JPS5972764A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS5972764A JPS5972764A JP57182917A JP18291782A JPS5972764A JP S5972764 A JPS5972764 A JP S5972764A JP 57182917 A JP57182917 A JP 57182917A JP 18291782 A JP18291782 A JP 18291782A JP S5972764 A JPS5972764 A JP S5972764A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- voltage
- passivation film
- diffusion region
- semiconductor substrate
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/30—Devices controlled by electric currents or voltages
- H10D48/32—Devices controlled by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H10D48/34—Bipolar devices
- H10D48/345—Bipolar transistors having ohmic electrodes on emitter-like, base-like, and collector-like regions
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体装置に係り、特に信頼性の高い高耐圧ラ
テラル型半導体装置に関する。
テラル型半導体装置に関する。
半導体技術の進歩に伴い、従来個別素子で構成していた
高耐圧回路を集積化した高耐圧ICの開発が活発化して
いる。これらの高耐圧ICにおいてはラテラル構造の高
耐圧素子(トランジスタやサイリスタ、FET等)が用
いられることが多い。
高耐圧回路を集積化した高耐圧ICの開発が活発化して
いる。これらの高耐圧ICにおいてはラテラル構造の高
耐圧素子(トランジスタやサイリスタ、FET等)が用
いられることが多い。
しかし従来のこれらの高耐圧ラテラル素子では耐圧を上
げると高信頼性の実現が困難になるという欠点があった
。
げると高信頼性の実現が困難になるという欠点があった
。
第1図はフィールドプレート構造を用いた従来の高耐圧
ラテラルpnp)ランジスタラ示ス。この図を用いて従
来技術の欠点を詳しく述べる。
ラテラルpnp)ランジスタラ示ス。この図を用いて従
来技術の欠点を詳しく述べる。
第1図において、1はn型導電性の半導体基体(Si)
、2.aは上方主表面に拡散により設けたp型導電性の
コレクタ領域(PC)、エミッタ領域(Pg)、4は下
側主表面に設けたn型導電性の高不純物濃度領域(”)
、5.6はパッシベーション膜(8i02)7の開孔を
通してコレクタ、エミツタ両頭域2,3の各々に低抵抗
接触させたコレクタ、エミッタ電極(At)、8は第2
のパッシベーション膜、9は半導体基体1の下側主表面
に設けた絶縁膜である、 同、半導体基体1の不純物が拡散されなかった領域はベ
ース領域(n、 ) 1 aとして働き、この領域1a
に低抵抗接触させたベース電極は図示されていない。
、2.aは上方主表面に拡散により設けたp型導電性の
コレクタ領域(PC)、エミッタ領域(Pg)、4は下
側主表面に設けたn型導電性の高不純物濃度領域(”)
