JP2001135814A - 縦型ｍｏｓ電界効果トランジスタ - Google Patents
縦型ｍｏｓ電界効果トランジスタInfo
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 裏面にショットキー接合を備えた縦型ＭＯＳ
電界効果トランジスターにおいて、ショットキー金属の
バリア高さを考慮した最適条件の設定と、デバイスの実
用化を図る。 【解決手段】 低濃度ドレイン領域を形成するＮ型導電
型半導体基板の一面側に縦型ＭＯＳ構成が形成され、他
面側に該ドレイン領域とショットキー接合が形成された
縦型ＭＯＳ電解効果トランジスターにおいて、該半導体
基体は膜厚1500Å以上、且つＳｉ含有量の0.5 ％以上の
Ａｌ−Ｓｉ合金で構成したことを特徴とする。
電界効果トランジスターにおいて、ショットキー金属の
バリア高さを考慮した最適条件の設定と、デバイスの実
用化を図る。 【解決手段】 低濃度ドレイン領域を形成するＮ型導電
型半導体基板の一面側に縦型ＭＯＳ構成が形成され、他
面側に該ドレイン領域とショットキー接合が形成された
縦型ＭＯＳ電解効果トランジスターにおいて、該半導体
基体は膜厚1500Å以上、且つＳｉ含有量の0.5 ％以上の
Ａｌ−Ｓｉ合金で構成したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、スイッチング電源用と
して好適な縦型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（以下ＭＯ
ＳＦＥＴ）の構造に関するものである。
して好適な縦型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（以下ＭＯ
ＳＦＥＴ）の構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】縦型パワーＭＯＳＦＥＴは、高速性に優れ
るために電源等のスイッチング用として広く使用されて
いる。然し乍ら高耐圧が必要な領域では、パワーＭＯＳ
ＦＥＴの基板自身が持つ低濃度領域の抵抗分による損失
が大きい。この為、本願出願人は上記の問題を解消する
構造として基板裏面にショットキー構造を持つＭＯＳＦ
ＥＴを提案した。（特公平４−３６５８４号）
るために電源等のスイッチング用として広く使用されて
いる。然し乍ら高耐圧が必要な領域では、パワーＭＯＳ
ＦＥＴの基板自身が持つ低濃度領域の抵抗分による損失
が大きい。この為、本願出願人は上記の問題を解消する
構造として基板裏面にショットキー構造を持つＭＯＳＦ
ＥＴを提案した。（特公平４−３６５８４号）
【０００３】図４は、係る構造を示す要部断面図で、図
中５はショットキーバリアを形成する金属層、１は低濃
度Ｎ型半導体基体、３はチャネル用基板拡散層、２はソ
ース拡散層、Ｓはソース電極、Ｇはゲート電極、６はオ
ーミック性のドレイン電極である。この構造の特徴は、
ショットキー構造による低レベルの注入を利用し縦型パ
ワーＭＯＳの基板の高抵抗領域を伝導度変調させること
により、高速性を犠牲にすることなくロスを低減するこ
とを可能にするものである。しかしながら、この構造の
特徴を充分に引き出すためにはそれ相応のショットキー
金属のバリア高さが必要である。
中５はショットキーバリアを形成する金属層、１は低濃
度Ｎ型半導体基体、３はチャネル用基板拡散層、２はソ
ース拡散層、Ｓはソース電極、Ｇはゲート電極、６はオ
ーミック性のドレイン電極である。この構造の特徴は、
ショットキー構造による低レベルの注入を利用し縦型パ
ワーＭＯＳの基板の高抵抗領域を伝導度変調させること
により、高速性を犠牲にすることなくロスを低減するこ
とを可能にするものである。しかしながら、この構造の
特徴を充分に引き出すためにはそれ相応のショットキー
金属のバリア高さが必要である。
【０００４】因みに、ショットキー金属としては一般に
アルミニューム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐ
ｔ）、モリブデン（ＭＯ）、タングステン（Ｗ）、クロ
ム（Ｃｒ）、イリジューム（Ｉｒ）及びチタン（Ｔｉ）
等が知られているが、これらの金属では充分に特徴を引
き出せない。
アルミニューム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐ
ｔ）、モリブデン（ＭＯ）、タングステン（Ｗ）、クロ
ム（Ｃｒ）、イリジューム（Ｉｒ）及びチタン（Ｔｉ）
等が知られているが、これらの金属では充分に特徴を引
き出せない。
【０００５】
【解決すべき課題】本発明は、縦型ＭＯＳ構造におい
て、裏面のショットキー接合の特性を活かし充分高いシ
ョットキーバリア高さを有するスイッチング用として好
適なＭＯＳＦＥＴを提供する。
て、裏面のショットキー接合の特性を活かし充分高いシ
