JPS6276673A - 高耐圧半導体装置 - Google Patents
高耐圧半導体装置Info
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- JPS6276673A JPS6276673A JP60216586A JP21658685A JPS6276673A JP S6276673 A JPS6276673 A JP S6276673A JP 60216586 A JP60216586 A JP 60216586A JP 21658685 A JP21658685 A JP 21658685A JP S6276673 A JPS6276673 A JP S6276673A
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- Japan
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- film
- semiconductor device
- thickness
- substrate
- polycrystalline silicon
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/111—Field plates
- H10D64/115—Resistive field plates, e.g. semi-insulating field plates
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/102—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H10D62/103—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices
- H10D62/105—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H10D62/106—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] having supplementary regions doped oppositely to or in rectifying contact with regions of the semiconductor bodies, e.g. guard rings with PN or Schottky junctions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/40—Crystalline structures
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/118—Electrodes comprising insulating layers having particular dielectric or electrostatic properties, e.g. having static charges
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】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体装置、特にパワートランジスタのような
高耐圧素子のパッシベーション構造に関する。
高耐圧素子のパッシベーション構造に関する。
デレナ構造のトランジスタで高耐圧(たとえば100O
V以上)を得るための構造として、(1)ペース拡散層
の周シにリング状の拡散層をペースと同時に形成してお
くが−rリング構造と、(2)コレクタ領域に等電位に
設定される等電位リング(EQPR:Eqnl−Pot
enaial Rlng)領域の電極とペース電極との
間を高抵抗の膜で接続し、この膜に通電してペース領域
から等電位リング領域との間に傾斜電位を持九せるレゾ
ステイブ・フィールドシレー) (Resistive
Field Plate)構造とが知られてbる。
V以上)を得るための構造として、(1)ペース拡散層
の周シにリング状の拡散層をペースと同時に形成してお
くが−rリング構造と、(2)コレクタ領域に等電位に
設定される等電位リング(EQPR:Eqnl−Pot
enaial Rlng)領域の電極とペース電極との
間を高抵抗の膜で接続し、この膜に通電してペース領域
から等電位リング領域との間に傾斜電位を持九せるレゾ
ステイブ・フィールドシレー) (Resistive
Field Plate)構造とが知られてbる。
これらの構造によれば、理想平面接合耐圧の8〜9割の
耐圧を得ることができる。
耐圧を得ることができる。
一方、パワートランジスタの安定化処理を行なうために
パッシベーション構造として5102膜を含む多層絶縁
被膜が用いられてきた。しかし、上記5to2膜では前
記基板よシ注入される電荷によるメモリ作用によシ基板
側の重荷の誘起等の問題が生じて、耐圧の低下、外部電
荷の影響による信頼性の悪化を招く。この間Mを解決す
るために、基板の接合表面を酸素がドープされた半絶縁
物質の多結晶シリコン膜(SIPO8膜)によシ直接に
被覆するように化学的蒸着法によp堆積して高信頼性の
トランジスタを得ることがrIEgg TRANSAC
TION ON ELECTRON DEVICES
。
パッシベーション構造として5102膜を含む多層絶縁
被膜が用いられてきた。しかし、上記5to2膜では前
記基板よシ注入される電荷によるメモリ作用によシ基板
側の重荷の誘起等の問題が生じて、耐圧の低下、外部電
荷の影響による信頼性の悪化を招く。この間Mを解決す
るために、基板の接合表面を酸素がドープされた半絶縁
物質の多結晶シリコン膜(SIPO8膜)によシ直接に
被覆するように化学的蒸着法によp堆積して高信頼性の
トランジスタを得ることがrIEgg TRANSAC
TION ON ELECTRON DEVICES
。
Vol、ED、23.48 、 AUGUST 197
6、 TAKESHIMATSUSHITA他」によ勺
発表されている。ここで、前記半絶縁物質の多結晶膜は
Semi−InsulatingPSeml−In5u
latin 5111eon Fllma ;5IPO
8膜(ソニー社呼称)と呼ばれている。