、5.6はパッシベーション膜(8i02)7の開孔を
通してコレクタ、エミツタ両頭域2,3の各々に低抵抗
接触させたコレクタ、エミッタ電極(At)、8は第2
のパッシベーション膜、9は半導体基体1の下側主表面
に設けた絶縁膜である、 同、半導体基体1の不純物が拡散されなかった領域はベ
ース領域(n、 ) 1 aとして働き、この領域1a
に低抵抗接触させたベース電極は図示されていない。
一般にICのパッシベーション膜7中KidNa等の正
電荷が存在する。又ベース領域1aとパッシベーション
膜7の界面付近には正電荷をもつ界面準位や固定電荷が
存在する。高耐圧を実現するためにベース領域1aの不
純物濃度を小さくして電圧を印加した場合に空乏層が拡
がシやすくなるようにしても、上記の正電荷がパッシベ
ーション膜7中に存在するためにベース領域1a表面付
近に負のチャージが誘起され表面付近はバルクよりも高
濃度になシ耐圧が小さい値におさえられてしまう。
電荷が存在する。又ベース領域1aとパッシベーション
膜7の界面付近には正電荷をもつ界面準位や固定電荷が
存在する。高耐圧を実現するためにベース領域1aの不
純物濃度を小さくして電圧を印加した場合に空乏層が拡
がシやすくなるようにしても、上記の正電荷がパッシベ
ーション膜7中に存在するためにベース領域1a表面付
近に負のチャージが誘起され表面付近はバルクよりも高
濃度になシ耐圧が小さい値におさえられてしまう。
コレクタ電極5をコレクタ領域2の表面接合端よシも張
9出したいわゆるフィールドプレート構造にすると、コ
レクタ電域2に電圧を印加した時にフィールドプレート
部からの電界により81表面付近に誘起された負の゛電
荷が排斥され、ベース領域1a表面付近の空乏層を点緋
にて示すように拡がり易くでき電界集中を緩和できる。
9出したいわゆるフィールドプレート構造にすると、コ
レクタ電域2に電圧を印加した時にフィールドプレート
部からの電界により81表面付近に誘起された負の゛電
荷が排斥され、ベース領域1a表面付近の空乏層を点緋
にて示すように拡がり易くでき電界集中を緩和できる。
高耐圧を実現するにはパッシベーションM7f:薄<シ
フイールドプレート効果をベース領域1a表面によシ大
きく作用させるとともにバルク内のコレクタ接合の電界
集中緩和にも寄与させるようにするとよい。しかしパッ
シベーション膜7を薄くしすぎるとフィールドプレート
端直下付近のベース領域1a表面付近で電界集中が激し
くなり逆に耐圧が低下してしまう。従ってパッシベーシ
ョン膜7の厚さはある適正範囲の値にする必要が必る。
フイールドプレート効果をベース領域1a表面によシ大
きく作用させるとともにバルク内のコレクタ接合の電界
集中緩和にも寄与させるようにするとよい。しかしパッ
シベーション膜7を薄くしすぎるとフィールドプレート
端直下付近のベース領域1a表面付近で電界集中が激し
くなり逆に耐圧が低下してしまう。従ってパッシベーシ
ョン膜7の厚さはある適正範囲の値にする必要が必る。
上記のパッシベーション膜7及びベース領域1aとの界
面の正電荷が大きいと上記の適正パッシベーション膜厚
の範囲はきわめて狭まるので、正電荷は少なくする必要
がある。
面の正電荷が大きいと上記の適正パッシベーション膜厚
の範囲はきわめて狭まるので、正電荷は少なくする必要
がある。
フィールドプレートを用いてより高耐圧を実現するには
上記の点を考慮しつつベース領域1aの不純物濃度を下
げるとよい。しかしこの場合、不純物濃度を下げるに伴
い下記■、■の影響が顕著になる。
上記の点を考慮しつつベース領域1aの不純物濃度を下
げるとよい。しかしこの場合、不純物濃度を下げるに伴
