JP2003249645A - 横型パワーmos−fet - Google Patents

横型パワーmos−fet

Info

Publication number
JP2003249645A
JP2003249645A JP2002048864A JP2002048864A JP2003249645A JP 2003249645 A JP2003249645 A JP 2003249645A JP 2002048864 A JP2002048864 A JP 2002048864A JP 2002048864 A JP2002048864 A JP 2002048864A JP 2003249645 A JP2003249645 A JP 2003249645A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
drain layer
offset drain
offset
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002048864A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Tsubaki
茂樹 椿
Tetsu Toda
鉄 戸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd, Kansai Nippon Electric Co Ltd filed Critical Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2002048864A priority Critical patent/JP2003249645A/ja
Publication of JP2003249645A publication Critical patent/JP2003249645A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の横型パワーMOS−FET30のn−
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

【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、特にそのオフセットドレイン層に関する。
【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。
【0003】横型パワーMOS−FETのオン抵抗Ro
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。
【0004】ここで従来の横型パワーMOS−FET3
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。
【0005】またp−エピタクシャル層32内にn−オ
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。
【0006】またn+ドレイン層38とn+ソース層3
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。
【0007】このような構造の横型パワーMOS−FE
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。
【0008】次に従来のn−オフセットドレイン層37
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。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のイオン注入法の
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。
【0010】次に従来の横型パワーMOS−FET30
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。
【0011】このためイオン注入量を実用上最大とした
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。
【0012】
【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−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。
【0013】具体的にいうとn−オフセットドレイン層
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。
【0014】この結果本発明の横型パワーMOS−FE
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。
【0015】請求項1記載の発明はnチャンネル型MO
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。
【0016】請求項2記載の発明はpチャンネル型MO
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。
【0017】
【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。
【0018】従来のイオン注入法ではn−オフセットド
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。
【0019】p−エピタクシャル層12およびn−オフ
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。
【0020】本発明の横型パワーMOS−FET10の
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。
【0021】Ron特性、Imax特性はn−オフセッ
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。
【0022】以上はnチャンネル型MOS−FET(請
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。
【0023】
【発明の効果】本発明の横型パワーMOS−FET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
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の横型パワーMOS−FET10の断
面図
【図2】 本発明の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
【図3】 従来の横型パワーMOS−FET30の断面
【図4】 従来のn−オフセットドレイン層37の形成
方法
【図5】 従来の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
【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 n−オフセットドレイン層 14 pベース層 15 p+ベース層 16 n+ソース層 17 ソース電極 18 n+ドレイン層 19 ドレイン電極 20 ゲート酸化膜 21 ゲート電極 22 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+ソース層 36 ソース電極 37 n−オフセットドレイン層 38 n+ドレイン層 39 ドレイン電極 40 ゲート酸化膜 41 ゲート電極 42 絶縁膜 43 レジスト

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。
  2. 【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。
JP2002048864A 2002-02-26 2002-02-26 横型パワーmos−fet Pending JP2003249645A (ja)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6917054B2 (en) Semiconductor device
JP5300658B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US7115946B2 (en) MOS transistor having an offset region
US7446354B2 (en) Power semiconductor device having improved performance and method
KR101332590B1 (ko) 개선된 성능을 갖는 파워 반도체 장치 및 방법
KR100840667B1 (ko) 수평형 디모스 소자 및 그 제조방법
US20080217684A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof and power supply apparatus using the same
US6426258B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device
JP2005285913A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US7173308B2 (en) Lateral short-channel DMOS, method for manufacturing same and semiconductor device
US8513736B2 (en) Semiconductor device
JP2000269487A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US5072267A (en) Complementary field effect transistor
KR100368847B1 (ko) 절연게이트반도체장치및그제조방법
US5321291A (en) Power MOSFET transistor
JP3217554B2 (ja) 高耐圧半導体装置
JP2010118622A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2004022769A (ja) 横型高耐圧半導体装置
JPH02180074A (ja) オフセット型電界効果トランジスタ及び絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
JP2003249645A (ja) 横型パワーmos−fet
KR100518506B1 (ko) 트랜치 게이트형 전력용 모스 소자 및 그 제조방법
KR0149705B1 (ko) 절연게이트 바이폴라 트랜지스터의 구조 및 그 제조방법
JP2004356534A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2005093456A (ja) 横型短チャネルdmos及びその製造方法並びに半導体装置
JP2005150300A (ja) 半導体装置とその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040819

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Effective date: 20050118

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050510

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060712

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060718

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061114