JP2003249644A - 横型パワーmos−fet - Google Patents

横型パワーmos−fet

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JP2003249644A
JP2003249644A JP2002048863A JP2002048863A JP2003249644A JP 2003249644 A JP2003249644 A JP 2003249644A JP 2002048863 A JP2002048863 A JP 2002048863A JP 2002048863 A JP2002048863 A JP 2002048863A JP 2003249644 A JP2003249644 A JP 2003249644A
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JP
Japan
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drain
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deep
drain layer
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Application number
JP2002048863A
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English (en)
Inventor
Shigeki Tsubaki
茂樹 椿
Tetsu Toda
鉄 戸田
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の横型パワーMOS−FET30はn−
オフセットドレイン層38のおかげでゲート電極42端
直下A部に電界が集中しにくくなったが、さらに耐圧を
上げようとすると代りにn+ドレイン層39端B部に電
界が集中しやすくなり、ここでソース〜ドレイン間耐圧
BVdssが制限されるようになった。 【解決手段】 本発明の横型パワーMOS−FETでは
nディープドレイン層を設けたため、ゲート電極23端
直下A部のみならずn+ドレイン層20端B部にも電界
が集中しないようになった。そのため従来n+ドレイン
層20端B部で起きていた電界降伏が起きにくくなりド
レイン〜ソース間耐圧BVdssが従来より高くなっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は横型パワーMOS−
FETの高耐圧化構造に関する。
【0002】
【従来の技術】多数の抵抗、コンデンサー、トランジス
ターなどをモノリシック基板に集積した集積回路(I
C)の中で、高耐圧素子を含むものはパワーICと呼ば
れる。パワーICの出力段のMOS−FETには高いド
レイン耐圧BVdssと低いオン抵抗Ronが要求され
る。
【0003】ここで従来の横型パワーMOS−FET3
0の断面構造を図2により説明する。p+サブストレー
ト31上に高抵抗のp−エピタクシャル層32が形成さ
れている。p−エピタクシャル層32内のソース側には
pベース層33および低抵抗のp+ベース層34が形成
されている。pベース層33およびp+ベース層34内
には浅いn+ソース拡散層35と深いn+ソース層36
が形成されている。n+ソース層36およびp+ベース
層34に接してソース電極37が設けられている。p−
エピタクシャル層32内のドレイン側には浅いn−オフ
セットドレイン層38が形成され、そのn−オフセット
ドレイン層38の中には深いn+ドレイン層39が形成
されている。n+ドレイン層39に接してドレイン電極
40が設けられている。またn+ドレイン層39とn+
ソース層36にはさまれた領域上にはゲート酸化膜41
を介してゲート電極42が設けられている。ゲート電極
42は絶縁膜43により保護されている。
【0004】この構造の横型パワーMOS−FET30
のメリットは、n−オフセットドレイン層38によりゲ
ート電極42端直下A部に電界が集中しにくくなるため
通常の横型パワーMOS−FETにくらべてソース〜ド
レイン間の耐圧BVdssが高くなることである。
【0005】なお本明細書では10のk乗を10Ekと
表記する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の横型パワーMO
S−FET30では、n−オフセットドレイン層38の
おかげでゲート電極42端直下A部に電界が集中しにく
くなったことは良いが、さらに耐圧を上げようとする
と、代りにn+ドレイン層39端B部に電界が集中しや
すくなり、ここでソース〜ドレイン間耐圧BVdssが
制限されるようになった。このため従来の横型パワーM
