body 16 and the impurity concentration of the low-concentration N-type polysilicon region 14N of the Zener diode are the same.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】N型ボディ16の不純
物濃度はMOSFETのしきい値電圧Vth、耐圧、オ
ン抵抗Ronなどの基本特性に大きく影響するため、濃
度を適正化する必要がある。一方、ツェナーダイオード
は高濃度P型ポリシリコン領域と低濃度N型ポリシリコ
ン領域によって構成されているが、低濃度N型ポリシリ
コン領域の不純物濃度によってブレイクダウン後の特性
が大きく影響することが分かっている。そのため低濃度
N型ポリシリコン領域14Nのためのイオン注入量を適
正化することも必要である。
The impurity concentration of the N-type body 16 has a great influence on the basic characteristics such as the threshold voltage Vth, the breakdown voltage, and the on-resistance Ron of the MOSFET, so that the concentration needs to be optimized. On the other hand, the Zener diode is composed of a high-concentration P-type polysilicon region and a low-concentration N-type polysilicon region, but it has been found that the characteristics after the breakdown greatly affect the impurity concentration of the low-concentration N-type polysilicon region. ing. Therefore, it is also necessary to optimize the ion implantation amount for the low concentration N-type polysilicon region 14N.

【0010】すなわち、N型ボディの注入量とツェナー
ダイオードの低濃度N型領域の注入量はそれぞれ独立し
て最適に設定するのが好ましいが、従来の方法で製造す
ればこれらは独立に設定することはできず、常に同じ注
入量になってしまう。そのため、一方を最適化すれば他
方が犠牲になる。
That is, it is preferable that the implantation amount of the N-type body and the implantation amount of the low-concentration N-type region of the Zener diode are set independently and optimally, but if they are manufactured by the conventional method, these are set independently. It is not possible, and the injection amount will always be the same. Therefore, optimizing one sacrifices the other.

【0011】本発明はN型ボディの注入量とツェナーダ
イオードの低濃度N型領域の注入量をそれぞれ最適値に
設定できるようにする製造方法を提供することを目的と
するものである。本発明はまた、そのようにして得られ
た最適な特性に設定された縦型パワーMOS半導体装置
を提供することを目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of setting an implantation amount of an N-type body and an implantation amount of a low concentration N-type region of a Zener diode to optimum values. Another object of the present invention is to provide a vertical power MOS semiconductor device having the optimum characteristics thus obtained.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の縦型パワーMO
S半導体装置では、半導体基板表面のP型エピタキシャ
ル層の表面にN型ボディが形成され、そのN型ボディ内
の表面でN型ボディと前記エピタキシャル層との境界か
ら離れた位置にP型ソース領域が形成され、前記エピタ
キシャル層の表面上でソース領域とエピタキシャル層の
露出部との間に挾まれたN型ボディ領域上にはゲート酸
化膜を介してゲート電極が形成されて縦型パワーMOS
FETが構成されているとともに、互いに接する高濃度
P型ポリシリコン領域と低濃度N型ポリシリコン領域と
を備えて形成されたツェナーダイオードが前記ゲート電
極とソース領域の間に接続されており、かつ、前記N型
ボディとツェナーダイオードの低濃度N型ポリシリコン
領域の不純物濃度がそれぞれの特性に応じて互いに異な
った濃度に設定されている。この縦型パワーMOS半導
体装置の好ましい態様では、このパワーMOS半導体装
置が他のMOSFETとともに同一半導体基板に形成さ
れている。
[Means for Solving the Problems] Vertical power MO of the present invention
In the S semiconductor device, an N-type body is formed on the surface of the P-type epitaxial layer on the surface of the semiconductor substrate, and a P-type source region is formed on the surface within the N-type body at a position apart from the boundary between the N-type body and the epitaxial layer. And a gate electrode is formed via a gate oxide film on the N-type body region sandwiched between the source region and the exposed portion of the epitaxial layer on the surface of the epitaxial layer.
A FET is formed, and a Zener diode formed of a high-concentration P-type polysilicon region and a low-concentration N-type polysilicon region which are in contact with each other is connected between the gate electrode and the source region, and The impurity concentrations of the N-type body and the low-concentration N-type polysilicon region of the Zener diode are set to different concentrations according to their respective characteristics. In a preferred mode of this vertical power MOS semiconductor device, this power MOS semiconductor device is formed together with other MOSFETs on the same semiconductor substrate.

