JP2003168798A - Mos field-effect transistor - Google Patents

Mos field-effect transistor

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JP2003168798A
JP2003168798A JP2001365582A JP2001365582A JP2003168798A JP 2003168798 A JP2003168798 A JP 2003168798A JP 2001365582 A JP2001365582 A JP 2001365582A JP 2001365582 A JP2001365582 A JP 2001365582A JP 2003168798 A JP2003168798 A JP 2003168798A
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gate
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信一 近澤
Kazuo Yamagishi
和夫 山岸
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Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that an MOS field-effect transistor has gate capacitance structurally, the gate capacitance is increased as the channel area is increased and the gate oxide film is thinned, resulting in a limit due to the gate capacitance for improving high frequency operation characteristics. <P>SOLUTION: A p-type base region 34 is formed on a surface layer of an n<SP>-</SP>type drain layer 33, and an n-type source region 35 is formed on a surface layer of the base region 34. An n-type channel region 36 is formed on a surface layer of the base region 34 between the source region 35 and the drain layer 33 so as to realize a normally-on type. A gate electrode 39 is formed striding over a part between channel regions 36 of the respective adjacent unit cells B via a gate oxide film 37 constituted of a thin silicon oxide film on an n-type channel region 36 and via a thick silicon oxide film 38 on the drain layer 33. The gate electrode 39 is so constituted that dimension in a channel length direction is shorter than the channel length, on the channel region 36. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、MOS電界効果ト
ランジスタに関し、特にノーマリ・オン型の縦型MOS
電界効果トランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS field effect transistor, and more particularly to a normally-on vertical MOS transistor.
Field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のノーマリ・オン型の縦型MOS電
界効果トランジスタについて、図4を参照して説明す
る。図において、Aはチップ内部の素子動作領域として
のセル部で、セル部Aにはトランジスタ機能を有する単
位セルBが同一パターンでチップ平面方向に多数繰り返
し配置され、これらの単位セルBが並列接続されてい
る。セル部Aは、D端子に接続されるドレイン電極1が
裏面に電気的接触して設けられた高濃度n型であるn
型半導体基板2の表面にエピタキシャル成長により形成
した低濃度n型であるn型ドレイン層3の表面層およ
びドレイン層3上に構成されている。
2. Description of the Related Art A conventional normally-on vertical MOS field effect transistor will be described with reference to FIG. In the figure, A is a cell portion as an element operating region inside the chip, and a large number of unit cells B having a transistor function are repeatedly arranged in the chip plane direction in the cell portion A, and these unit cells B are connected in parallel. Has been done. The cell portion A is a high-concentration n-type n + type in which the drain electrode 1 connected to the D terminal is provided in electrical contact with the back surface.
It is formed on the surface layer of the n type drain layer 3 which is a low concentration n type and is formed on the surface of the type semiconductor substrate 2 by epitaxial growth and on the drain layer 3.

【0003】単位セルBについて説明すると、ドレイン
層3の表面層にp型ベース領域4が形成され、ベース領
域4の表面層にn型ソース領域5が形成されている。ベ
ース領域4のドレイン層3とソース領域5間表面層に
は、ノーマリ・オン型とするために、n型チャネル領域
6が形成されている。そして、隣接する各単位セルBの
ベース領域4に形成されたソース領域5の一部間に跨っ
て、ソース領域5およびチャネル領域6上は薄いシリコ
ン酸化膜からなるゲート酸化膜7と、ドレイン層3上は
厚いシリコン酸化膜8とを介して、多結晶シリコンから
なりG端子に接続されるゲート電極9が形成されてい
る。そして、ゲート電極9から層間絶縁膜10により絶
縁されてベース領域4とソース領域5とに共通に電気的
接触しS端子に接続されるソース電極11が形成されて
いる。
Explaining the unit cell B, a p-type base region 4 is formed on the surface layer of the drain layer 3, and an n-type source region 5 is formed on the surface layer of the base region 4. In the surface layer between the drain layer 3 and the source region 5 of the base region 4, an n-type channel region 6 is formed in order to have a normally-on type. A gate oxide film 7 made of a thin silicon oxide film and a drain layer are formed on the source region 5 and the channel region 6 so as to extend over a part of the source region 5 formed in the base region 4 of each adjacent unit cell B. A gate electrode 9 made of polycrystalline silicon and connected to the G terminal is formed on the upper surface 3 via a thick silicon oxide film 8. Then, a source electrode 11 is formed which is insulated from the gate electrode 9 by the interlayer insulating film 10 and electrically contacts the base region 4 and the source region 5 in common and is connected to the S terminal.

【0004】上記構成のMOS電界効果トランジスタの
動作について説明する。D端子とS端子間に正の電圧を
印加した状態で、G端子とS端子間に電圧印加がないと
きは、ゲート電極9への電圧印加がなく、チャネル領域
6のキャリアがそのままであるため、ドレイン層3とソ
ース領域5間が導通状態であり、MOS電界効果トラン
ジスタはオン状態である。D端子とS端子間に正の電圧
を印加した状態で、G端子とS端子間に負電圧が印加さ
れると、ゲート電極9へ負電圧が印加され、チャネル領
域6からキャリアが追い払われるため、ドレイン層3と
ソース領域5間が非導通状態となり、MOS電界効果ト
ランジスタはオフ状態となる。
The operation of the MOS field effect transistor having the above structure will be described. When a positive voltage is applied between the D terminal and the S terminal and no voltage is applied between the G terminal and the S terminal, no voltage is applied to the gate electrode 9 and carriers in the channel region 6 remain unchanged. The drain field 3 and the source region 5 are electrically connected, and the MOS field effect transistor is on. When a negative voltage is applied between the G terminal and the S terminal while a positive voltage is applied between the D terminal and the S terminal, the negative voltage is applied to the gate electrode 9 and carriers are expelled from the channel region 6. The drain layer 3 and the source region 5 are brought out of conduction, and the MOS field effect transistor is turned off.

【0005】次に、上述のMOS電界効果トランジスタ
の製造方法を、図5(a)〜(c)、図6(d)〜
(f)を参照して説明する。 (a)第1工程は、この工程の完了後を図5(a)に示
すように、n型半導体基板2の表面上にn型不純物で
あるリンまたはヒ素を低濃度に含んだn型ドレイン層
3をエピタキシャル成長させ、その表面上に熱酸化法に
より、例えば膜厚12000Åのシリコン酸化膜21を
形成する。そして、フォトリソグラフィ法およびエッチ
ング法により、各単位セルBのベース領域4の形成予定
領域上のシリコン酸化膜21を除去し、パターン化され
たシリコン酸化膜21をマスクにして、p型不純物であ
るボロンをイオン注入および熱拡散してベース領域4を
形成する。 (b)第2工程は、この工程の完了後を図5(b)に示
すように、第1工程完了後、シリコン酸化膜21とフォ
トリソグラフィ法によるレジストパターン22とをマス
クにして、ベース領域4表面層のソース領域5の形成予
定領域にヒ素をイオン注入および熱拡散してにソース領
域5を形成する。 (c)第3工程は、この工程の完了後を図5(c)に示
すように、第2工程完了後、レジストパターン22を除
去して後、フォトリソグラフィ法およびエッチング法に
より、各単位セルBのチャネル領域6の形成予定領域上
のシリコン酸化膜21を除去し、新たにパターン化され
たシリコン酸化膜8とフォトリソグラフィ法によるレジ
ストパターン23とをマスクにして、ヒ素をイオン注入
および熱拡散してベース領域4のドレイン層3とソース
領域5間表面層にチャネル領域6を形成する。 (d)第4工程は、この工程の完了後を図6(d)に示
すように、第3工程完了後、レジストパターン23を除
去して後、熱酸化法により薄いシリコン酸化膜からなる
ゲート酸化膜7を形成し、その後、ウェーハ表面にLP
CVD法によりポリシリコン膜24を被着させる。 (e)第5工程は、この工程の完了後を図6(e)に示
すように、第4工程完了後、ポリシリコン膜24および
ゲート酸化膜7をフォトリソグラフィ法およびエッチン
グ法により選択的に除去して、隣接する各単位セルBの
ベース領域4に形成されたソース領域5の一部間に跨っ
て、ソース領域5およびチャネル領域6上はゲート酸化
膜7と、ドレイン層3上は厚いシリコン酸化膜8とを介
して、ゲート電極9を形成する。その後、ウェーハ上に
CVD法により層間絶縁膜10を被着させる。 (f)第6工程は、この工程の完了後を図6(f)に示
すように、第5工程完了後、層間絶縁膜10をフォトリ
ソグラフィ法およびエッチング法により選択的に除去し
てソース領域5およびベース領域4表面を露出させ、そ
の後、ウェーハ上に真空蒸着によりアルミニウム膜を被
着し、このアルミニウム膜をフォトリソグラフィ法およ
びエッチング法により選択的に除去して、ソース領域5
およびベース領域4と電気的接触するソース電極11を
形成する。そして、半導体基板2の裏面に金属を蒸着し
てドレイン電極1を形成する。
Next, a method of manufacturing the above-mentioned MOS field effect transistor will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (c) and 6 (d).
This will be described with reference to (f). (A) In the first step, after completion of this step, as shown in FIG. 5A, n containing phosphorus or arsenic, which is an n-type impurity, at a low concentration on the surface of the n + -type semiconductor substrate 2. The type drain layer 3 is epitaxially grown, and a silicon oxide film 21 having a film thickness of 12000Å, for example, is formed on the surface thereof by a thermal oxidation method. Then, the silicon oxide film 21 on the region where the base region 4 of each unit cell B is to be formed is removed by photolithography and etching, and the patterned silicon oxide film 21 is used as a mask to form a p-type impurity. Ion implantation and thermal diffusion of boron are performed to form the base region 4. (B) In the second step, after the completion of this step, as shown in FIG. 5B, after the completion of the first step, the silicon oxide film 21 and the resist pattern 22 formed by the photolithography method are used as a mask to form the base region. The source region 5 is formed by ion-implanting and thermally diffusing arsenic into the region of the surface layer where the source region 5 is to be formed. (C) In the third step, after the completion of this step, as shown in FIG. 5C, after the second step is completed, the resist pattern 22 is removed, and then each unit cell is formed by photolithography and etching. The silicon oxide film 21 on the region where the channel region 6 of B is to be formed is removed, and the newly patterned silicon oxide film 8 and the resist pattern 23 formed by photolithography are used as a mask to ion-implant and thermally diffuse arsenic. Then, a channel region 6 is formed in the surface layer between the drain layer 3 and the source region 5 of the base region 4. (D) In the fourth step, after the completion of this step, as shown in FIG. 6D, after the completion of the third step, the resist pattern 23 is removed, and then a gate made of a thin silicon oxide film is formed by a thermal oxidation method. An oxide film 7 is formed, and then LP is applied to the wafer surface.
A polysilicon film 24 is deposited by the CVD method. (E) In the fifth step, after the completion of this step, as shown in FIG. 6E, the polysilicon film 24 and the gate oxide film 7 are selectively removed by the photolithography method and the etching method after the completion of the fourth step. The gate oxide film 7 is formed on the source region 5 and the channel region 6, and the gate region is thick on the drain region 3 so as to extend over a part of the source region 5 formed in the base region 4 of each adjacent unit cell B. A gate electrode 9 is formed via the silicon oxide film 8. After that, the interlayer insulating film 10 is deposited on the wafer by the CVD method. (F) In the sixth step, after the completion of this step, as shown in FIG. 6 (f), after the completion of the fifth step, the interlayer insulating film 10 is selectively removed by photolithography and etching to form the source region. 5 and the surface of the base region 4 are exposed, and then an aluminum film is deposited on the wafer by vacuum deposition, and the aluminum film is selectively removed by the photolithography method and the etching method to form the source region 5
And the source electrode 11 which makes electrical contact with the base region 4 is formed. Then, metal is deposited on the back surface of the semiconductor substrate 2 to form the drain electrode 1.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、MOS電界
効果トランジスタは、構造的にゲート容量を有してお
り、チャネル面積が大きくなるほど、また、ゲート酸化
膜が薄くなるほど容量が大きくなり、この容量は高周波
動作を阻害するため、高周波動作を向上させる上で限界
が生じる。また、上述の従来のMOS電界効果トランジ
スタでは、ゲート電極9がゲート酸化膜7を介してチャ
ネル領域6からソース領域5の一部上にもオーバーラッ
プしており、これによってもゲート容量が大きくなる。
本発明は上記問題点に鑑み、ゲートが有する容量を低減
したMOS電界効果トランジスタを提供することを目的
とする。
By the way, the MOS field effect transistor structurally has a gate capacitance. The capacitance increases as the channel area increases and the gate oxide film becomes thinner. Since the high frequency operation is hindered, there is a limit in improving the high frequency operation. In the above-mentioned conventional MOS field effect transistor, the gate electrode 9 also overlaps the channel region 6 and a part of the source region 5 via the gate oxide film 7, which also increases the gate capacitance. .
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a MOS field effect transistor having a reduced gate capacitance.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のMOS電界効果
トランジスタは、半導体基板に形成した一導電型ドレイ
ン層と、ドレイン層に形成した複数の他導電型ベース領
域と、ベース領域に形成した一導電型ソース領域と、ベ
ース領域のドレイン層とソース領域間に形成した一導電
型チャネル領域と、チャネル領域上にゲート酸化膜を介
して形成したゲート電極とを有するMOS電界効果トラ
ンジスタにおいて、ゲート電極がソース領域上にオーバ
ーラップされず、かつ、ゲート電極のチャネル領域上で
のチャネル長方向寸法がチャネル長より短いことを特徴
とする。上記MOS電界効果トランジスタにおいて、ゲ
ート電極のチャネル領域上でのチャネル長方向寸法がチ
ャネル長の50〜70%の範囲であることを特徴とす
る。
A MOS field effect transistor according to the present invention includes a drain layer of one conductivity type formed on a semiconductor substrate, a plurality of base regions of another conductivity type formed on the drain layer, and a drain region formed on the base region. In a MOS field effect transistor having a conductive type source region, a one conductive type channel region formed between a drain region and a source region of a base region, and a gate electrode formed on the channel region via a gate oxide film, a gate electrode Are not overlapped with the source region, and the dimension of the gate electrode in the channel length direction on the channel region is shorter than the channel length. In the above MOS field effect transistor, the dimension of the gate electrode in the channel length direction on the channel region is in the range of 50 to 70% of the channel length.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例のノー
マリ・オン型の縦型MOS電界効果トランジスタについ
て図1を参照して説明する。図において、Aはチップ内
部の素子動作領域としてのセル部で、セル部Aにはトラ
ンジスタ機能を有する単位セルBが同一パターンでチッ
プ平面方向に多数繰り返し配置され、これらの単位セル
Bが並列接続されている。セル部Aは、D端子に接続さ
れるドレイン電極31が裏面に電気的接触して設けられ
た高濃度一導電型であるn型半導体基板32の表面に
エピタキシャル成長により形成した低濃度一導電型であ
るn型ドレイン層33の表面層およびドレイン層33
上に構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A normally-on vertical MOS field effect transistor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the figure, A is a cell portion as an element operating region inside the chip, and a large number of unit cells B having a transistor function are repeatedly arranged in the chip plane direction in the cell portion A, and these unit cells B are connected in parallel. Has been done. The cell portion A has a low-concentration one-conductivity type formed by epitaxial growth on the surface of an n + -type semiconductor substrate 32, which is a high-concentration one-conductivity type provided with a drain electrode 31 connected to the D terminal in electrical contact with the back surface. And the surface layer of the n -type drain layer 33 and the drain layer 33
Is configured on.

【0009】単位セルBについて説明すると、ドレイン
層33の表面層にp型ベース領域34が形成され、ベー
ス領域34の表面層にn型ソース領域35が形成されて
いる。ベース領域34のソース領域35とドレイン層3
3間表面層には、ノーマリ・オン型とするために、n型
チャネル領域36が形成されている。そして、隣接する
各単位セルBのチャネル領域36間に跨って、n型チャ
ネル領域36上は薄いシリコン酸化膜からなるゲート酸
化膜37と、ドレイン層33上は厚いシリコン酸化膜3
8とを介して、多結晶シリコンからなりG端子に接続さ
れるゲート電極39が形成されている。このゲート電極
39は、チャネル領域36上において、チャネル長方向
寸法がチャネル長より短い構成としている。そして、ゲ
ート電極39から層間絶縁膜40により絶縁されてベー
ス領域34とソース領域35とに共通に電気的接触しS
端子に接続されるソース電極41が形成されている。
Explaining the unit cell B, a p-type base region 34 is formed on the surface layer of the drain layer 33, and an n-type source region 35 is formed on the surface layer of the base region 34. Source region 35 and drain layer 3 of the base region 34
An n-type channel region 36 is formed in the surface layer between the layers 3 in order to be a normally-on type. A gate oxide film 37 made of a thin silicon oxide film is formed on the n-type channel region 36 and a thick silicon oxide film 3 is formed on the drain layer 33 so as to extend across the channel regions 36 of adjacent unit cells B.
And a gate electrode 39 made of polycrystalline silicon and connected to the G terminal. On the channel region 36, the gate electrode 39 is configured such that the dimension in the channel length direction is shorter than the channel length. Then, the base region 34 and the source region 35 are insulated from the gate electrode 39 by the interlayer insulating film 40 and are in electrical contact with each other in common.
A source electrode 41 connected to the terminal is formed.

【0010】上記構成のMOS電界効果トランジスタの
動作について説明する。D端子とS端子間に正の電圧を
印加した状態で、G端子とS端子間に電圧印加がないと
きは、ゲート電極39への電圧印加がなく、チャネル領
域36のキャリアがそのままであるため、ドレイン層3
3とソース領域35間が導通状態であり、MOS電界効
果トランジスタはオン状態である。このときのオン抵抗
は、ゲート電極39を上記構成にしたことにより大きく
なることはなく、従来のゲート電極9の場合と同一にす
ることができる。D端子とS端子間に正の電圧を印加し
た状態で、G端子とS端子間に負電圧が印加されると、
ゲート電極39へ負電圧が印加され、ゲート電極39直
下のチャネル領域36からキャリアが追い払われること
により、チャネル領域36全体からキャリアが追い払わ
れなくても、チャネル領域36の一部からキャリアが追
い払われだけで、ドレイン層33とソース領域35間が
非導通状態となり、MOS電界効果トランジスタはオフ
状態となる。尚、ゲート電極39のチャネル領域36上
でのチャネル長方向寸法は短いほどゲート容量を低減で
きるが、あまり短くなり過ぎると、MOS電界効果トラ
ンジスタのオフ動作のとき、ドレイン層33とソース領
域35間を非導通状態にすることができなくなるため、
適正範囲に設定する必要があり、チャネル長の50〜7
0%が適正範囲であり、このとき、ゲート容量を20〜
30%低減することができる。
The operation of the MOS field effect transistor having the above structure will be described. When a positive voltage is applied between the D terminal and the S terminal and no voltage is applied between the G terminal and the S terminal, no voltage is applied to the gate electrode 39 and carriers in the channel region 36 remain unchanged. , Drain layer 3
3 and the source region 35 are electrically connected, and the MOS field effect transistor is on. The on-resistance at this time does not increase due to the configuration of the gate electrode 39, and can be the same as that of the conventional gate electrode 9. When a negative voltage is applied between the G terminal and the S terminal while a positive voltage is applied between the D terminal and the S terminal,
Since a negative voltage is applied to the gate electrode 39 and the carriers are expelled from the channel region 36 immediately below the gate electrode 39, even if the carriers are not expelled from the entire channel region 36, the carriers are expelled from a part of the channel region 36. Only then, the drain layer 33 and the source region 35 become non-conductive, and the MOS field effect transistor is turned off. Note that the gate capacitance can be reduced as the dimension of the gate electrode 39 on the channel region 36 in the channel length direction is shorter. Can no longer be turned off,
It is necessary to set in the proper range, and the channel length is 50 to 7
0% is an appropriate range, and at this time, the gate capacitance is 20 to
It can be reduced by 30%.

【0011】次に、上述のMOS電界効果トランジスタ
の製造方法を、図2(a)〜(c)、図3(d)〜
(f)を参照して説明する。 (a)第1工程は、この工程の完了後を図2(a)に示
すように、n型半導体基板32の表面上にn型不純物
であるリンまたはヒ素を低濃度に含んだn型ドレイン
層33をエピタキシャル成長させ、その表面上に熱酸化
法により、例えば膜厚12000Åのシリコン酸化膜5
1を形成する。そして、フォトリソグラフィ法およびエ
ッチング法により、各単位セルBのベース領域34の形
成予定領域上のシリコン酸化膜51を除去し、パターン
化されたシリコン酸化膜51をマスクにして、p型不純
物であるボロンをイオン注入および熱拡散してベース領
域34を形成する。 (b)第2工程は、この工程の完了後を図2(b)に示
すように、第1工程完了後、シリコン酸化膜51とフォ
トリソグラフィ法によるレジストパターン52とをマス
クにして、ベース領域34表面層のソース領域35の形
成予定領域にヒ素をイオン注入および熱拡散してソース
領域35を形成する。 (c)第3工程は、この工程の完了後を図2(c)に示
すように、第2工程完了後、レジストパターン52を除
去して後、フォトリソグラフィ法およびエッチング法に
より、各単位セルBのチャネル領域36の形成予定領域
上のシリコン酸化膜51を除去し、新たにパターン化さ
れたシリコン酸化膜38とフォトリソグラフィ法による
レジストパターン53とをマスクにして、ヒ素をイオン
注入および熱拡散してベース領域34のドレイン層33
とソース領域35間表面層にチャネル領域36を形成す
る。 (d)第4工程は、この工程の完了後を図3(d)に示
すように、第3工程完了後、レジストパターン53を除
去して後、熱酸化法により薄いシリコン酸化膜からなる
ゲート酸化膜37を形成し、その後、ウェーハ表面にL
PCVD法によりポリシリコン膜54を被着させる。 (e)第5工程は、この工程の完了後を図3(e)に示
すように、第4工程完了後、このポリシリコン膜54お
よびゲート酸化膜37をフォトリソグラフィ法およびエ
ッチング法により選択的に除去して、隣接する各単位セ
ルBのチャネル領域36間に跨って、チャネル領域36
上はゲート酸化膜37と、ドレイン層33上は厚いシリ
コン酸化膜38とを介して、ゲート電極39を形成す
る。このときゲート電極39は、チャネル領域36上に
おいて、チャネル長方向寸法がチャネル長より短くなる
ように形成する。その後、ウェーハ上にCVD法により
層間絶縁膜40を被着させる。 (f)第6工程は、この工程の完了後を図3(f)に示
すように、第5工程完了後、層間絶縁膜40をフォトリ
ソグラフィ法およびエッチング法により選択的に除去し
てソース領域35およびベース領域34表面を露出さ
せ、その後、ウェーハ上に真空蒸着によりアルミニウム
膜を被着し、このアルミニウム膜をフォトリソグラフィ
法およびエッチング法により選択的に除去して、ソース
領域35およびベース領域34と電気的接触するソース
電極41を形成する。そして、半導体基板32の裏面に
金属を蒸着してドレイン電極31を形成する。
Next, a method for manufacturing the above-mentioned MOS field effect transistor will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (c) and 3 (d).
This will be described with reference to (f). (A) In the first step, after the completion of this step, as shown in FIG. 2A, n containing phosphorus or arsenic, which is an n-type impurity, at a low concentration on the surface of the n + -type semiconductor substrate 32. Type drain layer 33 is epitaxially grown, and a silicon oxide film 5 having a film thickness of, for example, 12000Å is formed on the surface thereof by a thermal oxidation method.
1 is formed. Then, the silicon oxide film 51 on the region where the base region 34 of each unit cell B is to be formed is removed by photolithography and etching, and the patterned silicon oxide film 51 is used as a mask to form a p-type impurity. Ion implantation and thermal diffusion of boron are performed to form the base region 34. (B) In the second step, after the completion of this step, as shown in FIG. 2B, after the completion of the first step, the silicon oxide film 51 and the resist pattern 52 formed by the photolithography method are used as a mask to form the base region. A source region 35 is formed by ion-implanting and thermally diffusing arsenic into a region of the surface layer where the source region 35 is to be formed. (C) In the third step, after the completion of this step, as shown in FIG. 2C, after the completion of the second step, the resist pattern 52 is removed, and then each unit cell is formed by photolithography and etching. The silicon oxide film 51 on the region where the channel region 36 of B is to be formed is removed, and the newly patterned silicon oxide film 38 and the resist pattern 53 formed by the photolithography method are used as a mask to ion-implant and thermally diffuse arsenic. The drain layer 33 of the base region 34
A channel region 36 is formed in the surface layer between the source region 35 and the source region 35. (D) In the fourth step, after the completion of this step, as shown in FIG. 3D, after the third step is completed, the resist pattern 53 is removed, and then a gate made of a thin silicon oxide film is formed by a thermal oxidation method. An oxide film 37 is formed, and then L is formed on the wafer surface.
A polysilicon film 54 is deposited by the PCVD method. (E) In the fifth step, after the completion of this step, as shown in FIG. 3 (e), after the completion of the fourth step, the polysilicon film 54 and the gate oxide film 37 are selectively removed by photolithography and etching. The channel regions 36 of the unit cells B adjacent to each other.
A gate electrode 39 is formed via a gate oxide film 37 on the top and a thick silicon oxide film 38 on the drain layer 33. At this time, the gate electrode 39 is formed on the channel region 36 so that the dimension in the channel length direction is shorter than the channel length. After that, the interlayer insulating film 40 is deposited on the wafer by the CVD method. (F) In the sixth step, after the completion of this step, as shown in FIG. 3 (f), after the completion of the fifth step, the interlayer insulating film 40 is selectively removed by photolithography and etching to form the source region. 35 and the surface of the base region 34 are exposed, and then an aluminum film is deposited on the wafer by vacuum vapor deposition, and the aluminum film is selectively removed by the photolithography method and the etching method to form the source region 35 and the base region 34. A source electrode 41 is formed in electrical contact with the source electrode 41. Then, metal is deposited on the back surface of the semiconductor substrate 32 to form the drain electrode 31.

