半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，特別是，涉及具有橫向型高耐壓元件的半導(dǎo)體裝置和上述半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
作為具有橫向型高耐壓元件的半導(dǎo)體裝置，對(duì)用于使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等負(fù)載動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行說明。在驅(qū)動(dòng)控制電路中，設(shè)置有:低電位側(cè)電路，其以基板電位為基準(zhǔn)，對(duì)IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等半導(dǎo)體元件的開關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制；高電位側(cè)電路，其以比基板電位高的規(guī)定電位(高電壓)為基準(zhǔn)，對(duì)半導(dǎo)體元件的開關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制；以及電位轉(zhuǎn)換電路，其進(jìn)行高電位側(cè)電路和低電位側(cè)電路之間的信號(hào)傳遞。
高電位側(cè)電路與低電位側(cè)電路之間電隔離。在構(gòu)造方面，利用以將形成有高電位側(cè)電路的高電位側(cè)電路區(qū)域的周圍包圍的方式形成的高耐壓分離區(qū)域，將高電位側(cè)電路區(qū)域和形成有低電位側(cè)電路的低電位側(cè)電路區(qū)域電隔離。
高耐壓分離區(qū)域利用RESURF(降低表面電場(chǎng))構(gòu)造(效應(yīng))而將基板電位和高電壓電隔離。即，在高耐壓分離區(qū)域中，N型的雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)的濃度(CN)和雜質(zhì)區(qū)域的厚度(d)設(shè)定為，滿足RESURF條件(CNX d <規(guī)定濃度)。此外，作為公開有RESURF構(gòu)造的文獻(xiàn)的例子，存在非專利文獻(xiàn) I (J.A.Appels and H.M.J Vaes〃High voltage thin layerdevices (RESURF devices) "IEDM, pp238_2411979.)以及非專利文獻(xiàn) 2 (J.A.Appels, M.G.Collet, P.A.H.Hart, H.M.J.Vaes and J.F.C.M.Verhoeven^Thin layer high-voltagedevices(RESURF devices)"Philips J.Res.35，1-13, 1980.)。
作為高電位側(cè)電路區(qū)域的布局圖案，例如，在采用矩形形狀的圖案的情況下，在圖案以直線狀延伸的部位，高耐壓分離區(qū)域以直線狀延伸(直線部)，在圖案的角部，高耐壓分離區(qū)域成為扇形形狀(角部)。因此，高耐壓分離區(qū)域由直線部和角部構(gòu)成。
以往，在高耐壓分離區(qū)域中，直線部的雜質(zhì)濃度和角部的雜質(zhì)濃度設(shè)定為相同濃度。
[0008]高耐壓分離區(qū)域的N型的雜質(zhì)區(qū)域與低電位側(cè)電路區(qū)域的P型的雜質(zhì)區(qū)域接觸。高電位側(cè)電路區(qū)域和低電位側(cè)電路區(qū)域的耐壓，由在向N型的雜質(zhì)區(qū)域和P型的雜質(zhì)區(qū)域接觸的PN結(jié)施加了反向電壓的情況下的耗盡層的伸展決定。
[0009]這里，在高耐壓分離區(qū)域的直線部和角部中，針對(duì)相同面積的PN結(jié)面積，角部的體積(VC)比直線部的體積(VL)小。這樣，在N型的雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)濃度(CN)和P型的雜質(zhì)區(qū)域的雜質(zhì)的濃度(CP)相同的情況下，角部的雜質(zhì)的原子數(shù)量(CNXVC)變得比直線部的雜質(zhì)的原子數(shù)量(CPXVL)少。
