JP2003249645A - 横型パワーmos−fet - Google Patents
横型パワーmos−fetInfo
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Abstract
オフセットドレイン層37はイオン注入法で形成される
ため、それほど深く形成できない。また不純物濃度は浅
い部分では高いが、深くなるに従って急激に低くなる。
したがってn−オフセットドレイン層37のトータル不
純物量が少ない。 【解決手段】 n−オフセットドレイン層をエピタクシ
ャル成長で形成することにより、(1)n−オフセット
ドレイン層を任意に深く形成することができ、(2)n
−オフセットドレイン層の不純物濃度を浅いところから
深いところまで一様にすることができ、(3)その結果
n−オフセットドレイン層のトータル不純物量を多くす
ることができる。
Description
FET、特にそのオフセットドレイン層に関する。
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
レイン耐圧と低いオン抵抗が要求される。そのため横型
パワーMOS−FETの代表特性の一つはオン抵抗Ro
nと最大電流Imaxである。
n・最大電流Imaxはオフセットドレイン層の不純物
量に強く依存している。そのため良好なオン抵抗Ron
・最大電流Imax特性を得るためにはオフセットドレ
イン層を低濃度の不純物で深く均一に形成する必要があ
る。オン抵抗Ron・最大電流Imaxだけを考えるな
らばオフセットドレイン層の不純物を高濃度にすれば良
いが、そうするとゲート端に電界が集中してドレイン耐
圧・信頼性が低下してしまう。そのためオフセットドレ
イン層の不純物は低濃度でなければならず、その制約の
中で不純物量を確保するためにオフセットドレイン層を
深くし、不純物分布を均一にしなければならない。
0の断面構造を図3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(厚さ約
4μm)が形成されている。p−エピタクシャル層32
内には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34内にはn+ソース
層35が形成されている。n+ソース層35およびp+
ベース層34に接してソース電極36が設けられてい
る。
フセットドレイン層37(厚さ約1μm)が形成され、
n−オフセットドレイン層37内にn+ドレイン層38
が形成されている。さらにn+ドレイン層38に接して
ドレイン電極39が設けられている。
5にはさまれた領域上にはゲート酸化膜40を介してゲ
ート電極41が設けられている。ゲート電極41は絶縁
膜42によって保護されている。
T30はn+ドレイン層38がn−オフセットドレイン
層37内にあるため通常の横型パワーMOS−FETに
くらべて耐圧が高い。
の形成方法を図4により説明する。p−エピタクシャル
層32の上にゲート酸化膜40、ゲート電極41が形成
されたものに、n−オフセットドレイン層37に対応す
る窓のあるレジスト43を形成する。そしてn型不純物
をイオン注入する。レジスト43の窓の部分ではn型イ
オンがゲート酸化膜40を突き抜けてp−エピタクシャ
ル層32に入り込みn−オフセットドレイン層37を形
成する。これをイオン注入法によるオフセットドレイン
層の形成という。
第一の問題はn−オフセットドレイン層37をそれほど
深く形成できないことである。イオン注入法で実現でき
る実用的な深さはおよそ1μmまでである。
のn−オフセットドレイン層37の深さ方向の不純物濃
度グラフを図5に示す。縦軸の深さはリニア表示である
が横軸の不純物濃度は対数表示である。このグラフから
分かるようにn−オフセットドレイン層37の不純物濃
度は浅い部分では高いが、深くなるに従って急激に低く
なる。したがってn−オフセットドレイン層37のトー
タル不純物量は多くない。つまり従来のイオン注入法の
第二の問題はn−オフセットドレイン層37のトータル
不純物量が少ないことである。
ときでも(注入エネルギー180keV)、特性はRo
n=20(ohm・mm)、Imax=200(mA/
mm)程度で、これが従来の限界であった。
S−FETではn−オフセットドレイン層を従来のよう
なイオン注入法ではなくエピタクシャル成長で形成す
る。n−オフセットドレイン層をエピタクシャル成長で
形成することにより、(1)n−オフセットドレイン層
を任意に深く形成することができ、(2)n−オフセッ
トドレイン層の不純物濃度を浅いところから深いところ
まで一様にすることができ、(3)その結果n−オフセ
ットドレイン層の不純物濃度は低いにもかかわらずトー
タル不純物量を多くすることができる。
の深さを容易に従来の2倍にでき、全体の不純物濃度を
従来のイオン注入法のピーク値にできる。この場合n−
オフセットドレイン層のトータル不純物量は少なくとも
従来の2倍以上になる。
Tの特性はRon=10(ohm・mm)以下、Ima
x=400(mA/mm)以上となる。これは従来品の
2倍以上の特性である。
S−FETで、p+サブストレート上にp−エピタクシ
ャル層およびエピタクシャル成長によるn−オフセット
ドレイン層が順次形成され、p−エピタクシャル層およ
びn−オフセットドレイン層内のソース側にはpベース
層、p+ベース層および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、n−オフセットドレイン層内のドレイン側には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。
S−FETで、n+サブストレート上にn−エピタクシ
ャル層およびエピタクシャル成長によるp−オフセット
ドレイン層が順次形成され、n−エピタクシャル層およ
びp−オフセットドレイン層内のソース側にはnベース
層、n+ベース層および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、p−オフセットドレイン層内のドレイン側には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MOS−F
ETである。
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2μm)が形成されている。p−エピタ
クシャル層12上にn−オフセットドレイン層13(厚
さ約2μm)がエピタクシャル成長により形成されてい
る。このようにn−オフセットドレイン層13をイオン
注入法ではなくエピタクシャル成長で形成したのが本発
明の特徴である。
レイン層13の深さは約1μmが限界であったが、本発
明のようにn−オフセットドレイン層13をエピタクシ
ャル形成すれば厚さ(深さ)に原理的な限界はない。こ
の実施例では実用的に最適な厚さ(深さ)として2μm