OS−FET30は、ドレイン耐圧BVdssはたとえ
ば60Vが限界であった。
【0007】本発明の目的はゲート電極42端直下A部
にもn+ドレイン層39端B部にも電界が集中しないよ
うな構造にして、横型パワーMOS−FETの耐圧を高
くすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の横型パワーMO
S−FETでは、n+ドレイン層の周辺に、従来は無か
ったnディープドレイン層を設けた。詳しくいうとドレ
イン側は、p−エピタクシャル層内にまず本発明のnデ
ィープドレイン層を非常に深く形成し、次に浅くn−オ
フセットドレイン層を形成し、最後にnディープドレイ
ン層の中にn+ドレイン層を深く形成する。
【0009】本発明の横型パワーMOS−FETではn
ディープドレイン層を設けたため、ゲート電極端直下A
部のみならずn+ドレイン層端B部にも電界が集中しな
いようになった。その結果従来n+ドレイン層端B部で
起きていた電界降伏が起きにくくなりドレイン〜ソース
間耐圧BVdssが従来より高くなった。
【0010】nディープドレイン層の深さはp+サブス
トレートに達しない深さであり、不純物濃度はゲート端
A部に電界が集中するのを防ぐ濃度にする。
【0011】本発明のもう一つのメリットはソース〜ド
レイン間の耐圧BVdssが従来品より高くなったにも
かかわらず、オン抵抗Ronは従来品と変わらないこと
である。
【0012】請求項1記載の発明はnチャンネルMOS
−FETで、p+サブストレート上にp−エピタクシャ
ル層が形成され、p−エピタクシャル層内のソース側に
pベース層および低抵抗のp+ベース層が形成され、p
ベース層およびp+ベース層内に浅いn+ソース拡散層
が形成され、p+ベース層内に深いn+ソース層が形成
され、n+ソース層およびp+ベース層に接してソース
電極が設けられ、p−エピタクシャル層内のドレイン側
に非常に深いnディープドレイン層と浅いn−オフセッ
トドレイン層が形成され、非常に深いnディープドレイ
ン層内に深いn+ドレイン層が形成され、n+ドレイン
層に接してドレイン電極が設けられ、n+ドレイン層と
前記n+ソース層にはさまれた領域上にゲート酸化膜を
介してゲート電極が設けられたことを特徴とする横型パ
ワーMOS−FETである。
【0013】請求項2記載の発明はpチャンネルMOS
−FETで、n+サブストレート上にn−エピタクシャ
ル層が形成され、n−エピタクシャル層内のソース側に
nベース層および低抵抗のn+ベース層が形成され、n
ベース層およびn+ベース層内に浅いp+ソース拡散層
が形成され、n+ベース層内に深いp+ソース層が形成
され、p+ソース層およびn+ベース層に接してソース
電極が設けられ、n−エピタクシャル層内のドレイン側
に非常に深いpディープドレイン層と浅いp−オフセッ
トドレイン層が形成され、非常に深いpディープドレイ
ン層内に深いp+ドレイン層が形成され、p+ドレイン
層に接してドレイン電極が設けられ、p+ドレイン層と
p+ソース層にはさまれた領域上にゲート酸化膜を介し
てゲート電極が設けられたことを特徴とする横型パワー
MOS−FETである。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の横型パワーMOS−FE
Tの一実施例10の断面構造を図1により説明する。p
+サブストレート11上に高抵抗のp−エピタクシャル
層12(厚さ約4μm)が形成されている。p−エピタ
クシャル層12内のソース側にはpベース層13および
低抵抗のp+ベース層14が形成されている。pベース
層13およびp+ベース層14内には浅いn+ソース拡
散層15(深さ約1μm)と深いn+ソース層16(深
さ約2μm)が形成されている。n+ソース層16およ
びp+ベース層14に接してソース電極17が設けられ
ている。
【0015】p−エピタクシャル層12内のドレイン側
には非常に深いnディープドレイン層18(深さ約3μ
m)、浅いn−オフセットドレイン層(深さ約1μm)
が形成され、非常に深いnディープドレイン層18内に
深いn+ドレイン層20(深さ約2μm)が形成されて
いる。本発明の特徴はnディープドレイン層18がある
ことである。n+ドレイン層20に接してドレイン電極
21が設けられている。またn+ドレイン層20とn+
ソース層16にはさまれた領域上にはゲート酸化膜22
を介してゲート電極23が設けられている。ゲート電極
23は絶縁膜24により保護されている。
【0016】本発明のnディープドレイン層18の深さ
(約3μm)はp+サブストレート11(深さ約4μ
m)に達しない深さであり、不純物濃度はゲート電極2
3端A部に電界が集中するのを防ぐ濃度(10E17/
cmm3のオーダー)にする。
【0017】本発明の横型パワーMOS−FET10で
はドレイン側にnディープドレイン層18を設けたた
