半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半导体装置。在现有的半导体装置中，存在有不能将保护元件不受过电压破坏而设置的保护二极管的耐压特性提高的问题。在本发明专利技术的半导体装置中，在衬底（２）上的外延层（３）上形成有元件保护用的保护二极管（１）。在外延层（３）表面形成有肖特基势垒用金属层（１４），并在肖特基势垒用金属层（１４）的端部（２０）的下方形成有Ｐ型扩散层（７）。并且，与Ｐ型扩散层（７）连结并向阴极区域侧形成Ｐ型扩散层（９）。在Ｐ型扩散层（９）的上方形成施加了阳极电位的金属层（１８），可得到场板效果。通过该结构，减小耗尽层的大的曲率变化，使保护二极管（１）的耐压特性提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及保护电路元件不受过电压破坏的半导体装置。
技术介绍
在现有的半导体装置中，在N型半导体衬底上形成有N型外延层。在形成于外延层上的N型扩散层上重叠形成有P型扩散层。并且，在P型扩散层上形成阳极电极，并在衬底背面形成阴极电极，利用两个扩散层的PN结而构成齐纳二极管。在P型扩散层的周边形成有P型保护区域，另外在其外侧形成有另一保护区域。并且，与由两个保护区域包围的外延层接触地形成有肖特基势垒用金属层。由肖特基势垒用金属层的硅化物和外延层构成肖特基势垒二极管。在现有的半导体装置中，将齐纳二极管与肖特基势垒二极管并列连接，可降低元件自身的顺向电压(Vf)(例如，参照专利文献1)。在现有的半导体装置中，在N型半导体区域的表面形成有杂质浓度高的P型扩散层，并在该扩散层之间形成有杂质浓度低的P型扩散层。形成于N型半导体区域的表面的电极与杂质浓度高的P型扩散层欧姆接触，并在与杂质浓度低的P型扩散层之间形成肖特基势垒。在杂质浓度高的P型扩散层的形成区域形成有使用PN结的齐纳二极管。另一方面，在杂质浓度低的P型扩散层形成区域形成有由齐纳二极管和肖特基势垒构成的二极管。通过该结构，减少从P型扩散层向N型半导体区域注入的自由载流子(空穴)，减少蓄积于PN结区域附近的自由载流子(空穴)。并且，减小反向回复电流密度(例如，参照专利文献2)。在现有的平面型半导体装置中，在形成于N型半导体区域的P型半导体区域上面形成有阳极电极。在N型半导体区域上面形成有与阳极电极连接的导电性场板(フィ一ルドプレ一ト)。并且，形成于N型半导体区域上面的等电位环电极和导电性场板由电阻性场板连接。并且，将位于导电性场板与电阻性场板的边界下部的绝缘膜的厚度加厚，将位于等电位环电极侧的电阻性场板下部的绝缘膜的厚度减薄。通过该结构，增强电阻性场板的效果，减小导电性场板与电阻性场板的边界下部的耗尽层的曲率。并且，实现了在电场容易集中的区域的耐压的提高(例如，参照专利文献3)。专利文献1特开平8-107222号公报(第2-4页，图1)专利文献2特开平9-121062号公报(第5-6页，图2)专利文献3特开平8-130317号公报(第3-6页，图2、4)如上所述，在现有的半导体装置中，在一个元件内并列连接有齐纳二极管和肖特基势垒二极管。通过该结构，顺向电压(Vf)利用肖特基势垒二极管的特性，可实现低电压驱动。但是，在肖特基势垒二极管中，主电流以外延层为流路。因此，存在有外延层的寄生电阻大，不能降低ON电阻值的问题。另外，在现有的半导体装置中，在齐纳二极管中，在形成于外延层上面的阳极电极端部下方形成有P型保护区域。同样，在肖特基势垒二极管中，在肖特基势垒用金属层的端部下方形成有P型保护区域。通过该结构，由P型保护区域对电场容易集中的区域进行保护。但是，在将P型保护区域配置在最外周的结构中，当施加反向偏压时，在阳极电极端部或肖特基势垒用金属层的端部周边，耗尽层的曲率容易发生变化。特别是，在将所述端部配置于耗尽层的终端区域附近时，耗尽层的曲率变化变大。其结果，存在有在耗尽层的曲率变化的区域容易引起电场集中，并难以实现所希望的耐压特性的问题。另外，在现有的半导体装置中，在齐纳二极管动作时，在N型外延层区域作为少数载流子的自由载流子(空穴)被过度地蓄积。并且，在齐纳二极管截止时，需要将该蓄积的自由载流子(空穴)从P型扩散层排除。此时，P型扩散层附近的自由载流子(空穴)浓度变高，反向回复电流的时间变化率(di/dt)的绝对值变大。并且，存在由于反向回复电流的时间变化率(di/dt)而引起保护二极管破坏的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于所述问题而构成的，本专利技术的半导体装置，其特征在于，包括反向导电类型的第一及第二阳极扩散层，其在一导电类型的半导体层上分开形成；一导电类型的阴极扩散层，其形成在所述半导体层上；反向导电类型的第三阳极扩散层，其与所述第二阳极扩散层连接并向所述阴极扩散层侧延伸地形成在所述半导体层上；绝缘层，其形成在所述半导体层上面；阳极电极，其经由形成于所述绝缘层上的接触孔而与所述第一及第二阳极扩散层连接，且与所述第一阳极扩散层和所述第二阳极扩散层之间的所述半导体层肖特基接合，其中，在所述第三阳极扩散层上方的所述绝缘层上面，配置有所述阳极电极或与所述阳极电极连接的金属层。