[0010]因此，存在如下問題，S卩，在直線部和角部中，耗盡層的伸展不同，無法在直線部和角部中同時(shí)確保相同的耐壓(最大耐壓)，半導(dǎo)體裝置的耐壓由直線部以及角部之中耐壓低的一方的耐壓決定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明就是為了解決上述問題點(diǎn)而提出的，其一個(gè)目的在于提供能夠抑制耐壓下降的半導(dǎo)體裝置，其另一個(gè)目的在于提供上述半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0012]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置具有:半導(dǎo)體基板，其具有主表面；第I導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體層；第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層；第I區(qū)域；第2區(qū)域；以及第2導(dǎo)電型的分離區(qū)域。第I導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體層以覆蓋半導(dǎo)體基板的主表面的方式形成。第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層以從第I半導(dǎo)體層的表面開始到達(dá)第I深度的方式形成。第I區(qū)域配置于第I半導(dǎo)體層，形成有由第I電壓驅(qū)動(dòng)的第I電路。第2區(qū)域配置于第2半導(dǎo)體層，形成有由比第I電壓高的第2電壓驅(qū)動(dòng)的第2電路。第2導(dǎo)電型的分離區(qū)域具有寬度，其在第2半導(dǎo)體層上，以將第2區(qū)域包圍的方式，沿著第2區(qū)域而形成，而將第I區(qū)域和第2區(qū)域電隔離。第2區(qū)域作為布局圖案包含有直線圖案以及角圖案。分離區(qū)域具備第3半導(dǎo)體層和第4半導(dǎo)體層。第3半導(dǎo)體層具有第2導(dǎo)電型的第I雜質(zhì)，且以一定寬度和第I厚度位于沿著直線圖案的位置，并與第I半導(dǎo)體層接合。第4半導(dǎo)體層具有第2導(dǎo)電型的第2雜質(zhì)，且以一定寬度和第2厚度位于沿著角圖案的位置，并與第I半導(dǎo)體層接合。將第4半導(dǎo)體層和第I半導(dǎo)體層接合的接合面的面積設(shè)為面積A。在第3半導(dǎo)體層中，將具有使第3半導(dǎo)體層和第I半導(dǎo)體層接合的接合面的面積成為與面積A相同的面積的寬度以及第I厚度的區(qū)域，設(shè)為區(qū)域A。以第4半導(dǎo)體層的第2雜質(zhì)的原子數(shù)量、和第3半導(dǎo)體層的區(qū)域A中的第I雜質(zhì)的原子數(shù)量成為相同數(shù)量的方式，設(shè)定第3半導(dǎo)體層的第I雜質(zhì)的濃度和第I厚度、以及第4半導(dǎo)體層的第2雜質(zhì)的濃度和第2厚度。
[0013]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法具有以下工序。準(zhǔn)備具有主表面的半導(dǎo)體基板。以將半導(dǎo)體基板的主表面覆蓋的方式，形成用于配置第I區(qū)域的第I導(dǎo)電型的第I半導(dǎo)體層。以從第I半導(dǎo)體層的表面開始到達(dá)第I深度的方式，形成用于第2區(qū)域的第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層。在第2半導(dǎo)體層上，形成具有寬度的分離區(qū)域，該分離區(qū)域以將第2區(qū)域包圍的方式沿著第2區(qū)域到達(dá)第I深度。在第I區(qū)域上，形成由第I電壓驅(qū)動(dòng)的第I電路。在第2區(qū)域上，形成由比第I電壓高的第2電壓驅(qū)動(dòng)的第2電路。在第2區(qū)域中，形成作為布局圖案包含直線圖案以及角圖案的布局圖案。形成分離區(qū)域的工序具有如下工序:通過沿著直線圖案將第2導(dǎo)電型的第I雜質(zhì)導(dǎo)入，形成具有寬度、并到達(dá)第I深度的第3半導(dǎo)體層；以及通過沿著角圖案將第2導(dǎo)電型的第2雜質(zhì)導(dǎo)入，形成具有寬度、并到達(dá)第I深度的第4半導(dǎo)體層。將第4半導(dǎo)體層和第I半導(dǎo)體層接合的接合面的面積設(shè)為面積A。