【0013】本発明の製造方法は、半導体基板表面のP
型エピタキシャル層の表面にN型ボディが形成され、そ
のN型ボディ内の表面でN型ボディの境界から離れた位
置にP型ソース領域が形成され、前記エピタキシャル層
の表面上でソース領域とエピタキシャル層の露出部との
間に挾まれたN型ボディ領域上にはゲート酸化膜を介し
てゲート電極が形成されて縦型パワーMOSFETが構
成されているとともに、互いに接する高濃度P型ポリシ
リコン領域と低濃度N型ポリシリコン領域とを備えて形
成されたツェナーダイオードが前記ゲート電極とソース
領域の間に接続されている縦型パワーMOS半導体装置
を製造する際に、ツェナーダイオードとゲート電極とな
るポリシリコン膜を堆積した後、そのパターン化前にポ
リシリコン膜の全面にN型不純物を注入する工程と、前
記ポリシリコン膜をパターン化した後、N型不純物を注
入してそのポリシリコン膜をツェナーダイオードの低濃
度N型ポリシリコン領域用の不純物濃度とするととも
に、前記エピタキシャル層内にN型ボディを形成する不
純物注入工程と、を備えている。
The manufacturing method of the present invention uses P on the surface of a semiconductor substrate.
An N-type body is formed on the surface of the N-type epitaxial layer, and a P-type source region is formed on the surface inside the N-type body at a position away from the boundary of the N-type body. A vertical power MOSFET is formed by forming a gate electrode via a gate oxide film on an N-type body region sandwiched between the exposed portion of the layer and a high-concentration P-type polysilicon region in contact with each other. And a low-concentration N-type polysilicon region are formed in the zener diode connected between the gate electrode and the source region. When manufacturing a vertical power MOS semiconductor device, the zener diode serves as the zener diode and the gate electrode. A step of implanting an N-type impurity over the entire surface of the polysilicon film after depositing the polysilicon film and before patterning the polysilicon film; After patterning, an N type impurity is implanted to make the polysilicon film have an impurity concentration for the low concentration N type polysilicon region of the Zener diode, and an N type body is formed in the epitaxial layer. , Are provided.

【0014】[0014]

【作用】ツェナーダイオードの低濃度N型領域の注入量
は図4の工程(B)と(C)の2回のイオン注入工程の
総和になる。一方、N型ボディの注入量は工程(D)の
1回のイオン注入工程での注入量となる。N型ボディの
注入量を最適な値に設定すれば、工程(D)でのイオン
注入工程の注入量がN型ボディの注入量に設定される。
ツェナーダイオードの低濃度N型領域の注入量は一般に
はそれよりも多くなり、最適化するためにさらに必要な
注入量は工程(C)のイオン注入工程で行なわれる。
The amount of implantation of the low concentration N-type region of the Zener diode is the sum of the two ion implantation steps of steps (B) and (C) of FIG. On the other hand, the implantation amount of the N-type body is the implantation amount in the single ion implantation step of step (D). If the implantation amount of the N-type body is set to an optimum value, the implantation amount of the ion implantation process in the step (D) is set to the implantation amount of the N-type body.
Generally, the implantation amount of the low concentration N-type region of the Zener diode is larger than that, and the implantation amount further required for optimization is performed in the ion implantation step of step (C).