6、 TAKESHIMATSUSHITA他」によ勺
発表されている。ここで、前記半絶縁物質の多結晶膜は
Semi−InsulatingPSeml−In5u
latin 5111eon Fllma ;5IPO
8膜(ソニー社呼称)と呼ばれている。
上記S工PO8膜の電気的な性質はアモルファス物質特
有のバンド構造(CFOモデル)により決定されておシ
、特徴として次の3つの性質を有する。
有のバンド構造(CFOモデル)により決定されておシ
、特徴として次の3つの性質を有する。
由 シールド効果
S I POS膜は電気的にほぼ中性であシ、半絶縁性
を示すので、シリコン基板、5EPO8膜、絶縁膜が重
なった構造では、絶縁膜上に重荷が加わった場合にS
I PO8膜中でシールドされてしまい、シリコン基板
中には外部電荷による影響はなくなる。
を示すので、シリコン基板、5EPO8膜、絶縁膜が重
なった構造では、絶縁膜上に重荷が加わった場合にS
I PO8膜中でシールドされてしまい、シリコン基板
中には外部電荷による影響はなくなる。
(2) ホッピング伝導
5IPO8膜中では、キャリアは局存憔位間のホ、ピン
グによシ伝わる。これは、基板の接合に逆バイアスをか
けたときに5IPO8膜中に注入されるホットキャリア
の解放を意味する。
グによシ伝わる。これは、基板の接合に逆バイアスをか
けたときに5IPO8膜中に注入されるホットキャリア
の解放を意味する。
(3)スイッチング効果
5IPO8l!Gtの伝導率は膜中の電界強度により変
化し、電界強度が2〜3 X 1o (vAfn)を越
えると伝導率が2〜6桁はど変化(抵抗率の低下)して
しまう。この変化は可逆的であり、通電方向と同方向、
垂直方向の電界の両方によシスイツチングが起こること
が確認されている。
化し、電界強度が2〜3 X 1o (vAfn)を越
えると伝導率が2〜6桁はど変化(抵抗率の低下)して
しまう。この変化は可逆的であり、通電方向と同方向、
垂直方向の電界の両方によシスイツチングが起こること
が確認されている。
従来、高耐圧性および高信頼性を得るために、f−ドリ
ング構造と前記5rpos膜との組み合わせを有するノ
fワートランジスタが提案されておシ、その断面構造の
一部を第5図に示している。
ング構造と前記5rpos膜との組み合わせを有するノ
fワートランジスタが提案されておシ、その断面構造の
一部を第5図に示している。
即ち、1はn−型の半導体基板、2は上記基板1の裏面
に形成されたn“拡散層からなるコレクタ領域、3は基
板表面の一部に形成されたp1散層からなるペース領域
、4は基板表面の一部に形成されたn1散層からなるコ
レクタ等電位リング(EQPR)領域、5は前記ペース
領域3を囲んで基板表面に形成されたp1散層からなる
が一ドリング領域であり、これは通常はペース領域3を
囲んで三重に形成されるが、説明の簡単化のために1個
分のみ図示している。6は基板表面の接合面表面を直接
に稙うように堆積形成された5rPO8膜、7は5rP
O8[6および基板表面を覆うように形成された絶縁膜
、8はペース領域3にコンタクトするように形成された
電極材(通常はアルミニウム)、9は等電位リング領域
4にコンタクトするように形成された電極材(通常はア
ルミニウム)、10は上記電極材8゜9および前記絶縁
膜7の上を覆うように形成された最外部のパッジページ
、ン膜で6る。
に形成されたn“拡散層からなるコレクタ領域、3は基
板表面の一部に形成されたp1散層からなるペース領域
、4は基板表面の一部に形成されたn1散層からなるコ
レクタ等電位リング(EQPR)領域、5は前記ペース
領域3を囲んで基板表面に形成されたp1散層からなる
が一ドリング領域であり、これは通常はペース領域3を
囲んで三重に形成されるが、説明の簡単化のために1個
分のみ図示している。6は基板表面の接合面表面を直接
に稙うように堆積形成された5rPO8膜、7は5rP
O8[6および基板表面を覆うように形成された絶縁膜
、8はペース領域3にコンタクトするように形成された
電極材(通常はアルミニウム)、9は等電位リング領域
4にコンタクトするように形成された電極材(通常はア
ルミニウム)、10は上記電極材8゜9および前記絶縁
膜7の上を覆うように形成された最外部のパッジページ
、ン膜で6る。
また、前記レジステイブ・フィールドプレート構造のト
ランジスタの信頼性を高めることを目的として、従来、
第6図に示すようにフィールドプレート11の材料とし
て高抵抗のS lPOS膜を用いたものが提案されてい
る。即ち、基板1の接合表面上に絶縁膜(sio2膜)
7が設けられ、この絶縁膜7上に5rpos膜1ノが設
けられ、この5IPO8膜11によって電極材8,9相
互が接続されている。なお、第6図中、第5図と同一部
分には同一符号を付している。この構造のトランジスタ
は、前述したような三重のが一ドリングを有するトラン
ジスタに比べて、が−ドリンクを有さない分だけチップ
面積が/JXさく、が−ドリンクの拡散異常やガードリ
ング相互間のピンホール等の問題が生じないので歩留り
が良い。
ランジスタの信頼性を高めることを目的として、従来、
第6図に示すようにフィールドプレート11の材料とし
て高抵抗のS lPOS膜を用いたものが提案されてい
る。即ち、基板1の接合表面上に絶縁膜(sio2膜)
7が設けられ、この絶縁膜7上に5rpos膜1ノが設
けられ、この5IPO8膜11によって電極材8,9相
互が接続されている。なお、第6図中、第5図と同一部
分には同一符号を付している。この構造のトランジスタ
は、前述したような三重のが一ドリングを有するトラン
ジスタに比べて、が−ドリンクを有さない分だけチップ
面積が/JXさく、が−ドリンクの拡散異常やガードリ
ング相互間のピンホール等の問題が生じないので歩留り
が良い。
第5図に示したが一ト9リング構造および5fPO8膜
を有するトランジスタにおいては、外部電荷のシールド
効果お2び基板からのホットキャリアの注入解放の2つ
の使命を担うべく、5IPO8膜6の膜厚を1、OAr
n以上に厚くし、ドープされる酸素の濃度を減少させる
必要がある。
を有するトランジスタにおいては、外部電荷のシールド
効果お2び基板からのホットキャリアの注入解放の2つ
の使命を担うべく、5IPO8膜6の膜厚を1、OAr
n以上に厚くし、ドープされる酸素の濃度を減少させる
必要がある。
しかし、が−1,I IJソング域の拡散のばらつきや
