(57)【要約】【課題】半導体装置の耐電圧を高めることにより、信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】  シリコン層１１２中に誘電体分離膜１２０を閉ループ状に形成することによりシリコン層１１２中のｎ−型半導体層領域１３０を絶縁分離し、その内側に拡散抵抗１３１を形成する。ｎ−型半導体層領域１３０の四隅部には誘電体分離膜１２０に少なくともその一部が接するようにｐ型不純物拡散領域１７０が形成される。サージ電圧が印加されたとしても、ｎ−型半導体層領域１３０とｐ型不純物拡散領域１７０とによりｐｎ接合が形成されているため、サージ電圧が欠陥に集中することを防ぎ、誘電体分離膜１２０の破壊を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層を閉ループ状に囲って前記第１導電型半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する誘電体分離膜と、
前記第１導電型半導体層に不純物を拡散して形成される拡散領域と、
前記第１導電型半導体層に不純物を拡散して形成され、前記第１導電型半導体層と前記誘電体分離膜との境界面の少なくとも一部に接点を有する第２導電型不純物拡散領域と
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１導電型はｎ型、前記第２導電型はｐ型であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２導電型不純物拡散領域は、前記第１導電型半導体層の隅部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２導電型不純物拡散領域は、前記第１導電型半導体層と前記誘電体分離膜との境界面をすべて覆うことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２導電型不純物拡散領域の電位は、接地電位に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に基板上の誘電体分離された半導体層に形成された拡散抵抗を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路に形成される素子を保護するための抵抗素子として拡散抵抗が用いられている。この拡散抵抗の形成は、まず支持シリコン基板上に絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ（silicon on insulator）基板において、絶縁膜に達するように閉ループ状のトレンチを形成する。この閉ループ状のトレンチ内に絶縁膜を形成することで誘電体分離膜を形成し、この誘電体分離膜によりＳＯＩ基板の半導体層を例えば矩形領域に分割して絶縁分離する。この絶縁分離された半導体層上に不純物を拡散させて拡散抵抗を形成する。
【０００３】
この拡散抵抗を有する半導体装置において、サージ電圧に対する耐圧を高めるために、拡散抵抗が形成されるｎ−型半導体層領域下のＳＯＩ基板の絶縁体層を薄く形成する構成が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、拡散抵抗をＳＯＩ基板上に形成する際の誘電体分離膜を形成する工程において、ｎ−型半導体層領域に欠陥が生じることがあった。誘電体分離膜を設ける工程は、ＳＯＩ基板のｎ−型半導体層領域中にトレンチを形成し、このトレンチを酸化することにより酸化膜を形成する。その後、トレンチ内に酸化膜を介してポリシリコンを埋め込み誘電体分離膜を形成する。この工程中のトレンチを酸化する過程において、トレンチの形成されたｎ−型半導体層領域には酸化のストレスがおよび、ｎ−型半導体層領域の内部に向けて欠陥を生じる。ｎ−型半導体層領域に欠陥が生じた状態の拡散抵抗にサージ電圧が印加された場合、サージ電圧はこの欠陥に集中する。欠陥の近傍の誘電体分離膜には、集中したサージ電圧により耐圧を超える電圧が印加され破壊に至り、周囲の配線や半導体素子も耐圧を越えたサージ電圧により破壊されるという問題を生じさせる。
【特許文献１】特開平９−３３１０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、半導体装置の耐電圧を高めることにより、信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様に係る半導体装置は、基板上に形成された第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層を閉ループ状に囲って前記第１導電型半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する誘電体分離膜と、前記第１導電型半導体層に不純物を拡散して形成される拡散領域と、前記第１導電型半導体層に不純物を拡散して形成され、前記第１導電型半導体層と前記誘電体分離膜との境界面の少なくとも一部に接点を有する第２導電型不純物拡散領域とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体装置の耐電圧を高めることにより、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１００を示す平面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１００を示す図１のＡ−Ａ’断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１００を示す図１のＢ−Ｂ’断面図である。
【０００９】