ョットキーバリア高さを有するスイッチング用として好
適なＭＯＳＦＥＴを提供する。
【０００６】
【課題を解決する手段】上記課題を解決するため請求項
１の発明は、低濃度ドレイン領域を形成するＮ型導電型
半導体基板の一面側に縦型ＭＯＳ構成が形成され、他面
側に該ドレイン領域とショットキー接合が形成された縦
型ＭＯＳ電界効果トランジスタにおいて、該半導体基体
はシングルウエハーであり、該ショットキー接合は膜厚
1500 Å以上、且つＳｉ含有量0.5％以上のＡｌ−Ｓｉ合
金で構成したことを特徴とする。
１の発明は、低濃度ドレイン領域を形成するＮ型導電型
半導体基板の一面側に縦型ＭＯＳ構成が形成され、他面
側に該ドレイン領域とショットキー接合が形成された縦
型ＭＯＳ電界効果トランジスタにおいて、該半導体基体
はシングルウエハーであり、該ショットキー接合は膜厚
1500 Å以上、且つＳｉ含有量0.5％以上のＡｌ−Ｓｉ合
金で構成したことを特徴とする。
【０００７】この構成によれば、耐圧600Ｖ以上の高耐
圧領域でショットキー接合による低注入レベルでの伝導
度変調を利用し、低損失且つ高速スイッチ特性におい
て、従来のＭＯＳ構造以上の特性を得ることができる。
又、高いエピウエハーを使用することなくシングル（バ
ルク）ウエハーが使用可能なため、低価格化が達成でき
る。
圧領域でショットキー接合による低注入レベルでの伝導
度変調を利用し、低損失且つ高速スイッチ特性におい
て、従来のＭＯＳ構造以上の特性を得ることができる。
又、高いエピウエハーを使用することなくシングル（バ
ルク）ウエハーが使用可能なため、低価格化が達成でき
る。
【０００８】
【実施の態様】図１は、本発明の実施例構造を示す要部
断面図で、従来例と同一符号は同等部分を示す。図中１
は比抵抗２５Ωcm のＮ型半導体シングル基板、２はソ
ース拡散層、３はチャネル用基板拡散層、４はゲート酸
化膜、５は裏面ショットキーメタル、６はドレイン電
極、７はソース電極である。本発明の特徴は裏面ショッ
トキー電極５に厚さ1500Å以上でＳｉ含有量0.5％以上
のＡｌ−Ｓｉ合金を使用することにある。
断面図で、従来例と同一符号は同等部分を示す。図中１
は比抵抗２５Ωcm のＮ型半導体シングル基板、２はソ
ース拡散層、３はチャネル用基板拡散層、４はゲート酸
化膜、５は裏面ショットキーメタル、６はドレイン電
極、７はソース電極である。本発明の特徴は裏面ショッ
トキー電極５に厚さ1500Å以上でＳｉ含有量0.5％以上
のＡｌ−Ｓｉ合金を使用することにある。
【０００９】上記の実施に前もって、裏面ショットキー
メタルとして白金（Ｐｔ）、イリジュウム（Ｉｒ）等の
使用を検討したが、生産性の両面で期待できず、これを
除外し、純アルミニウム（Ａｌ）と各種のＳｉ含有量を
もつアルミニゥム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）合金を用
いてスパッタ実験等を行った。図２、図３は、Ａｌ−Ｓ
ｉ合金及び純Ａｌを用いたショットキーダイオードを各
種製作し、そのショットキー障壁高さを調べた結果であ
る。Ａｌ中のＳｉ含有量が０％ではφＢ0.8 1ｅＶであ
るが、0.5 ％以上では0.9ｅＶと充分に高いφＢ得られ
た。（図３）
メタルとして白金（Ｐｔ）、イリジュウム（Ｉｒ）等の
使用を検討したが、生産性の両面で期待できず、これを
除外し、純アルミニウム（Ａｌ）と各種のＳｉ含有量を
もつアルミニゥム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）合金を用
いてスパッタ実験等を行った。図２、図３は、Ａｌ−Ｓ
ｉ合金及び純Ａｌを用いたショットキーダイオードを各
種製作し、そのショットキー障壁高さを調べた結果であ
る。Ａｌ中のＳｉ含有量が０％ではφＢ0.8 1ｅＶであ
るが、0.5 ％以上では0.9ｅＶと充分に高いφＢ得られ
た。（図３）
【００１０】因みに、膜厚は9000Å、シンター条件はＮ
２雰囲気中で温度４５０℃、１５分で行った。次にＳｉ
含有量を１％に固定し、Ａｌ−Ｓｉ膜厚を変化した場
合、図２に示すように500 Åと薄い場合にはφＢは0.75
ｅＶと低く、目標とする0.9 ｅＶ以上を得るには1500
Å以上の膜厚が必要であることがわかる。因みにシンタ
ー条件は４５０℃、Ｎ２中、１５分である。尚図示しな
いがこれらφＢ はローディング法により評価した。又
上記実験（ダイオード構造）で得られた条件で図１の縦
型パワーＭＯＳを製作した時の飽和電圧ＶＣＥ（ｓａ
ｔ）を測定した結果ウエハー（基板１）の厚さ150 μm
で純アルミニウムでは2.8 Ｖに対し、Ａｌ−Ｓｉ １％
合金ではウエハー厚180 μm で2 Ｖ以下であり、120 μ
m は1.43 Ｖと極めて小さい値であることが確認でき
た。（尚、使用したウエハーは20 Ωcm、耐圧700 Ｖで
実施した）