(至)処理条件に敏感な5IPO8膜6の組成の微妙な
変化によりて、 5IPO8膜6がスイッチングを起こ
し易くなり、ブレークダウン近辺でリーク電流が増加し
て逆バイアス波形がソフトになる。
(至)処理条件に敏感な5IPO8膜6の組成の微妙な
変化によりて、 5IPO8膜6がスイッチングを起こ
し易くなり、ブレークダウン近辺でリーク電流が増加し
て逆バイアス波形がソフトになる。
即ち、第7図(凰)に示すコレクタ・ベース間電圧Ye
11対コレクタ・ベース間逆電流1cB特性において、
5IPO8膜6のスイッチング特性が本来のブレークダ
ウン特性に影響し、第7図(blに示すようなソフト波
形を有するブレークダウン特性になってしまう、このよ
うなソフト波形のブレークダウン特性を有するトランジ
スタは、バイアスFB+・温度fl”lストレス試験で
熱破壊されるので、信頼性の向上が難しく、製造歩留シ
の向上が困難である。
11対コレクタ・ベース間逆電流1cB特性において、
5IPO8膜6のスイッチング特性が本来のブレークダ
ウン特性に影響し、第7図(blに示すようなソフト波
形を有するブレークダウン特性になってしまう、このよ
うなソフト波形のブレークダウン特性を有するトランジ
スタは、バイアスFB+・温度fl”lストレス試験で
熱破壊されるので、信頼性の向上が難しく、製造歩留シ
の向上が困難である。
一方、第6図に示したレノステイグ・フィールドプレー
ト11としてS I POS膜を用いるトランジスタに
おいては、フィールドグレートの材料に抵抗体(5IP
O8膜)を用いるので、電極材8.9相互間のリーク電
流は増加するが、フィールドグレート11に電位傾斜が
つくので基板表面の電界は緩和され、5to2膜7中へ
のホットキャリアの注入も少なくなると考えられる。し
かし、基板1の接合表面上に8102膜7が設けられて
いるので、 5IPO8膜1ノのホットキャリアの注
入解放による信頼性の向上は必らずしも十分には得られ
ない。
ト11としてS I POS膜を用いるトランジスタに
おいては、フィールドグレートの材料に抵抗体(5IP
O8膜)を用いるので、電極材8.9相互間のリーク電
流は増加するが、フィールドグレート11に電位傾斜が
つくので基板表面の電界は緩和され、5to2膜7中へ
のホットキャリアの注入も少なくなると考えられる。し
かし、基板1の接合表面上に8102膜7が設けられて
いるので、 5IPO8膜1ノのホットキャリアの注
入解放による信頼性の向上は必らずしも十分には得られ
ない。
本発明は上記の事(Wに鑑みてなされたもので、ガード
リング構造を有するトランジスタにあっては基板からの
ホットキャリア注入に対して解放可能であると共にブレ
ークダウン特性の改善が可能であり、レジステイブ・フ
ィールドプレート構造を有するトランジスタにあっては
フィールドプレートの電位傾斜による基板表面の電界緩
和に支障をきたすことなく基板からのホ。
リング構造を有するトランジスタにあっては基板からの
ホットキャリア注入に対して解放可能であると共にブレ
ークダウン特性の改善が可能であり、レジステイブ・フ
ィールドプレート構造を有するトランジスタにあっては
フィールドプレートの電位傾斜による基板表面の電界緩
和に支障をきたすことなく基板からのホ。
トキャリアの注入の解放が可能であシ、信頼性の向上お
よび歩留力の向上を図夛得る高耐圧半導体装置を提供す
るものである。
よび歩留力の向上を図夛得る高耐圧半導体装置を提供す
るものである。
即ち、本発明の高耐圧半導体装置は、基板の接合表面を
直接に覆うように炭素、酸素、窒素のうち少なくとも1
つを含む多結晶シリコン膜を1OOX以上、45001
以下0JK7サテ#15aしてなることを特徴とする
ものである。
直接に覆うように炭素、酸素、窒素のうち少なくとも1
つを含む多結晶シリコン膜を1OOX以上、45001
以下0JK7サテ#15aしてなることを特徴とする
ものである。
したがって、本発明をガーp IJソング造を有するパ
ワートランジスタに適用した場合には、上記多結晶シリ
コン膜は基板からのホットキャリア注入を解放すること
が可能であり、スイッチングが生じ難いのでブレークダ
ウン特性の改善が可能であり、トランジスタの信頼性、
歩留シの向上が可能になる。
ワートランジスタに適用した場合には、上記多結晶シリ
コン膜は基板からのホットキャリア注入を解放すること
が可能であり、スイッチングが生じ難いのでブレークダ
ウン特性の改善が可能であり、トランジスタの信頼性、
歩留シの向上が可能になる。
また、本発明をレジステイブ・フィールドプレート構造
を有するパワートランジスタに適用した場合には、上記
多結晶シリコン膜は基板からのホットキャリア注入を解
放することが可能であり、フィールドプレートの電位傾
斜をシールドしなくなるので基板表面の電界緩和に対す
る支障は生じることもなく、トランジスタの信頼性、歩
留シの向上が可能になる。
を有するパワートランジスタに適用した場合には、上記
多結晶シリコン膜は基板からのホットキャリア注入を解
放することが可能であり、フィールドプレートの電位傾
斜をシールドしなくなるので基板表面の電界緩和に対す
る支障は生じることもなく、トランジスタの信頼性、歩
留シの向上が可能になる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第1図に示すが一ドリンダ構造およびS I POS膜
を有するノタワートランゾスタは、第5図を参照して前
述した従来のノ9ワートランジスタに比べて、fil
5IPO8膜6′の膜厚が100X以上、45001以
下、たとえば3000Xとなるように形成されている点
、(2)電極材8,9に接して終端するように108〜
1012Ω・αの抵抗率を有する高抵抗膜12が形成さ
れ、電極材8.9の間が上記高抵抗膜12によシ通電し
ている点が異なシ、その他は同じであるので第5図中と
同一符号を付している。
を有するノタワートランゾスタは、第5図を参照して前
述した従来のノ9ワートランジスタに比べて、fil
5IPO8膜6′の膜厚が100X以上、45001以
下、たとえば3000Xとなるように形成されている点
、(2)電極材8,9に接して終端するように108〜
1012Ω・αの抵抗率を有する高抵抗膜12が形成さ
れ、電極材8.9の間が上記高抵抗膜12によシ通電し
ている点が異なシ、その他は同じであるので第5図中と
同一符号を付している。