因此，在本专利技术中，由于保护二极管以低于电路元件的顺向电压(Vf)进行ON动作(导通动作)，故能够保护电路元件不受过电压破坏。另外，在阳极区域，第三阳极扩散层比第二阳极扩散层更靠近阴极扩散层侧。根据该结构，可防止阳极电极端部的耐压恶化，保护二极管可维持所希望的耐压特性。本专利技术的半导体装置，其特征在于，在所述半导体层的所述第二阳极扩散层上方配置有通过开设所述接触孔而形成的所述阳极电极的端部。因此，本专利技术可将阳极电极端部下方的耗尽层的曲率变化减小，防止电场集中，且可防止保护二极管的耐压恶化。本专利技术的半导体装置，其特征在于，所述第二阳极扩散层由杂质浓度不同的至少两种反向导电类型的扩散层构成。因此，在本专利技术中，可在阳极电极的端部附近形成杂质浓度高的扩散层。通过该结构，可抑制在电场容易集中的区域的耗尽层的扩散，且防止保护二极管的耐压恶化。本专利技术的半导体装置，其特征在于，所述第三阳极扩散层的杂质浓度低于构成所述第二阳极扩散层的所述反向导电类型的扩散层的杂质浓度。因此，本专利技术中，向保护二极管施加反向偏压时，使耗尽层的终端区域从第二阳极扩散层离开。通过该结构，减小耗尽层的终端区域的曲率变化，防止保护二极管的耐压恶化。本专利技术的半导体装置，其特征在于，在所述阴极扩散层上重叠形成有反向导电类型排出用扩散层，并在所述反向导电类型的排出用扩散层上连接有阴极电极。因此，在本专利技术中，在保护二极管动作时，可经由阴极扩散层，通过再结合而将半导体层内的自由载流子(空穴)消除。另外，经由施加了阴极电位的反向导电类型的排出用扩散层，可将半导体层内的自由载流子(空穴)排出。通过该结构，可减小反向回复电流的时间变化率(di/dt)的绝对值，防止保护二极管被破坏。本专利技术的半导体装置，其特征在于，所述阳极电极或与所述阳极电极连接的金属层比所述第三阳极扩散层更向所述阴极电极侧延伸。因此，在本专利技术中，阳极电极或与阳极电极连接的金属层作为场板使用。通过该结构，可通过场效应效果来提高保护二极管的耐压特性。本专利技术的半导体装置，其特征在于，在所述阳极电极上方配置有向所述阳极电极施加阳极电位的布线层用的接触孔。因此，在本专利技术中，可抑制布线向阳极电极的引绕，缩小布线图案的面积。在本专利技术的半导体装置中，在施加了所述阳极电位的布线层下方的所述半导体层上，配置有与所述阴极扩散层同电位的电场阻断膜，所述电场阻断膜配置在施加有所述阳极电位的布线层与所述阴极扩散层交叉的区域。因此，在本专利技术中，电场阻断膜对于施加有阳极电位的布线层具有屏蔽效果，可防止阴极区域反转，阳极区域与隔离区域发生短路的情况。本专利技术中，在半导体层上形成有将齐纳二极管和肖特基势垒二极管并列配置的保护二极管。保护二极管利用肖特基势垒二极管的低的顺向电压(Vf)特性。并且，保护二极管与所希望的电路元件并列连接。通过该结构，向电路元件施加有过电压时，保护二极管比电路元件先动作，可防止电路元件被破本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，包括：反向导电类型的第一及第二阳极扩散层，其在一导电类型的半导体层上分隔形成；一导电类型的阴极扩散层，其形成在所述半导体层上；反向导电类型的第三阳极扩散层，其与所述第二阳极扩散层连结并向所 述阴极扩散层侧延伸地形成在所述半导体层上；绝缘层，其形成在所述半导体层上面；阳极电极，其经由形成于所述绝缘层上的接触孔与所述第一及第二阳极扩散层连接，并且与所述第一阳极扩散层和第二阳极扩散层之间的所述半导体层肖特基接合， 在所述第三阳极扩散层上方的所述绝缘层上面配置有所述阳极电极或与所述阳极电极连接的金属层。

【技术特征摘要】
JP 2005-3-30 098965/05;JP 2006-3-9 064619/061.一种半导体装置，其特征在于，包括反向导电类型的第一及第二阳极扩散层，其在一导电类型的半导体层上分隔形成；一导电类型的阴极扩散层，其形成在所述半导体层上；反向导电类型的第三阳极扩散层，其与所述第二阳极扩散层连结并向所述阴极扩散层侧延伸地形成在所述半导体层上；绝缘层，其形成在所述半导体层上面；阳极电极，其经由形成于所述绝缘层上的接触孔与所述第一及第二阳极扩散层连接，并且与所述第一阳极扩散层和第二阳极扩散层之间的所述半导体层肖特基接合，在所述第三阳极扩散层上方的所述绝缘层上面配置有所述阳极电极或与所述阳极电极连接的金属层。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述半导体层的所述第二阳极扩散层上方配置有通过开设所述接触孔而形成的所述阳极电极的端部。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊地修一，大川重明，中谷清史，高桥利幸，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]