JP2003046084A - 絶縁ゲート型半導体装置 - Google Patents

絶縁ゲート型半導体装置

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JP2003046084A
JP2003046084A JP2001228050A JP2001228050A JP2003046084A JP 2003046084 A JP2003046084 A JP 2003046084A JP 2001228050 A JP2001228050 A JP 2001228050A JP 2001228050 A JP2001228050 A JP 2001228050A JP 2003046084 A JP2003046084 A JP 2003046084A
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resistance
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cell
semiconductor device
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JP2001228050A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Igarashi
保裕 五十嵐
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来では周辺部と各セルにチャネル領域より深
く高濃度領域を形成し、基板の電位安定化を図ってい
た。そのため、チャネル層が長くなり、セルの間隔も広
くなってしまうので、低オン抵抗化にも限界があった。 【解決手段】本発明は、各セルに高濃度領域を形成せ
ず、周辺部のみにチャネル領域より深い高濃度領域を形
成することにより、各セルのチャネル領域の横方向への
拡がりを短くし、それによりセル密度を向上させること
ができる。また、周辺部の高濃度領域で基板の電位安定
化も図れるので、耐圧を低下させずにオン抵抗をNチャ
ネルの場合約2分の1に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は絶縁ゲート型半導体
装置に係り、特にセル密度を向上させ、低オン抗化を実
現する絶縁ゲート型半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯端末の普及に伴い小型で大容量のリ
チュウムイオン電池が求められるようになってきた。こ
のリチュウムイオン電池の充放電のバッテリーマネージ
メントを行う保護回路は携帯端末の軽量化のニーズによ
り、より小型で負荷ショートにも十分に耐えうるもので
なくてはならない。かかる保護回路はリチュウムイオン
電池の容器内に内蔵されるために小型化が求められ、チ
ップ部品を多用したCOB(Chip on Boar
d)技術が駆使され、小型化の要求に応えてきた。しか
し一方ではリチュウムイオン電池に直列にパワーMOS
FETを接続するのでこのパワーMOSFETのオン抵
抗も極めて小さくするニーズがあり、これが携帯電話で
は通話時間や待機時間を長くするために不可欠の要素で
ある。
【0003】従来のパワーMOSFETの構造をNチャ
ネル型を例に図3に示す。
【0004】パワーMOSFETは、半導体基板と、チ
ャネル領域33と、ソース領域38と、ゲート酸化膜3
5と、ゲート電極36と、p+型領域37とから構成さ
れる。
【0005】半導体基板は、N+型のシリコン半導体基
板31の上にN-型のエピタキシャル層からなるドレイ
ン領域32からなる。
【0006】チャネル領域33は、フィールド部の半導
体基板表面にP+型のイオンをドーズ量1.0×1013〜1.0
×1014cm-2で注入して設けた不純物拡散領域である。
【0007】ソース領域34は、チャネル領域33表面
に、リンまたは砒素をイオン注入して設けたn+型不純
物拡散領域であり、全面にアルミニウムまたはその合金
をスパッタして設けたソース電極38とコンタクトす
る。
【0008】ゲート酸化膜35は、半導体基板表面に設
けた熱酸化膜であり、駆動電圧に応じて数百Åの厚みを
有する。
【0009】ゲート電極36は、隣接するチャネル領域
33表面のソース領域34の間で、ゲート酸化膜35を
介して設けられる。ポリシリコンに不純物を導入して低
抵抗化を図ってゲート電極36とし、周囲を覆うソース
電極38とは酸化膜等により絶縁される。
【0010】半導体素子領域は、ゲート電極36、ゲー
ト酸化膜35、チャネル領域33、ソース領域34、p
+型高濃度領域37と基板により形成されるセル50が
多数個配置された領域である。隣接するセル50の間に
形成されるπ部51の抵抗が、装置のオン抵抗を決定す
る大きな要因となる。
【0011】p+型領域37は、各セル50と、半導体
素子領域の周辺部であるガードリング部39の半導体基
板に設けられ、チャネル領域33より深く形成されたp
+型不純物拡散領域である。チャネル領域33より深