【0015】[0015]

【実施例】図3に一実施例の縦型パワーMOS半導体装
置を示す。シリコン基板2の表面のP型エピタキシャル
層4の表面にN型ボディ16が形成され、N型ボディ1
6内の表面でそのN型ボディ16とエピタキシャル層4
との境界から離れた位置にP型ソース領域24が形成さ
れている。エピタキシャル層4の表面上でソース領域2
4とエピタキシャル層4の露出部との間に挾まれたN型
ボディ16上には、ゲート酸化膜12を介してポリシリ
コンゲート電極26が形成されて縦型パワーMOSFE
Tが構成されている。
EXAMPLE FIG. 3 shows a vertical power MOS semiconductor device of an example. An N-type body 16 is formed on the surface of the P-type epitaxial layer 4 on the surface of the silicon substrate 2,
The N-type body 16 and the epitaxial layer 4 on the surface inside
A P-type source region 24 is formed at a position away from the boundary between and. The source region 2 is formed on the surface of the epitaxial layer 4.
4 and the exposed portion of the epitaxial layer 4, a polysilicon gate electrode 26 is formed on the N type body 16 sandwiched between the gate oxide film 12 and the vertical power MOSFE.
T is configured.

【0016】フィールド酸化膜10上には互いに接する
高濃度P型ポリシリコン領域40Pと低濃度N型ポリシ
リコン領域40Nとを備えたツェナーダイオードが形成
されている。このツェナーダイオードはアルミニウムの
メタル配線30,32を介してゲート電極26とソース
領域16の間に接続されている。
On the field oxide film 10, a Zener diode having a high concentration P type polysilicon region 40P and a low concentration N type polysilicon region 40N which are in contact with each other is formed. The Zener diode is connected between the gate electrode 26 and the source region 16 via aluminum metal wirings 30 and 32.

【0017】N型ボディ16とツェナーダイオードの低
濃度N型ポリシリコン領域40Nの不純物濃度はそれぞ
れの特性に応じて互いに異なった濃度に設定されてい
る。28はPSG膜やBPSG膜などの層間絶縁膜であ
り、層間絶縁膜28のコンタクトホールを介してソース
電極のメタル配線30がソース領域24とコンタクト領
域20に接続され、メタル配線30は層間絶縁膜28の
スルーホールを介してツェナーダイオードの一方の電極
に接続されている。ツェナーダイオードの他方の電極に
は層間絶縁膜28のスルーホールを介して入力用メタル
配線32に接続され、メタル配線32はゲート入力端子
に接続されるとともに、MOSFETのゲート電極26
にも接続されている。
The impurity concentrations of the N-type body 16 and the low-concentration N-type polysilicon region 40N of the Zener diode are set to different concentrations according to their respective characteristics. Reference numeral 28 denotes an interlayer insulating film such as a PSG film or a BPSG film. The metal wiring 30 of the source electrode is connected to the source region 24 and the contact region 20 through a contact hole of the interlayer insulating film 28, and the metal wiring 30 is an interlayer insulating film. It is connected to one electrode of the Zener diode through 28 through holes. The other electrode of the Zener diode is connected to the input metal wiring 32 through the through hole of the interlayer insulating film 28. The metal wiring 32 is connected to the gate input terminal and the gate electrode 26 of the MOSFET.
Is also connected to.

【0018】次に、図4と図5により図3の実施例を製
造する方法について説明する。 (A)P型シリコン基板2の表面にP型エピタキシャル
層4を成長させる。エピタキシャル層4上にシリコン酸
化膜6を2000〜6000Åの厚さに形成し、N型ウ
エルを形成する領域に開口をもつように、リソグラフィ
ーとエッチングにより酸化膜6をパターン化する。酸化
膜6をマスクとしてエピタキシャル層4にN型不純物を
導入してN型ウエル8を形成する。
Next, a method of manufacturing the embodiment of FIG. 3 will be described with reference to FIGS. (A) A P-type epitaxial layer 4 is grown on the surface of the P-type silicon substrate 2. A silicon oxide film 6 having a thickness of 2000 to 6000Å is formed on the epitaxial layer 4, and the oxide film 6 is patterned by lithography and etching so as to have an opening in a region where an N-type well is formed. N-type impurities are introduced into the epitaxial layer 4 using the oxide film 6 as a mask to form an N-type well 8.