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１００は、支持シリコン基板１１０上に絶縁膜１１１を介してシリコン層１１２が形成されたＳＯＩ（silicon on insulator）基板に形成されている。シリコン層１１２にはその表面から絶縁膜１１１に達するようにトレンチが形成され、このトレンチの側壁に例えば熱酸化により酸化膜１２１が形成される。このトレンチ内に酸化膜１２１を介して導電体、例えばポリシリコン１２２が埋め込まれることにより、誘電体分離膜１２０が形成される。即ち、誘電体分離膜１２０は酸化膜１２１とポリシリコン１２２とからなる。この誘電体分離膜１２０が形成された部分は、シリコン層１１２、酸化膜１２１及びポリシリコン１２２からなるコンデンサを直列に二つ接続した構造となる。誘電体分離膜１２０はシリコン層１１２中に矩形の閉ループ状に形成され、この誘電体分離膜１２０に囲まれたｎ−型半導体層領域１３０が形成される。ｎ−型半導体層領域１３０は誘電体分離膜１２０により、その閉ループの外側のシリコン層１１２等から絶縁分離されている。ｎ−型半導体層領域１３０に高濃度のｎ型不純物（例えばリン（Ｐ））を拡散させることにより、帯状の拡散抵抗１３１が形成される。
【００１０】
ＳＯＩ基板上には絶縁膜１４０を介して金属配線１５０、１５１が形成されている。図示しないパッドを介して外部に接続されている配線１５０は、ｎ−型半導体層領域１３０の内部に形成された拡散抵抗１３１の一の端部にコンタクト１６０により接続される。配線１５１は、拡散抵抗１３１の他の端部にコンタクト１６１により接続される。この配線１５１は例えばＳＯＩ基板上に形成される他の半導体装置に接続される。
【００１１】
本実施の形態に係る半導体装置１００において、ｎ−型半導体層領域１３０にｐ型不純物（例えばホウ素（Ｂ））を拡散させることにより、ｐ型不純物拡散領域１７０が形成される。本実施の形態においてｐ型不純物拡散領域１７０は、矩形に形成されたｎ−型半導体層領域１３０の四隅部に誘電体分離膜１２０に接するように形成されている。これによりｎ−型半導体層領域１３０とｐ型不純物拡散領域１７０との間にｐｎ接合が形成される。
【００１２】
以下、従来の半導体装置と比較して本実施の形態に係る半導体装置１００の作用を説明する。図７は、従来の半導体装置４００を示す平面図である。図８は、従来の半導体装置４００を示す図７のＸ−Ｘ’断面図である。従来の半導体装置４００において、第１の実施の形態と同一の構成を有する箇所には、同一の符号を付してその説明を省略する。従来の半導体装置４００は、ｎ−型半導体層領域１３０の四隅部に誘電体分離膜１２０に接するｐ型不純物拡散領域１７０が形成されていない点において本実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。
【００１３】
誘電体分離膜１２０の形成の過程で酸化膜１２１を形成する際に、ｎ−型半導体層領域１３０はトレンチの側壁及び表面から酸化される。図７に示すｎ−型半導体層領域１３０の四隅部においては、ｎ−型半導体層領域１３０の側壁の二方向及び表面側から酸化のストレスがかかる。このため、ｎ−型半導体層領域１３０の四隅部において欠陥４１０が生じやすい。
【００１４】
この欠陥４１０が生じた状態の従来の半導体装置４００に対して外部に接続された配線１５０から例えば正のサージ電圧が印加された場合、サージ電圧は欠陥４１０に集中する。そして、集中したサージ電圧により誘電体分離膜１２０には、その耐圧を超える電圧が印加され破壊に至る。サージ電圧は破壊された誘電体分離膜１２０を越えて周囲に形成された配線や他の素子領域に流れ込み、これらの配線や素子をも破壊する。
【００１５】
一方、本実施の形態に係る半導体装置１００に対して外部に接続された配線１５０から例えば正のサージ電圧が印加された場合、ｎ−型半導体層領域１３０とｐ型不純物拡散領域１７０との間のｐｎ接合に逆バイアス状態が形成される。ｐｎ接合の逆バイアス状態により電流の流れが妨げられるため、サージ電圧が四隅部の欠陥４１０に集中することがない。本実施の形態に係る半導体装置１００のｎ−型半導体層領域１３０に欠陥４１０が生じていたとしても、欠陥４１０にサージ電圧が集中することを防ぎ、誘電体分離膜１２０の四隅部からの破壊を防止することができる。
【００１６】
このようにｎ−型半導体層領域１３０の四隅部にｐ型不純物拡散領域１７０を形成することにより、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００１７】
次に本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置２００について説明する。図４は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置２００を示す平面図である。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置２００を示す図４のＣ−Ｃ’断面図である。本実施の形態に係る半導体装置２００において、第１の実施の形態と同一の構成を有する箇所には、同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施の形態に係る半導体装置２００は、ｎ−型半導体層領域１３０と誘電体分離膜１２０との境界面をすべて覆うようにｐ型不純物拡散領域２７０が形成されている点において第１の実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。
【００１８】