い下記■、■の影響が顕著になる。
■ 時間とともに第2パツシベーシヨン膜8上にこぼれ
チャージ10(通常負電荷)が蓄積してゆき、ベース領
域111.表面が空乏層化もしくは反転してp型化する
(チャネル形成)。
チャージ10(通常負電荷)が蓄積してゆき、ベース領
域111.表面が空乏層化もしくは反転してp型化する
(チャネル形成)。
■ ベース領域18表面の空乏)f4では電子がパッシ
ベーション膜7中に飛び込みトラップされ、ベース領域
18表面に正電荷を誘起する層 ので、ベース領域1a表面が空乏化する。
ベーション膜7中に飛び込みトラップされ、ベース領域
18表面に正電荷を誘起する層 ので、ベース領域1a表面が空乏化する。
八
との■、■の現象は時間がたつにつれて進行する。この
ため素子に一定電圧を印加しておくと、時間がたつにつ
れてベース領域1a表面の空乏層がエミッタ領域3方向
にのびてゆきベース幅が小さくなってゆく。この結果ト
ランジスタの電流増幅率hyi+やリーク電流が増大し
、機能が損われる。
ため素子に一定電圧を印加しておくと、時間がたつにつ
れてベース領域1a表面の空乏層がエミッタ領域3方向
にのびてゆきベース幅が小さくなってゆく。この結果ト
ランジスタの電流増幅率hyi+やリーク電流が増大し
、機能が損われる。
極端な場合は空乏層がエミッタ領域3に達しショートシ
てしまう。
てしまう。
このような空乏層やチャネルののびをおさえる手段とし
て高濃度領域すなわちチャネルカットが有効である。し
かしチャネルカットを設けるとベース幅が大きくなる。
て高濃度領域すなわちチャネルカットが有効である。し
かしチャネルカットを設けるとベース幅が大きくなる。
高耐圧ICの場合、パッシベーション膜7は厚くなるの
でチャネルカット形成精度が悪くなシチャネルカットの
幅は10μm以上に及ぶ。又フィールドプレート端が高
濃度のチャネルカット上に及ぶとより一層電界集中が激
しくなってしまい初期耐圧が低下する。このためフィー
ルドプレートとチャネルカットの間には一定の距離を確
保する必要があシベース幅はさらに大きくなる。この結
果電流増幅率hFlの低下やしゃ新局波数の低下をまね
く。
でチャネルカット形成精度が悪くなシチャネルカットの
幅は10μm以上に及ぶ。又フィールドプレート端が高
濃度のチャネルカット上に及ぶとより一層電界集中が激
しくなってしまい初期耐圧が低下する。このためフィー
ルドプレートとチャネルカットの間には一定の距離を確
保する必要があシベース幅はさらに大きくなる。この結
果電流増幅率hFlの低下やしゃ新局波数の低下をまね
く。
以上のごとく不純物濃度の低い半導体基体1を用いて所
定の初期特性をもつ高耐圧ICを実現する場合、従来技
術では高信頼性の実現が困難である。
定の初期特性をもつ高耐圧ICを実現する場合、従来技
術では高信頼性の実現が困難である。
本発明の目的は従来技術の欠点を解消した高信頼性の高
耐圧ラテラル型半導体装置を提供することにある。
耐圧ラテラル型半導体装置を提供することにある。
本発明はベース領域表面の電界集中を緩和し、且つ他の
素子特性を損ねることなく空う層やチャネルののびを停
止できる手段を具備せしめることにより上記の目的を達
成するものである。
素子特性を損ねることなく空う層やチャネルののびを停
止できる手段を具備せしめることにより上記の目的を達
成するものである。
本発明の主要な構成は次のとうりである。
ベース領域表面においてベース領域と同タイプの高濃度
領域を工9ミッタ又は(及び)コレクタ領域に接して設
けること。
領域を工9ミッタ又は(及び)コレクタ領域に接して設
けること。
上記によシロベース幅を拡げることなく空乏層やチャネ