次に、上記トランジスタの製造工程の要部について説明
する。5IPO3膜ダの形成に際しては、たとえばプラ
ズマCVD (化学蒸着)法にょセ、300℃でSiH
4とN20とを反応させ、酸素濃度″20%、窒素潤度
10%程度の組成を有する5IPO8膜を基板接合表面
上に直接に3000X程度堆積する。このCVD処理の
前処理では、基板表面と5IPO8膜6′との界面の低
リーク化のため、処理最終段階で希フ、酸ディy 7D
(HF dt p )を行なう。次に、上記5rpos
膜θ′上にUDO(アント市−グトオキサイド)等の絶
縁膜13を1.0μm程度積み増す。この時点でアニー
ルを行なうものとし、電気炉の入口でウェハを1D分間
放置した後、電気炉内で900℃、30分間、N2雰囲
気中で行なう。この場合、5IPO8膜6′を前記絶縁
膜13によシキャ、プした状態でアニール(CAPアニ
ール〕することで、前記CVD処理の前処理と相まって
基板表面再結合速度を1000crn/秒以下にするこ
とが可能になり、低リーク化が可能になる。
する。5IPO3膜ダの形成に際しては、たとえばプラ
ズマCVD (化学蒸着)法にょセ、300℃でSiH
4とN20とを反応させ、酸素濃度″20%、窒素潤度
10%程度の組成を有する5IPO8膜を基板接合表面
上に直接に3000X程度堆積する。このCVD処理の
前処理では、基板表面と5IPO8膜6′との界面の低
リーク化のため、処理最終段階で希フ、酸ディy 7D
(HF dt p )を行なう。次に、上記5rpos
膜θ′上にUDO(アント市−グトオキサイド)等の絶
縁膜13を1.0μm程度積み増す。この時点でアニー
ルを行なうものとし、電気炉の入口でウェハを1D分間
放置した後、電気炉内で900℃、30分間、N2雰囲
気中で行なう。この場合、5IPO8膜6′を前記絶縁
膜13によシキャ、プした状態でアニール(CAPアニ
ール〕することで、前記CVD処理の前処理と相まって
基板表面再結合速度を1000crn/秒以下にするこ
とが可能になり、低リーク化が可能になる。
次に、前記絶縁膜13にペース領域3、コレクタ等電位
リング領域4に対するコンタクトホールを形成し、電極
材(アルミニウム)8.9を形成する。次に1パツシベ
ーシヨン膜である高抵抗膜12の形成に際しては、(1
)プラズマ(至)法あるいは減圧CVD法によfi S
iH4とN20とを反応させてアモルファスSiOを被
着させ、あるいはf217”ラズマCVD法によシSi
H4とN2とを反応させてアモルファス81″(i−被
着させ、あるいは[31f ラ、+’ −r CVD法
によ、9SiH4とC3H(3と全反応させてアモルフ
ァスSICを被着させ、あるいは(4)プラズマCVD
法によシ5IH4とMムとを反応させてSINを被着さ
せる。この場合、反応がスの流量を変化させ、高抵抗膜
12の抵抗率が108〜10 Ω・画となるように制
御する。
リング領域4に対するコンタクトホールを形成し、電極
材(アルミニウム)8.9を形成する。次に1パツシベ
ーシヨン膜である高抵抗膜12の形成に際しては、(1
)プラズマ(至)法あるいは減圧CVD法によfi S
iH4とN20とを反応させてアモルファスSiOを被
着させ、あるいはf217”ラズマCVD法によシSi
H4とN2とを反応させてアモルファス81″(i−被
着させ、あるいは[31f ラ、+’ −r CVD法
によ、9SiH4とC3H(3と全反応させてアモルフ
ァスSICを被着させ、あるいは(4)プラズマCVD
法によシ5IH4とMムとを反応させてSINを被着さ
せる。この場合、反応がスの流量を変化させ、高抵抗膜
12の抵抗率が108〜10 Ω・画となるように制
御する。
上記したガードリング構造および5IPO8膜を有する
高耐圧・ぐワートランゾスタにおいては、第2図に示す
5IPO8膜厚をパラメータとする逆バイアス特性(リ
ーク電流特性)における特性人のようにリークが少なく
、Vc+5=2000V程度までスイッチングが起こら
ず、良好な逆バイアス波形(ハード波形)が得られるこ
とが確認された。また、特性B ViSIPO8膜厚を
0.1μm(100X)とした場合であシ、特性Aと同
様な効果が得られることが確認された。なお、参考のた
め、上記実施例における5IPO8膜厚を0.6μm、
1.0μmと厚くした場合における特性C8Dを示して
おシ、この場合にはリークが大きく、逆バイアス波形は
良くない〔ソフト波形〕ことが確認された。
高耐圧・ぐワートランゾスタにおいては、第2図に示す
5IPO8膜厚をパラメータとする逆バイアス特性(リ
ーク電流特性)における特性人のようにリークが少なく
、Vc+5=2000V程度までスイッチングが起こら
ず、良好な逆バイアス波形(ハード波形)が得られるこ
とが確認された。また、特性B ViSIPO8膜厚を
0.1μm(100X)とした場合であシ、特性Aと同
様な効果が得られることが確認された。なお、参考のた
め、上記実施例における5IPO8膜厚を0.6μm、
1.0μmと厚くした場合における特性C8Dを示して
おシ、この場合にはリークが大きく、逆バイアス波形は
良くない〔ソフト波形〕ことが確認された。
なお、5IPO8膜厚が上記した特性A、Bを示す30
001以下のように薄くなると、外部電荷に対するシー
ルド能力は殆んどなくなるが、その代わシに最外部のパ
ッジく一ジョン膜を高抵抗膜12によシ形成して通電さ
せるようにしているので、この・ヤツシペーシ、ン膜上
に加わった外部電荷が電極材8.9の方向に流れるよう
になシ、基板1に対してのシールド能力が得られる。
001以下のように薄くなると、外部電荷に対するシー
ルド能力は殆んどなくなるが、その代わシに最外部のパ
ッジく一ジョン膜を高抵抗膜12によシ形成して通電さ
せるようにしているので、この・ヤツシペーシ、ン膜上
に加わった外部電荷が電極材8.9の方向に流れるよう
になシ、基板1に対してのシールド能力が得られる。
また、5IPO8膜6′のホットキャリア注入に対する
解放能力は、膜厚が前述した3000X以下のように薄
くなっても保証されることが確認されている。ここで、
上記したような5IPO8膜厚が30001のパワート
ランジスタのバイアス・温度ストレス試験の結果を第3
図に示している。
解放能力は、膜厚が前述した3000X以下のように薄
くなっても保証されることが確認されている。ここで、
上記したような5IPO8膜厚が30001のパワート
