[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 200710185780.1
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN101276814A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 相馬充;畑博嗣;天辰芳正
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社;三洋半導體株式會社
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L21/822;H01L21/76
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明涉及一種不僅維持耐壓特性而且縮小分離區域的形成區域及裝置尺寸的半導體裝置及其制造方法。

背景技術

作為現有的半導體裝置的一個實施例，已知有一種下述的NPN晶體管141的結構。如圖15所示，在P型半導體襯底142上，形成N型外延層143。在外延層143中，形成從襯底142表面向上下方向(深度方向)擴散的P型埋置擴散層144、145和從外延層143表面擴散的P型擴散層146、147。而且，外延層143被P型埋置擴散層144、145和P型擴散層146、147連結而成的分離區域148、149劃分成多個元件形成區域。在元件形成區域之一中，例如形成NPN晶體管141。NPN晶體管141主要由作為集電區使用的N型埋置擴散層150、作為基區使用的P型擴散層151及作為發射區使用的N型擴散層152形成。此外，構成分離區域148、149的P型埋置擴散層144、145，通過將襯底142例如放置在1050(℃)的氮氣環境中大約1個小時，進行專用的熱處理，進行擴散。另一方面，構成分離區域148、149的P型擴散層146、147，通過將襯底142例如放置在1000(℃)的氮氣環境中大約2個小時，進行專用的熱處理，進行擴散。利用此熱擴散工序，連結P型埋置擴散層144、145和P型擴散層146、147，形成分離區域148、149(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1JP特開平9-283646號公報(第3-4、6頁，第1、5-7圖)

如上所述，在現有的半導體裝置中，考慮NPN晶體管141等的耐壓而決定外延層143的膜厚。例如，在同一半導體襯底142上將功率用的半導體元件和控制用的半導體元件形成為單片電路的情況下，就會根據功率用的半導體元件的耐壓特性來決定外延層143的膜厚。而且，構成分離區域148、149的P型埋置擴散層144、145會從襯底142的表面向外延層143蠕升。另一方面，構成分離區域148、149的P型擴散層146、147會從外延層143表面蠕降。通過此結構，P型埋置擴散層144、145，根據其蠕升的寬度，其橫方向擴散寬度W15、W16也會擴寬。其結果，就會存在難以縮小所謂分離區域148、149的形成區域的問題。

此外，在現有的半導體裝置中，在半導體襯底142上形成外延層143。在被分離區域148、149劃分的外延層143中形成NPN型晶體管141。而且，外延層143是N型低雜質濃度區域。由于借助于此結構，P型埋置擴散層144或P型擴散層151的形成區域偏移，所以兩擴散層144、151間的間隔距離L5會變短，耗盡層擴展區域就會變窄。而且，在NPN晶體管141中，基區-分離區域間容易發生短路，就會存在難于獲得所希望的耐壓特性的問題。此外，由于間隔距離L5的偏差，就會存在所謂NPN晶體管141的耐壓特性不穩定的問題。

此外，現有的半導體裝置中，為了實現NPN晶體管141所希望的耐壓，P型擴散層151和分離區域148的P型埋置擴散層144的間隔距離L5就必須為一定的距離以上。同樣地，P型擴散層151和分離區域148的P型擴散層146的間隔距離L6也必須為一定的距離以上。但是，由于構成分離區域148的P型埋置擴散層144及P型擴散層146的橫方向擴散寬度W15、W17的擴寬，就存在難于縮小NPN晶體管141的裝置尺寸這樣的問題。

此外，在現有的半導體裝置的制造方法中，為了使構成分離區域148、149的P型埋置擴散層144、145和P型擴散層146、147連結，進行所述的2次熱擴散工序。利用此制造方法，P型埋置擴散層144、145按照其蠕升的寬度，也會擴寬其橫方向擴散寬度W15、W16。此外，利用該熱擴散工序，N型埋置擴散層150也會向外延層143表面側蠕升。其結果，還難于減薄外延層143的膜厚，存在很難縮小分離區域148、149的形成區域及NPN晶體管141的裝置尺寸這樣的問題。

而且，如圖16所示，說明NPN晶體管161、162通過分離區域163相鄰接的結構。對NPN晶體管161的集電區施加接地電壓(GND)，對NPN晶體管162的集電區施加電源電壓(Vcc)。此情況下，在NPN晶體管162中，就在P型的分離區域163及P型的半導體襯底164和N型的外延層165及N型埋置擴散層166的PN結區施加逆偏壓。而且，耗盡層就從PN結區向P型分離區域163及P型半導體襯底164側擴展。