ルをストップできるのでトランジスタの電流増幅率hF
lやしゃ断層波数等を損ねることなく、高信頼性を実現
できる。高濃度領域がない場合はベース領域表面での再
結合によシ注入したキャリアが消失してしまい伝達効率
が小さかった。
ルをストップできるのでトランジスタの電流増幅率hF
lやしゃ断層波数等を損ねることなく、高信頼性を実現
できる。高濃度領域がない場合はベース領域表面での再
結合によシ注入したキャリアが消失してしまい伝達効率
が小さかった。
高濃度領域はキャリアを反射し、消失させることはない
ので、この部分に接したエミッタ接合での注入効率は低
下するが、従来の伝達効率の低下と同程度であり電流増
幅率hFlの低下にはいたらない。
ので、この部分に接したエミッタ接合での注入効率は低
下するが、従来の伝達効率の低下と同程度であり電流増
幅率hFlの低下にはいたらない。
さらにフィールドプレートを設け、高濃度領域上のパッ
シベーション膜を薄くすれば高電圧印加時に高濃度領域
にフィールドプレートをより効果的に作用させることが
できるので、この領域を空乏層化(もしくは一部をP反
転)できこの領域に適度の電界集中をもたらし分担電圧
を従来例よシも大きくできる。この結果従来例に比ベフ
ィールドプレート端直下の電界集中を緩和でき高耐圧を
実現できる。
シベーション膜を薄くすれば高電圧印加時に高濃度領域
にフィールドプレートをより効果的に作用させることが
できるので、この領域を空乏層化(もしくは一部をP反
転)できこの領域に適度の電界集中をもたらし分担電圧
を従来例よシも大きくできる。この結果従来例に比ベフ
ィールドプレート端直下の電界集中を緩和でき高耐圧を
実現できる。
第2図は本発明になる実施例であり順・逆両方向の耐圧
が必要とされる高耐圧ラテラルpnpトランジスタであ
る。比抵抗30Ω・副のn型Si半導体基体1に拡散に
よりp型のコレクタ領域2とエミッタ領域3を形成し、
Asのイオン打込みにより半導体基体1より高不純物濃
度のn領域11.12を形成しである。コレクタ、エミ
ッタ両領域2.3の深さは約8μm、n領域11゜12
の深さは約5μmである。n領域の表面濃度Id約3
X 1016cm−”である。パッシベーション膜7は
熱酸化膜にPSG−CVD膜を重ねた多層膜である。電
極5,6端下のパッシベーション膜厚は約3μmXn領
域x 1.12上のパッジベージE ン1lltn約1
.5μmである。パッシベーション膜の表面電荷密度N
FIは0.8〜2 X 1 o”crrl−2である。
が必要とされる高耐圧ラテラルpnpトランジスタであ
る。比抵抗30Ω・副のn型Si半導体基体1に拡散に
よりp型のコレクタ領域2とエミッタ領域3を形成し、
Asのイオン打込みにより半導体基体1より高不純物濃
度のn領域11.12を形成しである。コレクタ、エミ
ッタ両領域2.3の深さは約8μm、n領域11゜12
の深さは約5μmである。n領域の表面濃度Id約3
X 1016cm−”である。パッシベーション膜7は
熱酸化膜にPSG−CVD膜を重ねた多層膜である。電
極5,6端下のパッシベーション膜厚は約3μmXn領
域x 1.12上のパッジベージE ン1lltn約1
.5μmである。パッシベーション膜の表面電荷密度N
FIは0.8〜2 X 1 o”crrl−2である。
コレクタ・エミッタ両領域2,3の間隔は約50μm1
n領域11.12の幅は各々約13μm、n領域11.
12にはさまれたn−ベース領域1aの表面露出領域は
約24μm、n領域11.12の先端から電極5,6の
先端までのそれぞれの距離が約7μm1電極間隔が約1
0μmである。
n領域11.12の幅は各々約13μm、n領域11.