在第3半導(dǎo)體層中，將具有使第3半導(dǎo)體層和第I半導(dǎo)體層接合的接合面的面積成為與面積A相同的面積的寬度、并到達(dá)第I深度的區(qū)域，設(shè)為區(qū)域A。在形成第3半導(dǎo)體層以及第4半導(dǎo)體層的工序中，以向第4半導(dǎo)體層導(dǎo)入的第2雜質(zhì)的原子數(shù)量、和向區(qū)域A導(dǎo)入的第I雜質(zhì)的原子數(shù)量成為相同數(shù)量的方式，對(duì)向用于形成第3半導(dǎo)體層的區(qū)域?qū)氲牡贗雜質(zhì)、和向第4半導(dǎo)體層導(dǎo)入的第2雜質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置，在分別施加了第I電壓和第2電壓時(shí)，在分離區(qū)域中，在第3半導(dǎo)體層中伸展的耗盡層的寬度和在第4半導(dǎo)體層中伸展的耗盡層的寬度相同。由此，能夠抑制耐壓下降。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法，在分別施加了第I電壓和第2電壓時(shí)，在分離區(qū)域中，在第3半導(dǎo)體層中伸展的耗盡層的寬度和第4半導(dǎo)體層中伸展的耗盡層的寬度相同。由此，能夠得到能夠抑制耐壓下降的半導(dǎo)體裝置。 本發(fā)明的上述以及其他目的、特征、方案以及優(yōu)點(diǎn)，通過與附圖相關(guān)聯(lián)進(jìn)行理解的關(guān)于本發(fā)明的以下詳細(xì)說明，能夠變得清楚變得明確。
【附圖說明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明的各實(shí)施方式所涉及的具備高耐壓元件的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的框圖。
圖2是本發(fā)明的各實(shí)施方式所涉及的具備高耐壓元件的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
圖3是圖2所示的剖面線II1-1II處的剖面圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的具備高耐壓元件的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
圖5是在該實(shí)施方式中圖4所示的剖面線V-V處的剖面圖。
圖6是在該實(shí)施方式中圖4所示的剖面線V1-VI處的剖面圖。
圖7是表示用于說明半導(dǎo)體裝置的問題點(diǎn)的直線部的剖面斜視圖。
圖8是表示用于說明半導(dǎo)體裝置的問題點(diǎn)的角部的剖面斜視圖。
圖9是在該實(shí)施方式中用于說明半導(dǎo)體裝置的作用效果的第I圖，示出分別在PN接合面以及N + /N界面產(chǎn)生的電場(chǎng)曲線。
圖10是在該實(shí)施方式中用于說明半導(dǎo)體裝置的作用效果的第2圖，示出分別在PN接合面以及N + /N界面產(chǎn)生的電場(chǎng)曲線。
圖11是在該實(shí)施方式中用于說明半導(dǎo)體裝置的作用效果的局部俯視圖，示出高耐壓分離區(qū)域。
圖12是示出在該實(shí)施方式中用于說明半導(dǎo)體裝置的作用效果的角部的剖面斜視圖。
圖13是示出在該實(shí)施方式中用于說明半導(dǎo)體裝置的作用效果的直線部的剖面斜視圖。
圖14是示出在該實(shí)施方式中半導(dǎo)體裝置的制造方法的主要工序的流程的圖。
圖15是示出在實(shí)施方式中雜質(zhì)向高耐壓分離區(qū)域的分配流向的圖。
圖16是示出在該實(shí)施方式中向高耐壓分離區(qū)域分配雜質(zhì)的一個(gè)工序的俯視圖。
圖17是示出在該實(shí)施方式中在圖16所示的工序之后進(jìn)行的工序的俯視圖。
圖18是示出在該實(shí)施方式中在圖17所示的工序之后進(jìn)行的工序的俯視圖。
圖19是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的具備高耐壓元件的半導(dǎo)體裝置的制造方法中雜質(zhì)向高耐壓分離區(qū)域的分配流向的圖。
圖20是示出在該實(shí)施方式中向高耐壓分離區(qū)域分配雜質(zhì)的一個(gè)工序的俯視圖。
圖21是示出在該實(shí)施方式中在圖20所示的工序之后進(jìn)行的工序的俯視圖。