【0019】(B)選択酸化法によりN型ウエル8上に
フィールド酸化膜10を5000〜10000Åの厚さ
に形成する。その後、フィールド酸化膜10から露出し
たエピタキシャル層表面には300〜1000Åの厚さ
のゲート酸化膜12を形成する。
(B) A field oxide film 10 is formed on the N-type well 8 to a thickness of 5000 to 10000Å by the selective oxidation method. Thereafter, a gate oxide film 12 having a thickness of 300 to 1000Å is formed on the surface of the epitaxial layer exposed from the field oxide film 10.

【0020】(C)ゲート酸化膜12とフィールド酸化
膜10上にポリシリコン膜14を約5000Åの厚さに
堆積させた後、ポリシリコン膜全面にN型不純物を注入
する。N型不純物はリンでも砒素でもよいが、例えばリ
ンをエネルギー30〜50KeVで、ドーズ量1×10
13〜1×1014/cm2注入する。これによりポリシリ
コン膜14は低濃度のN型ポリシリコン膜40Nとな
る。
(C) After depositing a polysilicon film 14 on the gate oxide film 12 and the field oxide film 10 to a thickness of about 5000 Å, N-type impurities are implanted into the entire surface of the polysilicon film. The N-type impurity may be phosphorus or arsenic. For example, phosphorus is used with an energy of 30 to 50 KeV and a dose of 1 × 10.
13 to 1 × 10 14 / cm 2 is injected. As a result, the polysilicon film 14 becomes a low concentration N-type polysilicon film 40N.

【0021】(D)次に、N型ボディを形成するため
に、N型ボディ領域に開口をもつとともに、ポリシリコ
ン膜14をゲート電極とツェナーダイオードにするため
に、リソグラフィーとエッチングによりポリシリコン膜
14とゲート酸化膜12をパターン化する。
(D) Next, in order to form an N type body, an opening is formed in the N type body region, and in order to make the polysilicon film 14 a gate electrode and a Zener diode, a polysilicon film is formed by lithography and etching. 14 and gate oxide 12 are patterned.

【0022】パターン化されたポリシリコン膜14と、
それをマスクとするエピタキシャル層4とにN型不純物
を注入する。このときの注入もリンでも砒素でもよい
が、例えばリンイオンをエネルギー30〜50KeV
で、ドーズ量1×1013〜1×1014/cm2注入す
る。その後、1100〜1200℃の熱拡散を行なって
N型ボディ16を形成する。このとき、ポリシリコン膜
14には工程(C)で注入されたN型不純物にさらにこ
の工程(D)で注入されたN型不純物が加わり、N型ボ
ディ16よりも濃度の高いN型ポリシリコン層40Nと
なる。
A patterned polysilicon film 14,
N-type impurities are implanted into the epitaxial layer 4 using the mask as a mask. The implantation at this time may be either phosphorus or arsenic, but, for example, phosphorus ions may be used at an energy of 30 to 50 KeV.
Then, a dose amount of 1 × 10 13 to 1 × 10 14 / cm 2 is injected. Then, thermal diffusion at 1100 to 1200 ° C. is performed to form the N-type body 16. At this time, in the polysilicon film 14, the N-type impurity injected in the step (C) is further added to the N-type impurity injected in the step (C), and the N-type polysilicon having a higher concentration than the N-type body 16 is added. It becomes the layer 40N.

【0023】(E)次に、リソグラフィーによりN型ボ
ディ領域に開口をもつレジストパターン18を形成し、
それをマスクとしてN型不純物を高濃度にN型ボディ中
に注入する。このときのN型不純物もリンでも砒素でも
よいが、例えば砒素をエネルギー30〜50KeVで1
×1015〜1×1016/cm2注入する。その後、レジ
スト18を除去し、1100〜1200℃の熱拡散を行
なってコンタクト用のN型領域20を形成する。
(E) Next, a resist pattern 18 having an opening in the N-type body region is formed by lithography,
Using this as a mask, N-type impurities are implanted at high concentration into the N-type body. The N-type impurity at this time may be phosphorus or arsenic.
Implantation is performed at × 10 15 to 1 × 10 16 / cm 2 . Then, the resist 18 is removed, and thermal diffusion at 1100 to 1200 ° C. is performed to form an N-type region 20 for contact.