12にはさまれたn−ベース領域1aの表面露出領域は
約24μm、n領域11.12の先端から電極5,6の
先端までのそれぞれの距離が約7μm1電極間隔が約1
0μmである。
本実施例はICの一般的な製法で作製したn+埋込層4
を有する訪電体分離されたn−型島領域1 ’に有スル
S i ウェハに、パッシベーション膜7をマスクとし
た選択イオン打込みと拡散によJn領域11.12を形
成し、ついでp領域2.3を形成し、コンタクト用スル
ホール・At電極5゜(9) 6・第2パツシベーシヨン膜8を形成スルドイツた順序
で作製する。この製法で特長的なことはn領域11.1
2を選択的に形成する際ホトエツチングでn領域形成用
の開口部をパッシベーション膜7に形成するが、この工
程でn領域11.12上のパッシベーション膜は必然的
に薄くなることである。
を有する訪電体分離されたn−型島領域1 ’に有スル
S i ウェハに、パッシベーション膜7をマスクとし
た選択イオン打込みと拡散によJn領域11.12を形
成し、ついでp領域2.3を形成し、コンタクト用スル
ホール・At電極5゜(9) 6・第2パツシベーシヨン膜8を形成スルドイツた順序
で作製する。この製法で特長的なことはn領域11.1
2を選択的に形成する際ホトエツチングでn領域形成用
の開口部をパッシベーション膜7に形成するが、この工
程でn領域11.12上のパッシベーション膜は必然的
に薄くなることである。
本装置ではn領域11.12をp領域2.3に接して形
成し、フィールドプレート先端下のパッシベーション膜
厚をn領域を具備しない第1図の従来例よシも若干薄く
したにもかかわらす450■の順・逆両方向の高耐圧を
実現できた。これはn領域11.12上のパッシベーシ
ョン膜ヲ薄くしフィールドプレート効果を十分効かせた
ことによシ適度の電界分布を形成できたことによる。す
なわち高電圧を印加した際、n領域11も空乏層化する
がn−ベース領域1aよりも高濃度なためこのn領域1
1の電界強度は高くな部分担電圧が大きくなる。この結
果n−ベース領域13表面の空乏層の分担電圧は低減し
フィールドプレート先(10) 端子のn−ベース領域18表面の電界強度も低減するた
めである。
成し、フィールドプレート先端下のパッシベーション膜
厚をn領域を具備しない第1図の従来例よシも若干薄く
したにもかかわらす450■の順・逆両方向の高耐圧を
実現できた。これはn領域11.12上のパッシベーシ
ョン膜ヲ薄くしフィールドプレート効果を十分効かせた
ことによシ適度の電界分布を形成できたことによる。す
なわち高電圧を印加した際、n領域11も空乏層化する
がn−ベース領域1aよりも高濃度なためこのn領域1
1の電界強度は高くな部分担電圧が大きくなる。この結
果n−ベース領域13表面の空乏層の分担電圧は低減し
フィールドプレート先(10) 端子のn−ベース領域18表面の電界強度も低減するた
めである。
高耐圧素子の主要な信頼性試験に高温耐圧ブロッキング
試験がある。この試験を湿度の高い状況下で実施した場
合、耐圧劣化を示す湿度の高さが信頼度の1つの目安と
なる。プラスチックモールドした本装置は85tZ’、
85%の湿度下で200Vの電圧印加を3000hr実
施したが耐圧劣化はみられなかった。同じプラスチック
モールドした第1図に示す従来例の場合は上記の試験で
は大半が耐圧劣化を示した。本装置の場合雰囲気の湿度
の影曽によりn−ベース領域表面に容易に空乏層が形成
されるので、高電圧を印加した際、空乏層がエミッタ領
域側に延びてくるが、第2図に点線で示したごとくn領
域12で停止されエミッタ領域3には達しないので高信
頼性を実現できたものである。
試験がある。この試験を湿度の高い状況下で実施した場
合、耐圧劣化を示す湿度の高さが信頼度の1つの目安と
なる。プラスチックモールドした本装置は85tZ’、
85%の湿度下で200Vの電圧印加を3000hr実
施したが耐圧劣化はみられなかった。同じプラスチック
モールドした第1図に示す従来例の場合は上記の試験で
は大半が耐圧劣化を示した。本装置の場合雰囲気の湿度
の影曽によりn−ベース領域表面に容易に空乏層が形成
されるので、高電圧を印加した際、空乏層がエミッタ領
域側に延びてくるが、第2図に点線で示したごとくn領
域12で停止されエミッタ領域3には達しないので高信
頼性を実現できたものである。
また、導通時にはエミッタ領域3から注入されたキャリ
アはn領域11.12で反射されるのでパッシベーショ
ン膜7との界面付近で再結合消失(11) するものが少なく、従って高い電流増幅率が得られ、し
ゃ新局波数は向上する。
アはn領域11.12で反射されるのでパッシベーショ
ン膜7との界面付近で再結合消失(11) するものが少なく、従って高い電流増幅率が得られ、し
ゃ新局波数は向上する。
次に第2の実施例として第2図の実施例において、p領
域2にn+領領域具備せしめた構成でありその他は第1
の実施例と同じである。このn+呟域はラテラルサイリ
スタのnエミッタ、p領域2はpベース領域として機能