図７に示す従来の半導体装置４００において、ｎ−型半導体層領域１３０の四隅部以外の部分においても欠陥が生じる場合がある。ｎ−型半導体層領域１３０の角部、即ち図８に示すｎ−型半導体層領域１３０の上側端部も側壁及び表面側からの酸化のストレスにより欠陥４２０が生じる。この欠陥４２０が生じた状態の従来の半導体装置４００に対して外部に接続された配線１５０から例えば正のサージ電圧が印加された場合、サージ電圧は欠陥４２０に集中し、その近傍の誘電体分離膜１２０が破壊される。
【００１９】
一方、本実施の形態における半導体装置２００に対して外部に接続された配線１５０から例えば正のサージ電圧が印加された場合、ｎ−型半導体層領域１３０と誘電体分離膜１２０との境界面のすべてを覆うｐｎ接合に逆バイアス状態が生じる。これによりｎ−型半導体層領域１３０のどの部分に欠陥４１０、４２０が生じていたとしても、その欠陥４１０、４２０へのサージ電圧の集中を防ぐことができ、誘電体分離膜１２０の破壊を防止することができる。
【００２０】
このようにｎ−型半導体層領域１３０と誘電体分離膜１２０の境界面をすべて覆うようにｐ型不純物拡散領域２７０を形成することにより、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００２１】
次に本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置３００について説明する。図６は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置３００を示す平面図である。断面図は第２の実施の形態と同様である（図５参照）。本実施の形態に係る半導体装置３００において、第１の実施の形態と同一の構成を有する箇所には、同一の符号を付してその説明を省略する。第３の実施の形態に係る半導体装置３００は、ｎ−型半導体層領域１３０と誘電体分離膜１２０との境界面をすべて覆うようにｐ型不純物拡散領域３７０が形成されている点において第１の実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。また、ｐ型不純物拡散領域３７０がコンタクト３７１を介して配線３７２に接続されている点においても第１の実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。本実施の形態においては、この配線３７２が接地されることにより、ｐ型不純物拡散領域３７０の電位は接地電位に設定されている。
【００２２】
本実施の形態における半導体装置３００に外部に接続された配線１５０から例えば正のサージ電圧が印加された場合、ｎ−型半導体層領域１３０と誘電体分離膜１２０との境界面のすべてを覆うｐｎ接合に逆バイアス状態が生じる。これによりｎ−型半導体層領域１３０のどの部分に図７及び図８に示す欠陥４１０、４２０が生じていたとしても、その欠陥４１０、４２０へのサージ電圧の集中を防ぐことができ、誘電体分離膜１２０の破壊を防止することができる。また、本実施の形態におけるｐ型不純物拡散領域３７０は配線３７２を介して接地されているため、配線１５０から印加されたサージ電圧は配線３７２を介して接地へと流れることとなり、欠陥４１０、４２０へのサージ電圧の集中をさらに抑えることもできる。
【００２３】
このようにｎ−型半導体層領域１３０と誘電体分離膜１２０の境界面をすべて覆うようにｐ型不純物拡散領域３７０を形成し、このｐ型不純物拡散領域３７０を接地電位に設定することにより、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、組み合わせ等が可能である。
【００２５】
本発明の実施の形態において、拡散抵抗１３１を形成するために拡散される不純物はｎ型のリンとしたが、これは同じ型の異なる不純物（例えばｎ型のヒ素（Ａｓ））としてもよい。また、異なる型の不純物（例えばｐ型のホウ素）であってもよい。
【００２６】
本発明の実施の形態において、半導体装置の誘電体分離膜１２０としてトレンチ内に酸化膜１２１を介してポリシリコン１２２からなる導電体を埋め込む構成としたが、図９に示すように誘電体分離膜１２０をトレンチ内に形成された酸化膜１２１’のみで構成することもできる。また、図１０に示すようにトレンチ内に酸化膜１２１’以外の絶縁膜１２３を埋め込む構成とすることもできる。この場合は誘電体分離膜１２０が形成された部分は、シリコン層１１２、酸化膜１２１’又は絶縁膜１２３、シリコン層１１２からなるコンデンサが一つ形成された構造となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。
【図７】従来の半導体装置を示す平面図である。
【図８】従来の半導体装置を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態の誘電体分離膜の他の例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態の誘電体分離膜の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００、２００、３００、４００・・・半導体装置、  １１０・・・支持シリコン基板、  １１１・・・絶縁膜、  １１２・・・シリコン層、  １２０・・・誘電体分離膜、  １２１・・・酸化膜、  １２２・・・ポリシリコン、  １２３・・・絶縁膜、  １３０・・・ｎ−型半導体層領域、  １３１・・・拡散抵抗、  １４０・・・絶縁膜、  １５０、１５１・・・配線、  １６０、１６１・・・コンタクト、  １７０、２７０、３７０・・・ｐ型不純物拡散領域、  ３７１・・・コンタクト、  ３７２・・・配線、  ４１０、４２０・・・欠陥。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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