ランジスタのバイアス・温度ストレス試験の結果を第3
図に示している。
なお、S I PO8膜厚が4500X以下、100X
以上で上記実施例とほぼ同様の効果が得られる。
以上で上記実施例とほぼ同様の効果が得られる。
即ち、上述したようにが−ドリング構造およびS I
POS膜を有するパワートランジスタによれば、ホット
キャリア注入解放能力およびスイッチング効果を考慮し
て5rpos膜厚を100X以上、4soo1以下とし
、最外部のパッシベーション膜として高抵抗膜をペース
電極材、コレクタ等電位リング電極材間に堆積形成して
通電させることKよj5.5IPO8[のスイッチング
による逆バイアス特性のソフト波形化を防ぎ、外部電荷
に対してもホットキャリアの注入に対しても安定なパッ
シベーション構造を実現でき、信頼性および製造歩留シ
の向上を図ることができる。
POS膜を有するパワートランジスタによれば、ホット
キャリア注入解放能力およびスイッチング効果を考慮し
て5rpos膜厚を100X以上、4soo1以下とし
、最外部のパッシベーション膜として高抵抗膜をペース
電極材、コレクタ等電位リング電極材間に堆積形成して
通電させることKよj5.5IPO8[のスイッチング
による逆バイアス特性のソフト波形化を防ぎ、外部電荷
に対してもホットキャリアの注入に対しても安定なパッ
シベーション構造を実現でき、信頼性および製造歩留シ
の向上を図ることができる。
また、5rpos膜の組成、堆積条件、アニール条件の
最適化を図ることによシ基板表面の低リーク化が可能で
ある。
最適化を図ることによシ基板表面の低リーク化が可能で
ある。
また、上記実施例はパイポーラトランジスタを示したが
、パワーMO8(絶縁f−)型)トランジスタにも上記
実施例と同様なパッシベーション構造を適用可能である
。この場合、ペース領域がソース領域に対応し、コレク
タ等電位リング領域がドレイン等電位リング領域に対応
し、コレクタ領域がドレイン領域に対応する。
、パワーMO8(絶縁f−)型)トランジスタにも上記
実施例と同様なパッシベーション構造を適用可能である
。この場合、ペース領域がソース領域に対応し、コレク
タ等電位リング領域がドレイン等電位リング領域に対応
し、コレクタ領域がドレイン領域に対応する。
また、上記実施例はデレナ構造のトランジスタを示した
が、メサ構造のトランジスタにも上記実施例に単じた/
4’ yシベーシ、ン構造を採用可能である。
が、メサ構造のトランジスタにも上記実施例に単じた/
4’ yシベーシ、ン構造を採用可能である。
また、第1図に示したパワートランジスタにおいて、絶
縁膜13は必らずしも必要ではなく、この部分に高抵抗
膜12を形成し、最外部パ。
縁膜13は必らずしも必要ではなく、この部分に高抵抗
膜12を形成し、最外部パ。
シペーション膜として従来例と同様のものを形成するよ
うにしてもよい。
うにしてもよい。
また、5IPO8膜としては、炭素、酸素8窒素のうち
少なくとも1つを含む多結晶シリコン膜であればよい。
少なくとも1つを含む多結晶シリコン膜であればよい。
一方、第4図はレソスティプ・フィールドプレート構造
および5IPO8@を有する/々ワートランゾスタを示
してお)、第6図を参照して前述した従来のパワートラ
ンジスタに比べて、(1)基板接合表面を直接に覆うよ
うにS I POS膜(炭素。
および5IPO8@を有する/々ワートランゾスタを示
してお)、第6図を参照して前述した従来のパワートラ
ンジスタに比べて、(1)基板接合表面を直接に覆うよ
うにS I POS膜(炭素。
酸素、窒素のうち少なくとも1つを含む多結晶シリコン
膜であればよい)6′を3000X±1500Xの膜厚
となるように堆積形成している点、(2)上記5IPO
8膜ダを完全に覆うように絶縁膜13を形成している点
、(3)最外部パッシベーション膜兼用のフィールドプ
レート14として炭素、酸素、窒素のうち少なくとも1
つを含む多結晶シリコン膜を用いて電極材8.9相互を
接続している点が異なり、その他は同じであるので第6
図中と同一符号を付している。このフィールドプレート
14は、電極材8.9に接して終端するように絶縁膜1
3を覆って形成されている。
膜であればよい)6′を3000X±1500Xの膜厚
となるように堆積形成している点、(2)上記5IPO
8膜ダを完全に覆うように絶縁膜13を形成している点
、(3)最外部パッシベーション膜兼用のフィールドプ
レート14として炭素、酸素、窒素のうち少なくとも1
つを含む多結晶シリコン膜を用いて電極材8.9相互を
接続している点が異なり、その他は同じであるので第6
図中と同一符号を付している。このフィールドプレート
14は、電極材8.9に接して終端するように絶縁膜1
3を覆って形成されている。
次に、上記トランジスタの製造工程の要部について説明
する。5rpos膜ダの形成に際しては、たとえばプラ
ズマCVD法によ、9300℃で、5IH4とN20と
を反応させ、酸素濃度20%、窒素濃度10%の組成を
有するs r pos膜を3oool±1500X程度
基板接合表面上に直接に堆積する。
する。5rpos膜ダの形成に際しては、たとえばプラ
ズマCVD法によ、9300℃で、5IH4とN20と
を反応させ、酸素濃度20%、窒素濃度10%の組成を
有するs r pos膜を3oool±1500X程度
基板接合表面上に直接に堆積する。
次に、S I PO8膜ダ上に5zpos膜6′を完全
に覆うようにUDO等の絶縁膜13を被着し、ペース領
域3、コレクタ等電位リング領域4に対するコンタクト
ホールを形成し、電極材(アルミニウム)8,9を形成
する。次に、フィールドプレート14の形成に際しては
、(1)プラズマC司法あるいは減圧CVD法によ#)
stH4とN20とを反応させてアモルファス810を
被着させ、あるいは(’2)f5ズマC■法によ、9
SiH4とN2とを反応させてアモルファスStを被着
させ、あるいは(3)プラズマCVD法によ、p 5I
H4とC5H8とを反応させてアモルファスSICを被
着させ、あるl/−1は(4)プラズマCVD法によシ
S IH4とNH3とを反応させてSINを被着させる
。この場合、フィールドプレート14として必要な膜の
抵抗率は107〜1010Ω・mとされておシ、この抵
抗率は反応ガスの流量を変化させて制御する。なお、上
記したような組成からなるフィールドプレート14には
、外部からの不純物の侵入に対する阻止能力があること