する。本装置でp領域2とn1領域の間に並列抵抗5に
Ωを接続した場合、順逆両方向の耐圧が450V、オン
・トリガ・電流が80μA1保持電流が170μAであ
υn領域11.12を形成しない従来装置より優れた特
性を示した。但しフィールドプレート下のバソ/ベーシ
ョン膜7は約3.2μmであり、従来装置よシも0,4
μm薄くせしめである。本装置は第1の実施例と同条件
の高温耐圧ブロッキングテストを行ったが耐圧劣化を示
さず高信頼性を確認できた。
域2にn+領領域具備せしめた構成でありその他は第1
の実施例と同じである。このn+呟域はラテラルサイリ
スタのnエミッタ、p領域2はpベース領域として機能
する。本装置でp領域2とn1領域の間に並列抵抗5に
Ωを接続した場合、順逆両方向の耐圧が450V、オン
・トリガ・電流が80μA1保持電流が170μAであ
υn領域11.12を形成しない従来装置より優れた特
性を示した。但しフィールドプレート下のバソ/ベーシ
ョン膜7は約3.2μmであり、従来装置よシも0,4
μm薄くせしめである。本装置は第1の実施例と同条件
の高温耐圧ブロッキングテストを行ったが耐圧劣化を示
さず高信頼性を確認できた。
以上説明した如く、本発明によれば、高信頼性、高耐圧
のラテラル半導体装置を得ることができる。
のラテラル半導体装置を得ることができる。
(12)
第1図は従来の2チラルトランジスタを示す部分的縦断
面図、第2図は本発明の一実施例を示すラテラルトラン
ジスタの部分的縦断面図である。 1・・・半導体基体、1a・・・ベース領域、2・・・
コレクタ領域、3・・・エミッタ領域、5.6・・・電
極、7゜(13) 第7図 第?図
面図、第2図は本発明の一実施例を示すラテラルトラン
ジスタの部分的縦断面図である。 1・・・半導体基体、1a・・・ベース領域、2・・・
コレクタ領域、3・・・エミッタ領域、5.6・・・電
極、7゜(13) 第7図 第?図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、一方導電型の半導体基体の一生表面にある距離を隔
てて2個の他方導電型の拡散領域が設けられ、各拡散領
域に上記−主表面上に設けられた第一の絶縁膜の開孔を
通して電極がそれぞれ低抵抗接触し、第二の絶縁膜が上
記第一の絶縁膜および電極上に設けられた半導体装置に
おいて、上記半導体基体の一生表面に各拡散領域の少な
くとも一方と隣接して該拡散領域の拡散深さよシ浅い拡
散深さをもって、該半導体基体と同導電型でよシ高不純
物濃度の拡散領域が設けられていることを特徴とする半
導体装置。 2、第1項において、各電極は第一の絶縁膜上を一方導
電型高不純物濃度拡散領域が設けられている領域を越え
て半導体基体と対応する位置まで延在されていることを
特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57182917A JPS5972764A (ja) | 1982-10-20 | 1982-10-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57182917A JPS5972764A (ja) | 1982-10-20 | 1982-10-20 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5972764A true JPS5972764A (ja) | 1984-04-24 |
Family
ID=16126639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57182917A Pending JPS5972764A (ja) | 1982-10-20 | 1982-10-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5972764A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4774560A (en) * | 1983-01-28 | 1988-09-27 | U.S. Philips Corp. | High voltage guard ring with variable width shallow portion |
-
1982
- 1982-10-20 JP JP57182917A patent/JPS5972764A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4774560A (en) * | 1983-01-28 | 1988-09-27 | U.S. Philips Corp. | High voltage guard ring with variable width shallow portion |
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