【0024】(F)次に、コンタクト用N型領域20と
ツェナーダイオードで低濃度N型領域となる領域40N
を被うレジストパターン22をリソグラフィーで形成
し、それをマスクとしてP型不純物を注入する。P型不
純物はボロンでもBF2でもよいが、例えばボロンをエ
ネルギー30〜50KeVで、ドーズ量1×1015〜5
×1015/cm2注入する。その後、この注入イオンを
活性化するために850〜1000℃の熱処理を施す。
これによりソース領域24と、ツェナーダイオードの高
濃度P型領域40Pを形成する。この結果、ポリシリコ
ンゲート電極26もP型化され、ツェナーダイオード領
域には高濃度P型領域40Pと低濃度N型領域40Nが
形成される。このときの熱処理温度は、注入したボロン
がゲート酸化膜12を突き抜けないように設定する必要
がある。
(F) Next, the contact N-type region 20 and the region 40N which becomes the low concentration N-type region by the Zener diode.
A resist pattern 22 for covering is formed by lithography, and P-type impurities are implanted using the resist pattern 22 as a mask. The P-type impurity may be boron or BF 2 , but, for example, the energy of boron is 30 to 50 KeV, and the dose is 1 × 10 15 to 5.
Inject at × 10 15 / cm 2 . Then, heat treatment at 850 to 1000 ° C. is performed to activate the implanted ions.
Thereby, the source region 24 and the high concentration P-type region 40P of the Zener diode are formed. As a result, the polysilicon gate electrode 26 also becomes P-type, and a high-concentration P-type region 40P and a low-concentration N-type region 40N are formed in the Zener diode region. The heat treatment temperature at this time must be set so that the implanted boron does not penetrate through the gate oxide film 12.

【0025】(G)レジスト22を除去した後、層間絶
縁膜28としてPSG膜やBPSG膜を5000〜10
000Åの厚さに堆積し、コンタクトホールやスルーホ
ールを形成する。その上からアルミニウム又はアルミニ
ウム合金膜を堆積し、リソグラフィーとエッチングによ
りパターン化を施してソース電極用のメタル配線30や
入力用のメタル配線32を形成する。
(G) After removing the resist 22, a PSG film or a BPSG film is formed as an interlayer insulating film 28 in a range of 5000-10.
Deposit to a thickness of 000Å to form contact holes and through holes. An aluminum or aluminum alloy film is deposited thereon and patterned by lithography and etching to form a metal wiring 30 for a source electrode and a metal wiring 32 for an input.

【0026】図3に示されたパワーMOSFETは単独
で用いることもできる。しかし、このMOSFETを他
のMOSFETとともに同一シリコン基板に形成するこ
ともできる。
The power MOSFET shown in FIG. 3 can also be used alone. However, this MOSFET can be formed together with other MOSFETs on the same silicon substrate.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明ではパワーMOSFETのN型ボ
ディの不純物濃度とツェナーダイオードの低濃度N型ポ
リシリコン領域の不純物濃度とを異ならせて互いに独立
した最適な値に設定することができる。そのため、N型
ボディのドーズ量を制御してMOSFETの基本特性を
最適化するとともに、ツェナーダイオードのブレイクダ
ウン特性やリーク電流などの基本特性も同時に最適化す
ることができ、縦型パワーMOS半導体装置の特性向上
を図ることができる。
According to the present invention, the impurity concentration of the N-type body of the power MOSFET and the impurity concentration of the low-concentration N-type polysilicon region of the Zener diode can be made different and can be set to optimum values independent of each other. Therefore, it is possible to optimize the basic characteristics of the MOSFET by controlling the dose amount of the N-type body, and at the same time, to optimize the basic characteristics such as the breakdown characteristics of the Zener diode and the leak current, thereby increasing the vertical power MOS semiconductor device. The characteristics of can be improved.