も知られている。
に覆うようにUDO等の絶縁膜13を被着し、ペース領
域3、コレクタ等電位リング領域4に対するコンタクト
ホールを形成し、電極材(アルミニウム)8,9を形成
する。次に、フィールドプレート14の形成に際しては
、(1)プラズマC司法あるいは減圧CVD法によ#)
stH4とN20とを反応させてアモルファス810を
被着させ、あるいは(’2)f5ズマC■法によ、9
SiH4とN2とを反応させてアモルファスStを被着
させ、あるいは(3)プラズマCVD法によ、p 5I
H4とC5H8とを反応させてアモルファスSICを被
着させ、あるl/−1は(4)プラズマCVD法によシ
S IH4とNH3とを反応させてSINを被着させる
。この場合、フィールドプレート14として必要な膜の
抵抗率は107〜1010Ω・mとされておシ、この抵
抗率は反応ガスの流量を変化させて制御する。なお、上
記したような組成からなるフィールドプレート14には
、外部からの不純物の侵入に対する阻止能力があること
も知られている。
上記したレジステイブ・フィールドプレート構造および
5IPO8膜を有する高耐圧i4ワートランジスタにお
いては、SIPO8M厚が前述したように3000X±
1500X程度に薄くてもホットキャリアの注入に対す
る解放能力があることが確認されている。また、上記し
たように5IPO8!s厚が薄いと、フィールドプレー
ト14の電位傾斜をシールドする能力はないので基板表
面の電界緩和に対する支障は生じない。
5IPO8膜を有する高耐圧i4ワートランジスタにお
いては、SIPO8M厚が前述したように3000X±
1500X程度に薄くてもホットキャリアの注入に対す
る解放能力があることが確認されている。また、上記し
たように5IPO8!s厚が薄いと、フィールドプレー
ト14の電位傾斜をシールドする能力はないので基板表
面の電界緩和に対する支障は生じない。
なお、5IPO8膜厚が4500X以下、100X以上
で上記実施例とほぼ同様の効果が得られる。
で上記実施例とほぼ同様の効果が得られる。
即ち、上述したようにレジステイブ・フィールドプレー
ト構造および5xpos膜全有するノ4’ワートランジ
スタによれば、ホットキャリア注入解放能力およびシー
ルド効果を考慮して基板接合表面上ノ5IPoS膜厚を
1001以上、4500X以下とし、その上を絶R膜に
ょシ覆い、さらにフィールドプレートによシ覆りよりに
しているので、フィールドグレートの電位傾斜による効
果を損なりことなくホットキャリアの注入に対して安定
のパッシベーション構造を実現でき、信頼性、製造歩留
シの向上を図ることができる。
ト構造および5xpos膜全有するノ4’ワートランジ
スタによれば、ホットキャリア注入解放能力およびシー
ルド効果を考慮して基板接合表面上ノ5IPoS膜厚を
1001以上、4500X以下とし、その上を絶R膜に
ょシ覆い、さらにフィールドプレートによシ覆りよりに
しているので、フィールドグレートの電位傾斜による効
果を損なりことなくホットキャリアの注入に対して安定
のパッシベーション構造を実現でき、信頼性、製造歩留
シの向上を図ることができる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の高耐圧半導体装置によれば、基
板接合表面を直接に覆うように形成される半絶縁物質の
多結晶シリコン膜の膜厚を。
板接合表面を直接に覆うように形成される半絶縁物質の
多結晶シリコン膜の膜厚を。
ホットキャリア注入に対して解放能力を有するがシール
ド効果およびスイッチング効果が生じない程度に薄くし
たものである。
ド効果およびスイッチング効果が生じない程度に薄くし
たものである。
したがって、ガードリング構造を有する半導体装置とか
レジステイブ・フィールドプレート構造を有する半導体
BfjUIC本発明を適用した場合に、信頼性の向上お
よび創造歩留シの向上を図ることが可能になシ、高信頼
性の高耐圧性半導体装置を実現できる。
レジステイブ・フィールドプレート構造を有する半導体
BfjUIC本発明を適用した場合に、信頼性の向上お
よび創造歩留シの向上を図ることが可能になシ、高信頼
性の高耐圧性半導体装置を実現できる。
第1図は本発明の高耐圧半導体装置の一実施例に係るガ
ードリング構造を有するパワートランジスタの一部を示
す断面図、第2図は第1図のトランジスタにおける5I
PO8膜厚とリーク電流との関係を示す特性図、第3図
は第1図のト4図は本発明の他の実施例に係るレジステ
ィ声フィールドプレート構造全有するパワートランジス
タの一部を示す断面図、第5図および第6図はそれぞれ
従来の高耐圧パワートランジスタの一部を示す断面図、
第7図(a) t (b)は第5図のトランジスタにお
けるブレークダウン特性、5IPO5膜のスイッチング
特性2示す特性図である。 1・・・基板、2・・・コレクタ領域、3・・・ベース
領域、4・・・コレクタ等電位リング(EQPR)領域
、5・・・ガードリング領域、6′・・・5IPO8膜
、8,9・・・電極材(アルミニウム)、12・・・高
抵抗膜、I3・・・絶RPIk、x 4・・・レジステ
イブ・フィールドプレート。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦8
6’1312 9第1図 第4図 第5図 第6図 →VCB 第7図(a) 第7図(b)
ードリング構造を有するパワートランジスタの一部を示
す断面図、第2図は第1図のトランジスタにおける5I
PO8膜厚とリーク電流との関係を示す特性図、第3図
は第1図のト4図は本発明の他の実施例に係るレジステ
ィ声フィールドプレート構造全有するパワートランジス
タの一部を示す断面図、第5図および第6図はそれぞれ
従来の高耐圧パワートランジスタの一部を示す断面図、
第7図(a) t (b)は第5図のトランジスタにお
けるブレークダウン特性、5IPO5膜のスイッチング
特性2示す特性図である。 1・・・基板、2・・・コレクタ領域、3・・・ベース
領域、4・・・コレクタ等電位リング(EQPR)領域
、5・・・ガードリング領域、6′・・・5IPO8膜
、8,9・・・電極材(アルミニウム)、12・・・高
抵抗膜、I3・・・絶RPIk、x 4・・・レジステ
イブ・フィールドプレート。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦8