２雰囲気中で温度４５０℃、１５分で行った。次にＳｉ
含有量を１％に固定し、Ａｌ−Ｓｉ膜厚を変化した場
合、図２に示すように500 Åと薄い場合にはφＢは0.75
ｅＶと低く、目標とする0.9 ｅＶ以上を得るには1500
Å以上の膜厚が必要であることがわかる。因みにシンタ
ー条件は４５０℃、Ｎ２中、１５分である。尚図示しな
いがこれらφＢ はローディング法により評価した。又
上記実験（ダイオード構造）で得られた条件で図１の縦
型パワーＭＯＳを製作した時の飽和電圧ＶＣＥ（ｓａ
ｔ）を測定した結果ウエハー（基板１）の厚さ150 μm
で純アルミニウムでは2.8 Ｖに対し、Ａｌ−Ｓｉ １％
合金ではウエハー厚180 μm で2 Ｖ以下であり、120 μ
m は1.43 Ｖと極めて小さい値であることが確認でき
た。（尚、使用したウエハーは20 Ωcm、耐圧700 Ｖで
実施した）
【００１１】一方ＶＣＥ（ｓａｔ）の低減を図るとテー
ル電流が増加し、スイッチング特性が悪くなる所謂トレ
ードオフの関係にあり、この傾向は半導体基板１の厚さ
が薄くなる程顕著である。従って該基板１の厚さは、基
板のそり、或いは製造時の搬送等をも考慮すると100μm
乃至250 μm が適当である。因みにテール電流は電子
線照射等により充分低いレベルに低減できた。
ル電流が増加し、スイッチング特性が悪くなる所謂トレ
ードオフの関係にあり、この傾向は半導体基板１の厚さ
が薄くなる程顕著である。従って該基板１の厚さは、基
板のそり、或いは製造時の搬送等をも考慮すると100μm
乃至250 μm が適当である。因みにテール電流は電子
線照射等により充分低いレベルに低減できた。
【００１２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば伝導度変調型ＭＯＳトランジスタの実用化が可
能であり、しかも、損失が少なく安価に製造でき、特に
高耐圧スイッチング用として電源回路等に適用し、その
効果は大である。
によれば伝導度変調型ＭＯＳトランジスタの実用化が可
能であり、しかも、損失が少なく安価に製造でき、特に
高耐圧スイッチング用として電源回路等に適用し、その
効果は大である。
【図１】 本発明の一実施例を示す要部断面図
【図２】 ショットキー障壁高さφＢ と膜厚の関係を
示す特性図
示す特性図
【図３】 ショットキー障壁高さφＢ とＳｉ含有量の
関係を示す特性図
関係を示す特性図
【図４】 従来例
１ Ｎ型半導体基板（シングルウエハー） ２ ソース拡散層 ３ チャネル用基板拡散層 ４ ゲート酸化膜 ５ ショットキー電極金属 ６ ドレイン電極 ７ ソース電極
Claims (1)
- 【請求項１】 低濃度ドレイン領域を形成するＮ型導電
型半導体基板の一面側に縦型 ＭＯＳ構成が形成され、
他面側に該ドレイン領域とショットキー接合が形成され
た縦型ＭＯＳ電界効果トランジスタにおいて、該半導体
基体はシングルウエハーであり、該ショットキー接合は
膜厚1500 Å以上、且つＳｉ含有量0.5 ％以上のＡｌ−
Ｓｉ合金で構成されたことを特徴とする縦型ＭＯＳ電界
効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31176999A JP2001135814A (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | 縦型ｍｏｓ電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31176999A JP2001135814A (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | 縦型ｍｏｓ電界効果トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001135814A true JP2001135814A (ja) | 2001-05-18 |
Family
ID=18021266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31176999A Pending JP2001135814A (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | 縦型ｍｏｓ電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001135814A (ja) |
Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-11-02 JP JP31176999A patent/JP2001135814A/ja active Pending
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