く、且つ高濃度に形成することにより、基板の電位を安
定化し、耐圧を確保している。
【0012】図4には、本発明の構造によるπ部51の
抵抗値の概念図を示す。各セル50に設けたp+型領域
37は基板の電位安定化と耐圧の確保のために設けられ
るが、そのためにJFET部の抵抗46が大きくなる傾
向にある。これを低減するために、π部51の濃度を高
濃度にしてJFET抵抗46を低減する工夫がなされて
いる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】パワーMOSFETや
IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等で
は、図4に示す如く、デバイスの抵抗はアルミ抵抗4
1、コンタクト抵抗42、ソース抵抗43、チャネル抵
抗44、蓄積層抵抗45、JFET抵抗46、エピ抵抗
47、基板抵抗48の和となり、セル密度の向上により
単位面積あたりのチャネル幅を広げ、チャネル抵抗を低
減させることによりオン抵抗を低減している。しかし、
60〜100V以上の高耐圧のデバイスでは、チャネルの抵
抗は非常に小さく、エピタキシャル層や、チャネル領域
に挟まれたJFET領域の抵抗46が支配的となる。ま
た、すべてのセルに基板の電位安定化のためにチャネル
領域より深い高濃度領域を形成し、高耐圧化を図ってお
り、JFET抵抗46が大きくなりがちであるため、半
導体基板表面と、チャネル領域で囲まれたπ部の不純物
濃度を上げることで、JFET抵抗46を低減させ、オ
ン抵抗を低減している。しかし、必要以上にπ部51の
不純物濃度を上げると(例えば1×1012cm-2)、耐圧
が低下してしまう問題があった。
【0014】また、すべてのセルに設けたp+型領域
は、拡散領域であるためチャネル領域の幅も広くなり、
セルの間隔も必然的に広いものであった。従って、高集
積化にも限界があり、耐圧を低下させずに低オン抵抗化
を実現するには問題があった。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題に鑑
みてなされ、ドレイン領域となる一導電型の半導体基板
と該半導体基板表面に設けた逆導電型のチャネル領域と
該チャネル領域に設けた一導電型のソース領域と前記半
導体基板表面に設けたゲート絶縁膜と前記ゲート絶縁膜
上に設けたゲート電極とからなるセルを多数個配置した
半導体素子領域を有する絶縁ゲート型半導体装置におい
て、前記半導体素子領域の周辺部のみに前記チャネル領
域より深い高濃度の逆導電型領域を設けることを特徴と
し、耐圧を低下させずにセル密度を向上させ、低オン抵
抗化が実現できる絶縁ゲート型半導体装置を提供でき
る。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1および
図2を参照して詳細に説明する。
【0017】本発明のパワーMOSFETの構造をNチ
ャネル型を例に図1に示す。
【0018】パワーMOSFETは、半導体基板1と、
チャネル領域3と、ソース領域4と、ゲート酸化膜5
と、ゲート電極6と、高濃度の逆導電型領域7とから構
成される。
【0019】半導体基板は、N+型のシリコン半導体基
板1の上にN-型のエピタキシャル層を積層したドレイ
ン領域2からなる。
【0020】チャネル領域3は、フィールド部の半導体
基板表面にP+型のイオンをドーズ量1.0×1013〜1.0×1
014cm-2で注入して設けた不純物拡散領域である。
【0021】ソース領域4は、チャネル領域3表面に、
リンまたは砒素をイオン注入して設けたn+型不純物拡
散領域であり、全面にアルミニウムまたはその合金をス
パッタして設けたソース電極8とコンタクトする。
【0022】ゲート酸化膜5は、半導体基板表面に設け
た熱酸化膜であり、駆動電圧に応じて数百Åの厚みを有
する。
【0023】ゲート電極6は、隣接するチャネル領域3
表面のソース領域4の間で、ゲート酸化膜5を介して設
けられる。ポリシリコンに不純物を導入して低抵抗化を
図ってゲート電極6とし、周囲を覆うソース電極8とは
ゲート酸化膜5により絶縁される。
【0024】半導体素子領域は、ゲート電極6、ゲート
酸化膜5、チャネル領域3、ソース領域4とドレイン領
域2により形成されるセル20が多数個配置された領域
である。隣接するセル20の間に形成されるπ部21の
抵抗が、装置のオン抵抗を決定する大きな要因となる。
【0025】p+型領域7は、半導体素子領域の周辺部
であるガードリング部9の半導体基板に設けられ、チャ
ネル領域3より深く形成されたp+型不純物拡散領域で
ある。チャネル領域3より深く、且つ高濃度に形成する
ことにより、基板の電位を安定化し、耐圧を確保してい
る。
【0026】図1からも明らかなようにセル部20に
は、従来設けられていたp+型領域7を設けていない。
この領域は不純物拡散領域であり、従来ではチャネル領
域3よりも深く設けるために横方向への拡散も避けられ
ず、セルピッチが縮小できない要因となっていた。しか
し、このp+型領域7は基板の電位安定化と耐圧を確保
するために設けられるもので、各セル20に設けなくて
も、ガードリング部9に設ければ十分であることから、
各セル部20の高濃度領域を省いた構造となっており、
これによりセルピッチを縮小することが可能となった。
【0027】図2には、本発明の構造によるπ部21の
抵抗値の概念図を示す。図4と比較しても明らかなよう
に、各セルにp+型領域を設けなければ、JFET部の
抵抗16が低減できる。つまり、π部21の濃度を必要
以上に高濃度にすることによりJFET抵抗16を低減
すると耐圧の劣化を引き起こすが、本発明に依ればπ部
21の濃度は従来通りで実現できるので、耐圧を低下さ
せずにセルピッチを縮小することが可能となる。これに
よりセル密度が向上するのでオン抵抗の低減に大きく寄
与できる。
【0028】
【発明の効果】本発明の構造に依れば、ガードリング部
のみにp+型領域を設け、各セルにp+型領域を設けな
いので、各セルの専有面積を縮小できる。これにより、
セルピッチが縮小できるのでセル密度が向上する。
【0029】また、π部のJFET抵抗が低減でき、装
置のオン抵抗低減に寄与できる。従来では各セルにp+
型領域があるためにπ部の濃度を上げてJFET抵抗を
低減していたが、必要以上にπ部の濃度を上げると耐圧
が劣化してしまう問題があったが、本発明の構造に依れ
ば、π部の濃度を上げずにJFET抵抗を低減できる。
【0030】従って、JFET部の抵抗を下げ、セル密
度を向上させることができる上、周辺部にはp+型高濃
度領域を形成してあるので、基板の電位が安定し、耐圧
を低下させずにオン抵抗を低減できる半導体装置を実現
できる。
【0031】具体的にはNチャネル型150V系パワーM
OSFETにおいて、セルピッチでは従来30μmから、
本発明で15μmで2分の1になり、セル密度では72万セ
ル/inch2から331万セル/inch2で4.6倍、単位面積あたり
のオン抵抗は1289mΩ・mm2から732mΩ・mm2とな
り、約43%の低減となる。また、Pチャネルでは約16%
の低減となる効果が確認されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の絶縁ゲート型半導体装置を説明する断
面図である。
【図2】本発明の絶縁ゲート型半導体装置を説明する断
面図である。
【図3】従来の絶縁ゲート型半導体装置を説明する断面
図である。
【図4】従来の絶縁ゲート型半導体装置を説明する断面
図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドレイン領域となる一導電型の半導体基
    板と該半導体基板表面に設けた逆導電型のチャネル領域
    と該チャネル領域に設けた一導電型のソース領域と前記
    半導体基板表面に設けたゲート絶縁膜と前記ゲート絶縁
    膜上に設けたゲート電極とからなるセルを多数個配置し
    た半導体素子領域を有する絶縁ゲート型半導体装置にお
    いて、 前記半導体素子領域の周辺部のみに前記チャネル領域よ
    り深い高濃度の逆導電型領域を設けることを特徴とする
    絶縁ゲート型半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記高濃度の逆導電型領域は半導体チッ
    プのガードリング部に設けることを特徴とする請求項1
    に記載の絶縁ゲート型半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100880231B1 (ko) 2007-06-20 2009-01-28 주식회사 동부하이텍 반도체 소자 및 그의 제조 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008015991A1 (en) 2006-08-03 2008-02-07 Asahi Kasei Chemicals Corporation Flame-retardant resin composition
EP2341103A1 (en) 2006-08-03 2011-07-06 Asahi Kasei Chemicals Corporation Flame-retardant resin composition
EP2404967A1 (en) 2006-08-03 2012-01-11 Asahi Kasei Chemicals Corporation Flame-retardant resin composition
EP2404956A1 (en) 2006-08-03 2012-01-11 Asahi Kasei Chemicals Corporation Flame-retardant resin composition
KR100880231B1 (ko) 2007-06-20 2009-01-28 주식회사 동부하이텍 반도체 소자 및 그의 제조 방법

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Effective date: 20051226