6’1312 9第1図 第4図 第5図 第6図 →VCB 第7図(a) 第7図(b)
Claims (5)
- (1)半導体基板の接合表面を覆うように上記基板上に
直接に半絶縁物質の多結晶シリコン膜が堆積形成されて
なる高耐圧半導体装置において、前記多結晶シリコン膜
は炭素、酸素、窒素のうち少なくとも1つを含み、その
膜厚は100Å以上、4500Å以下であることを特徴
とする高耐圧半導体装置。 - (2)前記半導体基板はガードリング領域を有し、前記
多結晶シリコン膜を覆うように絶縁膜が形成され、この
絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して設けられ
た接合取り出し用電極材に接して終端するように前記絶
縁膜上を覆つて抵抗率10^8〜10^1^2Ω・cm
を有する高抵抗膜が形成されてなることを特徴とする前
記特許請求の範囲第1項記載の高耐圧半導体装置。 - (3)前記半導体基板はガードリング領域を有し、前記
多結晶シリコン膜を覆うように抵抗率10^8〜10^
1^2Ω・cmを有する高抵抗膜が形成され、この高抵
抗膜に形成されたコンタクトホールを介して設けられた
接合取り出し用電極材および前記高抵抗膜を覆うように
パッシベーション膜が形成されてなることを特徴とする
前記特許請求の範囲第1項記載の高耐圧半導体装置。 - (4)前記多結晶シリコン膜を完全に覆うように絶縁膜
が形成され、この絶縁膜に形成されたコンタクトホール
を介して設けられた接合取り出し用電極材に接して終端
するように前記絶縁膜を覆ってレジスティブ・フィール
ドプレートが形成されてなることを特徴とする前記特許
請求の範囲第1項記載の高耐圧半導体装置。 - (5)前記レジスティブ・フィールドプレートは、炭素
、酸素、窒素のうち少なくとも1つを含む多結晶シリコ
ン膜からなることを特徴とする前記特許請求の範囲第4
項記載の高耐圧半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60216586A JPS6276673A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 高耐圧半導体装置 |
| US06/905,958 US5031021A (en) | 1985-09-30 | 1986-09-11 | Semiconductor device with a high breakdown voltage |
| DE8686113342T DE3672031D1 (de) | 1985-09-30 | 1986-09-29 | Halbleiteranordnung mit einer hohen durchbruchspannung. |
| EP86113342A EP0217326B1 (en) | 1985-09-30 | 1986-09-29 | Semiconductor device with a high breakdown voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60216586A JPS6276673A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 高耐圧半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276673A true JPS6276673A (ja) | 1987-04-08 |
| JPH0350414B2 JPH0350414B2 (ja) | 1991-08-01 |
Family
ID=16690738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60216586A Granted JPS6276673A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 高耐圧半導体装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5031021A (ja) |
| EP (1) | EP0217326B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6276673A (ja) |
| DE (1) | DE3672031D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02153529A (ja) * | 1987-10-19 | 1990-06-13 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 高電圧デバイス用抵抗性電界シールド |
| EP0589210A1 (de) * | 1992-09-23 | 1994-03-30 | TEMIC TELEFUNKEN microelectronic GmbH | Planares Halbleiterbauteil |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2650122B1 (fr) * | 1989-07-21 | 1991-11-08 | Motorola Semiconducteurs | Dispositif semi-conducteur a haute tension et son procede de fabrication |
| DE58909785D1 (de) * | 1989-11-28 | 1997-04-10 | Siemens Ag | Halbleiterscheibe mit dotiertem Ritzrahmen |
| DE69232679T2 (de) * | 1991-01-31 | 2003-03-20 | Toshiba Kawasaki Kk | Halbleiterbauelement für hohe Durchbruchsspannungen |
| US5650359A (en) * | 1991-05-06 | 1997-07-22 | Texas Instruments Incorporated | Composite dielectric passivation of high density circuits |