【0012】以上に説明したように、ゲート電極39を
ソース領域35上にオーバーラップさせず、かつ、ゲー
ト電極39のチャネル領域36上でのチャネル長方向寸
法を、MOS電界効果トランジスタのオフ動作のときド
レイン層33とソース領域35間が導通状態とならない
程度に、チャネル長より短い構成としているので、ゲー
ト容量が削減でき、高周波動作を向上させることができ
る。
As described above, the gate electrode 39 is not overlapped on the source region 35, and the dimension of the gate electrode 39 in the channel length direction on the channel region 36 is determined by the off-operation of the MOS field effect transistor. At this time, since the structure is shorter than the channel length so that the drain layer 33 and the source region 35 are not electrically connected, the gate capacitance can be reduced and the high frequency operation can be improved.

【0013】尚、上記実施例において、一導電型として
n型および他導電型としてp型で説明したが、一導電型
としてp型および他導電型としてn型であってもよい。
In the above embodiment, the n-type as one conductivity type and the p-type as another conductivity type have been described, but the p-type as one conductivity type and the n-type as another conductivity type may be used.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、ゲート電極をソース領
域上にオーバーラップさせず、かつ、ゲート電極のチャ
ネル領域上でのチャネル長方向寸法をチャネル長より短
い構成としているので、MOS電界効果トランジスタの
ゲート容量をオン抵抗を増加させることなく低減でき
る。
According to the present invention, since the gate electrode does not overlap the source region and the dimension of the gate electrode in the channel length direction on the channel region is shorter than the channel length, the MOS electric field effect is obtained. The gate capacitance of the transistor can be reduced without increasing the on resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例である縦型MOS電界効果
トランジスタの主要部断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a vertical MOS field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す縦型MOS電界効果トランジスタ
の製造工程を示す主要部断面図。
FIG. 2 is a sectional view of a main portion showing the manufacturing process of the vertical MOS field effect transistor shown in FIG.

【図3】 図2に続く工程を示す主要部断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of main parts showing a step following FIG.

【図4】 従来の縦型MOS電界効果トランジスタの主
要部断面図
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a conventional vertical MOS field effect transistor.

【図5】 図4に示す縦型MOS電界効果トランジスタ
の製造工程を示す主要部断面図。
5 is a cross-sectional view of main parts showing a manufacturing process of the vertical MOS field effect transistor shown in FIG.

【図6】 図5に続く工程を示す主要部断面図。FIG. 6 is a sectional view of a main portion showing a step following the step of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

32 n型半導体基板 33 n型ドレイン層 34 p型ベース領域 35 n型ソース領域 36 n型チャネル領域 37 ゲート酸化膜 38 ゲート電極32 n + type semiconductor substrate 33 n type drain layer 34 p type base region 35 n type source region 36 n type channel region 37 gate oxide film 38 gate electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板に形成した一導電型ドレイン層
と、ドレイン層に形成した複数の他導電型ベース領域
と、ベース領域に形成した一導電型ソース領域と、ベー
ス領域のドレイン層とソース領域間に形成した一導電型
チャネル領域と、チャネル領域上にゲート酸化膜を介し
て形成したゲート電極とを有するMOS電界効果トラン
ジスタにおいて、 ゲート電極がソース領域上にオーバーラップされず、か
つ、ゲート電極のチャネル領域上でのチャネル長方向寸
法がチャネル長より短いことを特徴とするMOS電界効
果トランジスタ。
1. A one conductivity type drain layer formed on a semiconductor substrate, a plurality of other conductivity type base regions formed on the drain layer, one conductivity type source region formed on the base region, and a drain layer and a source of the base region. In a MOS field effect transistor having a one conductivity type channel region formed between regions and a gate electrode formed on the channel region via a gate oxide film, the gate electrode does not overlap the source region and the gate A MOS field effect transistor, wherein a dimension of an electrode on a channel region in a channel length direction is shorter than a channel length.
【請求項2】前記ゲート電極のチャネル領域上でのチャ
ネル長方向寸法がチャネル長の50〜70%の範囲であ
ることを特徴とする請求項1記載のMOS電界効果トラ
ンジスタ。
2. The MOS field effect transistor according to claim 1, wherein the dimension of the gate electrode in the channel length direction on the channel region is in the range of 50 to 70% of the channel length.
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