を選んだ。n−オフセットドレイン層13の不純物濃度
は従来のイオン注入法でのピーク濃度と同等が適切であ
った。
セットドレイン層13内にはpベース層14および低抵
抗のp+ベース層15が形成されている。p+ベース層
15内にはn+ソース層16が形成されている。n+ソ
ース層16およびp+ベース層15に接してソース電極
17が設けられている。またn−オフセットドレイン層
13内にn+ドレイン層18が形成されている。さらに
n+ドレイン層18に接してドレイン電極19が設けら
れている。またn+ドレイン層18とn+ソース層16
にはさまれた領域上にはゲート酸化膜20を介してゲー
ト電極21が設けられている。ゲート電極21は絶縁膜
22により保護されている。
n−オフセットドレイン層13の深さ方向の不純物濃度
グラフを図2に示す。縦軸の深さはリニア表示であるが
横軸の不純物濃度は対数表示である。図2のグラフ(本
発明)と図5のグラフ(従来品)を比較すると、第一に
本発明ではn−オフセットドレイン層13の深さが従来
品の2倍ある。第二に本発明のn−オフセットドレイン
層13の不純物濃度は浅い部分から深い部分(p−エピ
タクシャル層12との境界)まで従来品のピーク値(図
5)と同じである。したがって本発明のn−オフセット
ドレイン層13のトータル不純物量(このグラフの積分
値)は従来品より少なくとも2倍以上ある。
トドレイン層13のトータル不純物量に大きく影響され
る。本発明のn−オフセットドレイン層13のトータル
不純物量が従来品より2倍以上ある結果、本発明の横型
パワーMOS−FETの特性はRon=10(ohm・
mm)以下、Imax=400(mA/mm)以上とな
る。これは従来品の2倍以上の良好な特性である。
求項1)について説明してきたが、本発明のエピタクシ
ャル成長によるオフセットドレイン層はpチャンネル型
MOS−FET(請求項2)についても全く同様に有効
である。
−オフセットドレイン層を従来のようなイオン注入法で
なくエピタクシャル成長で形成することにより、(1)
n−オフセットドレイン層を任意に深く形成することが
でき、(2)n−オフセットドレイン層の不純物濃度を
浅いところから深いところまで一様にすることができ、
(3)n−オフセットドレイン層のトータル不純物量を
多くすることができる。その結果Ron特性、Imax
特性が従来品より圧倒的に良くなる。
面図
さ方向の不純物濃度グラフ
図
方法
方向の不純物濃度グラフ
Claims (2)
- 【請求項1】p+サブストレート上にp−エピタクシャ
ル層およびエピタクシャル成長によるn−オフセットド
レイン層が順次形成され、前記p−エピタクシャル層お
よび前記n−オフセットドレイン層内のソース側にはp
ベース層、p+ベース層および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n−オフセットドレイン層
内のドレイン側には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MOS−FET。 - 【請求項2】n+サブストレート上にn−エピタクシャ
ル層およびエピタクシャル成長によるp−オフセットド
レイン層が順次形成され、前記n−エピタクシャル層お
よび前記p−オフセットドレイン層内のソース側にはn
ベース層、n+ベース層および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p−オフセットドレイン層
内のドレイン側には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MOS−FET。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002048864A JP2003249645A (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 横型パワーmos−fet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002048864A JP2003249645A (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 横型パワーmos−fet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003249645A true JP2003249645A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28661523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002048864A Pending JP2003249645A (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 横型パワーmos−fet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003249645A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008085082A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Sony Corp | パワーmosfet及び同パワーmosfetを有する半導体装置及び同パワーmosfetの製造方法 |
WO2023037981A1 (ja) * | 2021-09-08 | 2023-03-16 | ▲櫛▼田知義 | 絶縁ゲート型半導体装置 |
-
2002
- 2002-02-26 JP JP2002048864A patent/JP2003249645A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008085082A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Sony Corp | パワーmosfet及び同パワーmosfetを有する半導体装置及び同パワーmosfetの製造方法 |
US7671424B2 (en) | 2006-09-27 | 2010-03-02 | Sony Corporation | Power MOSFET, semiconductor device including the power MOSFET, and method for making the power MOSFET |
WO2023037981A1 (ja) * | 2021-09-08 | 2023-03-16 | ▲櫛▼田知義 | 絶縁ゲート型半導体装置 |
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