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

【図1】従来のパワーMOSFETの製造方法の前半部
を示す工程断面図である。
FIG. 1 is a process sectional view showing a front half of a conventional method for manufacturing a power MOSFET.

【図2】従来のパワーMOSFETの製造方法の後半部
を示す工程断面図である。
FIG. 2 is a process sectional view showing a second half of a conventional method for manufacturing a power MOSFET.

【図3】一実施例のパワーMOSFETを示す断面図で
ある。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a power MOSFET of one embodiment.

【図4】一実施例の製造方法の前半部を示す工程断面図
である。
FIG. 4 is a process sectional view showing a front half of a manufacturing method according to an embodiment.

【図5】一実施例の製造方法の後半部を示す工程断面図
である。
FIG. 5 is a process cross-sectional view showing the second half of the manufacturing method according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 シリコン基板 4 P型エピタキシャル層 12 ゲート酸化膜 16 N型ボディ 24 ソース領域 26 ゲート電極 40N ツェナーダイオードの低濃度N型領域 40P ツェナーダイオードの高濃度P型領域 2 Silicon substrate 4 P type epitaxial layer 12 Gate oxide film 16 N type body 24 Source region 26 Gate electrode 40N Low concentration N type region of Zener diode 40P High concentration P type region of Zener diode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板表面のP型エピタキシャル層
の表面にN型ボディが形成され、そのN型ボディ内の表
面でN型ボディと前記エピタキシャル層との境界から離
れた位置にP型ソース領域が形成され、前記エピタキシ
ャル層の表面上でソース領域とエピタキシャル層の露出
部との間に挾まれたN型ボディ領域上にはゲート酸化膜
を介してゲート電極が形成されて縦型パワーMOSFE
Tが構成されているとともに、 互いに接する高濃度P型ポリシリコン領域と低濃度N型
ポリシリコン領域とを備えて形成されたツェナーダイオ
ードが前記ゲート電極とソース領域の間に接続されてお
り、かつ、前記N型ボディとツェナーダイオードの低濃
度N型ポリシリコン領域の不純物濃度がそれぞれの特性
に応じて互いに異なった濃度に設定されていることを特
徴とする縦型パワーMOS半導体装置。
1. An N-type body is formed on a surface of a P-type epitaxial layer on a surface of a semiconductor substrate, and a P-type source region is formed on a surface in the N-type body at a position apart from a boundary between the N-type body and the epitaxial layer. And a gate electrode is formed via a gate oxide film on the N type body region sandwiched between the source region and the exposed portion of the epitaxial layer on the surface of the epitaxial layer.
T is formed, and a Zener diode formed of a high-concentration P-type polysilicon region and a low-concentration N-type polysilicon region which are in contact with each other is connected between the gate electrode and the source region, and A vertical power MOS semiconductor device in which the impurity concentrations of the N-type body and the low-concentration N-type polysilicon region of the Zener diode are set to be different from each other according to their respective characteristics.
【請求項2】 前記パワーMOS半導体装置が他のMO
SFETとともに同一半導体基板に形成されている請求
項1に記載の縦型パワーMOS半導体装置。
2. The power MOS semiconductor device is another MO.
The vertical power MOS semiconductor device according to claim 1, which is formed on the same semiconductor substrate together with the SFET.
【請求項3】 半導体基板表面のP型エピタキシャル層
の表面にN型ボディが形成され、そのN型ボディ内の表
面でN型ボディの境界から離れた位置にP型ソース領域
が形成され、前記エピタキシャル層の表面上でソース領
域とエピタキシャル層の露出部との間に挾まれたN型ボ
ディ領域上にはゲート酸化膜を介してゲート電極が形成
されて縦型パワーMOSFETが構成されているととも
に、互いに接する高濃度P型ポリシリコン領域と低濃度
N型ポリシリコン領域とを備えて形成されたツェナーダ
イオードが前記ゲート電極とソース領域の間に接続され
ている縦型パワーMOS半導体装置の製造方法におい
て、 ツェナーダイオードとゲート電極となるポリシリコン膜
を堆積した後、そのパターン化前にポリシリコン膜の全
面にN型不純物を注入する工程と、 前記ポリシリコン膜をパターン化した後、N型不純物を
注入してそのポリシリコン膜をツェナーダイオードの低
濃度N型ポリシリコン領域用の不純物濃度とするととも
に、前記エピタキシャル層内にN型ボディを形成する不
純物注入工程と、を備えたことを特徴とする縦型パワー
MOS半導体装置の製造方法。
3. An N-type body is formed on a surface of a P-type epitaxial layer on a surface of a semiconductor substrate, and a P-type source region is formed on a surface within the N-type body at a position apart from a boundary of the N-type body. On the N-type body region sandwiched between the source region and the exposed portion of the epitaxial layer on the surface of the epitaxial layer, a gate electrode is formed via a gate oxide film to form a vertical power MOSFET. A method of manufacturing a vertical power MOS semiconductor device in which a Zener diode including a high-concentration P-type polysilicon region and a low-concentration N-type polysilicon region in contact with each other is connected between the gate electrode and the source region. After depositing the polysilicon film to be the Zener diode and the gate electrode, and before patterning the polysilicon film, N-type impurities are formed on the entire surface of the polysilicon film. Implanting step, and after patterning the polysilicon film, implanting an N-type impurity to make the polysilicon film have an impurity concentration for the low-concentration N-type polysilicon region of the Zener diode, and in the epitaxial layer. And a step of implanting an impurity to form an N-type body.
JP35180293A 1993-12-29 1993-12-29 Vertical power MOS semiconductor device and manufacturing method thereof Pending JPH07202191A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35180293A JPH07202191A (en) 1993-12-29 1993-12-29 Vertical power MOS semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35180293A JPH07202191A (en) 1993-12-29 1993-12-29 Vertical power MOS semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07202191A true JPH07202191A (en) 1995-08-04

Family

ID=18419710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35180293A Pending JPH07202191A (en) 1993-12-29 1993-12-29 Vertical power MOS semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07202191A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011093472A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 富士電機システムズ株式会社 Semiconductor device
CN105762113A (en) * 2014-12-17 2016-07-13 北大方正集团有限公司 MOS circuit manufacturing method and MOS circuit

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011093472A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 富士電機システムズ株式会社 Semiconductor device
JPWO2011093472A1 (en) * 2010-01-29 2013-06-06 富士電機株式会社 Semiconductor device
US9142463B2 (en) 2010-01-29 2015-09-22 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
CN105762113A (en) * 2014-12-17 2016-07-13 北大方正集团有限公司 MOS circuit manufacturing method and MOS circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4433468A (en) Method for making semiconductor device having improved thermal stress characteristics
US6362038B1 (en) Low and high voltage CMOS devices and process for fabricating same
US4373253A (en) Integrated CMOS process with JFET
US4507846A (en) Method for making complementary MOS semiconductor devices
US5668051A (en) Method of forming poly plug to reduce buried contact series resistance
US6025219A (en) Method of manufacturing a semiconductor device having MOS transistor and bipolar transistor in mixture on the same substrate
JPH06104446A (en) Semiconductor device
US5348896A (en) Method for fabricating a BiCMOS device
JP2997377B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH0361338B2 (en)
US6800528B2 (en) Method of fabricating LDMOS semiconductor devices
EP0337823A2 (en) MOS field effect transistor having high breakdown voltage
JP2633873B2 (en) Method for manufacturing semiconductor BiCMOS device
JPH07202191A (en) Vertical power MOS semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH05226593A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2900698B2 (en) Manufacturing method of insulated field effect transistor
JP2917301B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2569809B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2544806B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2892415B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2808620B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0888232A (en) Method for manufacturing vertical MOS semiconductor device
JP2988067B2 (en) Manufacturing method of insulated field effect transistor
JPH09232577A (en) Method for manufacturing vertical power MOS semiconductor device
JP3043791B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device