め、n+ドレイン層20端B部にも電界が集中しないよ
うになった。そのため従来n+ドレイン層20端B部で
起きていた電界降伏が起きにくくなりドレイン〜ソース
間耐圧BVdssが従来よりほぼ20V高くなった。
【0018】さらに本発明のもう一つのメリットはソー
ス〜ドレイン間の耐圧が従来品より高くなるにもかかわ
らず、オン抵抗Ronは従来品と変わらないことであ
る。
【0019】以上の実施例の説明はnチャンネル型(請
求項1)についてであったが、本発明の構造はpチャン
ネル型(請求項2)にも全く同様に有効である。
【0020】
【発明の効果】本発明の横型パワーMOS−FETでは
ドレイン側にnディープドレイン層を設けたため、n+
ドレイン層端B部にも電界が集中しないようになった。
そのため従来n+ドレイン層端B部で起きていた電界降
伏が起きにくくなりドレイン〜ソース間耐圧BVdss
が従来より高くなった。さらにソース〜ドレイン間の耐
圧が従来品より高くなったにもかかわらず、オン抵抗R
onは従来品と変わらない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の横型パワーMOS−FET10の断
面構造
【図2】 従来の横型パワーMOS−FET30の断面
構造
【符号の説明】
10 本発明の横型パワーMOS−FET 11 p+サブストレート 12 p−エピタクシャル層 13 pベース層 14 p+ベース層 15 n+ソース拡散層 16 n+ソース層 17 ソース電極 18 nディープドレイン層 19 n−オフセットドレイン層 20 n+ドレイン層 21 ドレイン電極 22 ゲート酸化膜 23 ゲート電極 24 絶縁膜 30 従来の横型パワーMOS−FET 31 p+サブストレート 32 p−エピタクシャル層 33 pベース層 34 p+ベース層 35 n+ソース拡散層 36 n+ソース層 37 ソース電極 38 n−オフセットドレイン層 39 n+ドレイン層 40 ドレイン電極 41 ゲート酸化膜 42 ゲート電極 43 絶縁膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】p+サブストレート上にp−エピタクシャ
    ル層が形成され、前記p−エピタクシャル層内のソース
    側にpベース層および低抵抗のp+ベース層が形成さ
    れ、前記pベース層および前記p+ベース層内に浅いn
    +ソース拡散層が形成され、前記p+ベース層内に深い
    n+ソース層が形成され、前記n+ソース層および前記
    p+ベース層に接してソース電極が設けられ、前記p−
    エピタクシャル層内のドレイン側に非常に深いnディー
    プドレイン層と浅いn−オフセットドレイン層が形成さ
    れ、前記非常に深いnディープドレイン層内に深いn+
    ドレイン層が形成され、前記n+ドレイン層に接してド
    レイン電極が設けられ、前記n+ドレイン層と前記n+
    ソース層にはさまれた領域上にゲート酸化膜を介してゲ
    ート電極が設けられたことを特徴とする横型パワーMO
    S−FET。
  2. 【請求項2】n+サブストレート上にn−エピタクシャ
    ル層が形成され、前記n−エピタクシャル層内のソース
    側にnベース層および低抵抗のn+ベース層が形成さ
    れ、前記nベース層および前記n+ベース層内に浅いp
    +ソース拡散層が形成され、前記n+ベース層内に深い
    p+ソース層が形成され、前記p+ソース層および前記
    n+ベース層に接してソース電極が設けられ、前記n−
    エピタクシャル層内のドレイン側に非常に深いpディー
    プドレイン層と浅いp−オフセットドレイン層が形成さ
    れ、前記非常に深いpディープドレイン層内に深いp+
    ドレイン層が形成され、前記p+ドレイン層に接してド
    レイン電極が設けられ、前記p+ドレイン層と前記p+
    ソース層にはさまれた領域上にゲート酸化膜を介してゲ
    ート電極が設けられたことを特徴とする横型パワーMO
    S−FET。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034737A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2008509545A (ja) * 2004-08-06 2008-03-27 オーストリアマイクロシステムズ アクチエンゲゼルシャフト 高圧nmosトランジスタおよび製造方法
JP2014086723A (ja) * 2012-10-19 2014-05-12 Freescale Semiconductor Inc 高電圧ダイオード

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