| US6107674A (en) * | 1993-05-05 | 2000-08-22 | Ixys Corporation | Isolated multi-chip devices |
| US5543335A (en) * | 1993-05-05 | 1996-08-06 | Ixys Corporation | Advanced power device process for low drop |
| US6147393A (en) * | 1993-05-05 | 2000-11-14 | Ixys Corporation | Isolated multi-chip devices |
| US5637908A (en) * | 1994-09-28 | 1997-06-10 | Harris Corporation | Structure and technique for tailoring effective resistivity of a SIPOS layer by patterning and control of dopant introduction |
| JP3958404B2 (ja) * | 1997-06-06 | 2007-08-15 | 三菱電機株式会社 | 横型高耐圧素子を有する半導体装置 |
| JP5195186B2 (ja) * | 2008-09-05 | 2013-05-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| CN103035732B (zh) * | 2012-12-17 | 2015-10-28 | 华南理工大学 | 一种vdmos晶体管及其制备方法 |
| JP6079456B2 (ja) * | 2013-06-07 | 2017-02-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の検査方法 |
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| EP2908344A1 (en) | 2014-02-12 | 2015-08-19 | Nxp B.V. | Semiconductor heterojunction device |
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| JPS59105362A (ja) * | 1982-12-08 | 1984-06-18 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置 |
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| JPS523277B2 (ja) * | 1973-05-19 | 1977-01-27 | ||
| JPS532552B2 (ja) * | 1974-03-30 | 1978-01-28 | ||
| JPS6022497B2 (ja) * | 1974-10-26 | 1985-06-03 | ソニー株式会社 | 半導体装置 |
| JPS6041458B2 (ja) * | 1975-04-21 | 1985-09-17 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| GB2047461A (en) * | 1979-04-19 | 1980-11-26 | Philips Electronic Associated | Semiconductor device |
| US4344985A (en) * | 1981-03-27 | 1982-08-17 | Rca Corporation | Method of passivating a semiconductor device with a multi-layer passivant system by thermally growing a layer of oxide on an oxygen doped polycrystalline silicon layer |
| US4420765A (en) * | 1981-05-29 | 1983-12-13 | Rca Corporation | Multi-layer passivant system |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60216586A patent/JPS6276673A/ja active Granted
-
1986
- 1986-09-11 US US06/905,958 patent/US5031021A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-09-29 DE DE8686113342T patent/DE3672031D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-09-29 EP EP86113342A patent/EP0217326B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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| US5410177A (en) * | 1992-09-23 | 1995-04-25 | Temic Telefunken Microelectronic Gmbh | Planar semiconductor and Zener diode device with channel stopper region |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3672031D1 (de) | 1990-07-19 |
| US5031021A (en) | 1991-07-09 |
| EP0217326A3 (en) | 1987-12-02 |
| EP0217326B1 (en) | 1990-06-13 |
| JPH0350414B2 (ja) | 1991-08-01 |
| EP0217326A2 (en) | 1987-04-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |