JP2006040982A - Vertical charge-controlled semiconductor device with low output capacitance - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power MOSFET device having improved characteristics such as low output capacitance, high breakdown voltage, and improved heat performance. <P>SOLUTION: In one embodiment, MOSFET contains at least two trench regions filled up with an insulator which are formed in a first semiconductor region apart from each other in the lateral direction so as to form a drift region; and at least one resistive element arranged along the periphery of each trench region filled up with an insulator. The ratio of the width of trench regions filled up with an insulator to the width of the drift region is so adjusted as to minimize the output capacitance of the MOSFET. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

MOSFET(金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)のような電力電界効果トランジスタは、半導体産業において周知である。電力MOSFETの1つのタイプは、DMOS(二重拡散金属酸化物半導体)トランジスタである。多様なDMOSトランジスタの1つの公知のセルアレイの一部の断面図が、図1に示される。示されるように、n型エピタキシャル層102は、n型基板100を覆い、n型領域100へとドレイン接触が作られる。ポリシリコンが充填されたトレンチは、上面からエピタキシャル層102へ延びる。トレンチのポリシリコン106a、106bは、酸化物層104a、104bによってエピタキシャル層から絶縁される。p型ボディ領域110a、110bのソース領域108a、108bは、トレンチに隣接し、上面にある。ポリシリコンゲート114は、ソース領域108a,bの上に重なり、ボディ領域110a、bの表面部分の上に延び、通常メサドリフト領域と呼ばれる2つのトレンチの間の領域の表面エリアの上に延びる。金属層116は、ソース領域108a、bをボディ領域110a、bおよびトレンチのポリシリコン106a、bに電気的に短絡させる。ゲート114の真下にあるボディ領域110a、bの表面エリアは、トランジスタのチャネル領域を規定する。ゲート114下のボディ領域110aと110bとの間のエリアは、通常、JFET領域と呼ばれる。   Power field effect transistors such as MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistors) are well known in the semiconductor industry. One type of power MOSFET is a DMOS (Double Diffused Metal Oxide Semiconductor) transistor. A cross-sectional view of a portion of one known cell array of various DMOS transistors is shown in FIG. As shown, n-type epitaxial layer 102 covers n-type substrate 100 and a drain contact is made to n-type region 100. The trench filled with polysilicon extends from the top surface to the epitaxial layer 102. The trench polysilicon 106a, 106b is insulated from the epitaxial layer by oxide layers 104a, 104b. The source regions 108a and 108b of the p-type body regions 110a and 110b are adjacent to the trench and on the upper surface. Polysilicon gate 114 overlies source regions 108a, b, extends over the surface portions of body regions 110a, b, and extends over the surface area of the region between the two trenches, commonly referred to as the mesa drift region. Metal layer 116 electrically shorts source regions 108a, b to body regions 110a, b and trench polysilicon 106a, b. The surface area of the body regions 110a, b just below the gate 114 defines the channel region of the transistor. The area between the body regions 110a and 110b under the gate 114 is usually called a JFET region.

正の電圧をゲートおよびドレインに印加し、ソースおよびボディ領域をグランドすると、チャネル領域が反転する。したがって、電流が、ドリフト領域および表面チャネル領域を介してドレインからソースへ流れ始める。   When a positive voltage is applied to the gate and drain and the source and body regions are grounded, the channel region is inverted. Thus, current begins to flow from the drain to the source through the drift region and the surface channel region.

以後「ブレークダウン電圧」として参照される最大フォワードブロッキング電圧は、逆にバイアスされたボディ−ドレイン接合のアバランシブレークダウン電圧によって決定される。図1のDMOS構造は、ポリシリコンが充填されたトレンチにより高ブレークダウン電圧を有する。ポリシリコン106a、bは、逆にバイアスされたボディ−ドレイン接合の結果として形成される空乏層に、ドリフト領域内へとより深くプッシュされる。電界を増加させることなく空乏領域深さを増加させることによって、ブレークダウン電圧は、ドリフト領域のドーピング濃度を減少させることに頼る必要なく増加する。そうでなければ、ドリフト領域は、トランジスタオン抵抗を増加させる。   The maximum forward blocking voltage, hereinafter referred to as “breakdown voltage”, is determined by the avalanche breakdown voltage of the reverse-biased body-drain junction. The DMOS structure of FIG. 1 has a high breakdown voltage due to a trench filled with polysilicon. Polysilicon 106a, b is pushed deeper into the drift region into the depletion layer formed as a result of the reverse-biased body-drain junction. By increasing the depletion region depth without increasing the electric field, the breakdown voltage is increased without having to resort to reducing the doping concentration of the drift region. Otherwise, the drift region increases the transistor on-resistance.

図1の構造の欠点は、出力容量Cossが高いことであり、この構造を、ワイヤレス通信基地局におけるパワーアンプの無線周波数(RF)デバイスのような用途にあまり適さないものにする。図1の構造の出力容量Cossは、主として、(i)トレンチのポリシリコンとドリフト領域(すなわち、Cox)との間の酸化物間の容量、これと直列な(ii)ボディ−ドリフト領域接合における空乏領域間の容量から作られる。Coxが固定容量である一方で、空乏容量は、ボディ−ドレインバイアスに反比例する。   A disadvantage of the structure of FIG. 1 is the high output capacity Coss, which makes it less suitable for applications such as power amplifier radio frequency (RF) devices in wireless communication base stations. The output capacitance Coss of the structure of FIG. 1 is mainly (i) the capacitance between oxides between the polysilicon of the trench and the drift region (ie, Cox), and (ii) in the body-drift region junction in series therewith. Made from capacitance between depletion regions. While Cox is a fixed capacitance, the depletion capacitance is inversely proportional to the body-drain bias.

電力MOSFETのブレークダウン電圧は、セル構造だけでなく、デバイスが外側のエッジで終端する方法に依存する。デバイス全体のブレークダウン電圧を高にするためには、外側のエッジのブレークダウン電圧は、セルのブレークダウン電圧と少なくとも同じくらいの高さでなければならない。したがって、任意のセル構造に対して、高ブレークダウン電圧を示す対応する終端構造が、必要とされる。   The breakdown voltage of a power MOSFET depends not only on the cell structure, but also on how the device terminates at the outer edge. In order for the overall device breakdown voltage to be high, the outer edge breakdown voltage must be at least as high as the cell breakdown voltage. Therefore, for any cell structure, a corresponding termination structure that exhibits a high breakdown voltage is required.

ほとんどのアンプ回路では、著しい量の熱エネルギーが、トランジスタにおいて生成される。利用可能なベストクラスABのRFパワーアンプでは、ほんの50%効率が典型的である。高周波数用途の電力デバイスを設計する際の重要な要因は、デバイスの熱性能である。デバイス性能の要件が異なるために、電力MOSFETのセルが高密度にパッキングされ、アクティブ領域における熱の集中および低熱伝送率が生じる。   In most amplifier circuits, a significant amount of thermal energy is generated in the transistor. For best class AB RF power amplifiers available, only 50% efficiency is typical. An important factor in designing power devices for high frequency applications is the thermal performance of the device. Due to the different device performance requirements, the power MOSFET cells are packed densely, resulting in heat concentration and low heat transfer rates in the active region.

したがって、低出力容量、高ブレークダウン電圧、および改善された熱性能のような改善された特徴を有する電力MOSFETデバイスが、所望される。   Accordingly, power MOSFET devices having improved characteristics such as low output capacitance, high breakdown voltage, and improved thermal performance are desired.

本発明によると、MOSFETセル構造およびエッジ終端構造、ならびにこれを製造する方法が説明され、特に、その特徴および利点は、実質的に低減された出力容量、高ブレークダウン電圧、および改善された熱性能を示す。   In accordance with the present invention, a MOSFET cell structure and an edge termination structure and a method of manufacturing the same are described, and in particular, its features and advantages include substantially reduced output capacitance, high breakdown voltage, and improved heat. Show performance.

ある実施形態では、MOSFETは、間にドリフト領域を形成するように第1の半導体領域において横方向に沿って間隔を空ける少なくとも2つの絶縁体が充填されたトレンチ領域と、2つの絶縁体が充填されたトレンチ領域のそれぞれの外周に沿って配置される少なくとも1つの抵抗素子とを含む。ドリフト領域の幅に対する絶縁体が充填されたトレンチ領域のそれぞれの幅の比は、MOSFETの出力容量が最小化されるように調整される。   In some embodiments, the MOSFET includes a trench region filled with at least two insulators spaced laterally in the first semiconductor region so as to form a drift region therebetween, and the two insulators are filled. At least one resistance element disposed along the outer periphery of each of the trench regions formed. The ratio of the width of each trench region filled with insulator to the width of the drift region is adjusted so that the output capacitance of the MOSFET is minimized.

別の実施形態では、MOSFETは、第1の表面を有する第1の半導体領域と、第1の表面から第1の半導体領域まで延びる第1のトレンチ領域と、第1のトレンチ領域の側壁に沿った少なくとも1つのフローティング不連続領域とを含む。   In another embodiment, the MOSFET includes a first semiconductor region having a first surface, a first trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, and along a sidewall of the first trench region. And at least one floating discontinuous region.

別の実施形態では、MOSFETは、第1の表面を有する第1の半導体領域と、第1の表面から第1の半導体領域まで延びる第1のトレンチ領域と、第1のトレンチ領域の側壁に沿った第1の複数の領域とを含む。   In another embodiment, the MOSFET includes a first semiconductor region having a first surface, a first trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, and along a sidewall of the first trench region. And a first plurality of regions.

別の実施形態では、MOSFETは、第1の表面を有する第1の半導体領域と、それぞれ第1の表面から第1の半導体領域まで延びる第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域とを含む。第1および第2の絶縁体が充填された領域のそれぞれは、第1の半導体領域の導電型と反対の導電型のシリコンの外側の層を有する。第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域は、第1の半導体領域において間にドリフト領域を形成するように間隔を空けられ、第1および第2のトレンチ領域のそれぞれの体積が、ドリフト領域の体積の4分の1よりも大きくなる。   In another embodiment, a MOSFET includes a first semiconductor region having a first surface, and a trench region filled with first and second insulators each extending from the first surface to the first semiconductor region. including. Each of the regions filled with the first and second insulators has an outer layer of silicon of a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region. The trench regions filled with the first and second insulators are spaced apart to form a drift region therebetween in the first semiconductor region, and the respective volumes of the first and second trench regions are It becomes larger than a quarter of the volume of the drift region.

別の実施形態では、MOSFETは、基板の上に第1の半導体領域を含む。第1の半導体領域は、第1の表面を有する。MOSFETは、それぞれ第1の表面から第1の半導体領域内の所定の深さまで延びる第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域をさらに含む。第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域のそれぞれは、ドープシリコン材料の外側の層を有し、ドープシリコン材料の外側の層は、絶縁体が充填されたトレンチ領域の底面に沿って不連続であり、絶縁体が充填されたトレンチ領域の底面に沿った絶縁体材料は、第1の半導体領域と直接接触する。シリコン材料の外側の層は、第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である。   In another embodiment, the MOSFET includes a first semiconductor region on the substrate. The first semiconductor region has a first surface. The MOSFET further includes a trench region filled with first and second insulators each extending from the first surface to a predetermined depth within the first semiconductor region. Each of the trench regions filled with the first and second insulators has an outer layer of doped silicon material, and the outer layer of doped silicon material extends along the bottom surface of the trench region filled with insulator. The insulating material along the bottom surface of the trench region that is discontinuous and filled with an insulator is in direct contact with the first semiconductor region. The outer layer of silicon material has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region.

別の実施形態では、MOSFETは、第1の表面を有する第1の半導体領域と、第1の表面から第1の半導体領域へと延びる第1の絶縁体が充填されたトレンチ領域と、第1の絶縁体が充填されたトレンチ領域の側壁に沿った半絶縁材料のストリップとを有する。半絶縁材料のストリップは、第1の半導体領域から絶縁される。   In another embodiment, a MOSFET includes a first semiconductor region having a first surface, a trench region filled with a first insulator extending from the first surface to the first semiconductor region, And a strip of semi-insulating material along the sidewalls of the trench region filled with the insulator. The strip of semi-insulating material is insulated from the first semiconductor region.

本発明の実施形態によると、MOSFETは、以下のように形成される。第1のエピタキシャル層は、基板の上に形成される。第1のドープ領域は、第1のエピタキシャル層に形成される。第1のドープ領域は、第1のエピタキシャル層の導電型と反対の導電型を有する。第2のエピタキシャル層は、第1のドープ領域および第1のエピタキシャル領域の上に形成される。第2のエピタキシャル層の表面から第1および第2のエピタキシャル層ならびに第1のドープ領域を介して延びる第1のトレンチ領域が形成され、第1のドープ領域は、第1のトレンチ領域の側壁に沿った2つのフローティング不連続領域に分割される。   According to the embodiment of the present invention, the MOSFET is formed as follows. The first epitaxial layer is formed on the substrate. The first doped region is formed in the first epitaxial layer. The first doped region has a conductivity type opposite to that of the first epitaxial layer. The second epitaxial layer is formed on the first doped region and the first epitaxial region. A first trench region extending from the surface of the second epitaxial layer through the first and second epitaxial layers and the first doped region is formed, and the first doped region is formed on a sidewall of the first trench region. Divided into two floating discontinuous regions along.

別の実施形態によると、MOSFETは、以下のように形成される。第1のエピタキシャル層は、基板の上に形成される。第1および第2のドープ領域は、第1のエピタキシャル層に形成される。第1および第2のドープ領域は、第1のエピタキシャル層の導電型と反対の導電型を有する。第2のエピタキシャル層は、第1および第2のドープ領域および第1のエピタキシャル領域の上に形成される。第1および第2のトレンチ領域が形成され、第1のトレンチ領域は、第1および第2のエピタキシャル層ならびに第1のドープ領域を介して延び、第1のドープ領域は、第1のトレンチ領域の側壁に沿った2つのフローティング不連続領域へと分割され、第2のトレンチ領域は、第1および第2のエピタキシャル層ならびに第2のドープ領域を介して延び、第2のドープ領域は、第2のトレンチ領域の側壁に沿った2つのフローティング不連続領域に分割される。   According to another embodiment, the MOSFET is formed as follows. The first epitaxial layer is formed on the substrate. The first and second doped regions are formed in the first epitaxial layer. The first and second doped regions have a conductivity type opposite to that of the first epitaxial layer. The second epitaxial layer is formed on the first and second doped regions and the first epitaxial region. First and second trench regions are formed, the first trench region extending through the first and second epitaxial layers and the first doped region, wherein the first doped region is the first trench region. And the second trench region extends through the first and second epitaxial layers and the second doped region, and the second doped region is divided into the first and second epitaxial regions. Divided into two floating discontinuous regions along the sidewalls of the two trench regions.

別の実施形態では、MOSFETは、以下のように形成される。第1のトレンチは、第1の半導体領域に形成される。第1のドープ領域は、第1のトレンチの下部に沿って形成される。第1のトレンチは、第1の半導体領域内のより深くに延び、第1のドープ領域について、2つのフローティング不連続領域が第1のトレンチの側壁に沿ったままになる。   In another embodiment, the MOSFET is formed as follows. The first trench is formed in the first semiconductor region. The first doped region is formed along the lower portion of the first trench. The first trench extends deeper within the first semiconductor region, and for the first doped region, the two floating discontinuous regions remain along the sidewalls of the first trench.

別の実施形態では、MOSFETは、以下のように形成される。第1の半導体領域は、基板上に形成される。第1の半導体領域は、第1の表面を有する。第1の表面から第1の半導体領域内の所定の深さまで延びる、第1のトレンチが形成される。ドープシリコン材料の層は、トレンチの側壁に沿って形成される。ドープシリコン材料の層は、第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である。   In another embodiment, the MOSFET is formed as follows. The first semiconductor region is formed on the substrate. The first semiconductor region has a first surface. A first trench is formed extending from the first surface to a predetermined depth in the first semiconductor region. A layer of doped silicon material is formed along the sidewalls of the trench. The layer of doped silicon material has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region.

以下の詳細な説明および添付の図面は、本発明の本質のよりよい理解を提供する。   The following detailed description and the accompanying drawings provide a better understanding of the nature of the invention.

本発明によるMOSFETは、間にドリフト領域を形成するように第1の半導体領域の横方向に間隔が空けられた少なくとも2つの絶縁体で充填されたトレンチ領域と、該2つの絶縁体で充填されたトレンチ領域のそれぞれの外周に沿って配置される少なくとも1つの抵抗素子とを含み、該ドリフト領域の幅に対する該絶縁体で充填されたトレンチ領域のそれぞれの幅の比は、該MOSFETの出力容量が最小化されるように調整され、これにより、上記目的を達成する。   A MOSFET according to the present invention comprises a trench region filled with at least two insulators spaced laterally from a first semiconductor region so as to form a drift region therebetween, and filled with the two insulators. At least one resistive element disposed along the outer periphery of each of the trench regions, and the ratio of the width of each of the trench regions filled with the insulator to the width of the drift region is the output capacitance of the MOSFET Is adjusted to be minimized, thereby achieving the above objective.

本発明によるMOSFETは、第1の表面を有する第1の半導体領域と、該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第1のトレンチ領域と、該第1のトレンチ領域の側壁に沿った少なくとも1つのフローティング不連続領域とを含み、これにより、上記目的を達成する。   A MOSFET according to the present invention includes a first semiconductor region having a first surface, a first trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, and sidewalls of the first trench region. And at least one floating discontinuous region along, thereby achieving the above objective.

本発明によるMOSFETは、第1の表面を有する第1の半導体領域と、該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第1のトレンチ領域と、該第1のトレンチ領域の側壁に沿った第1の複数の領域とを含み、これにより、上記目的を達成する。   A MOSFET according to the present invention includes a first semiconductor region having a first surface, a first trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, and sidewalls of the first trench region. A first plurality of regions along, thereby achieving the above objective.

前記第1の複数の領域は、前記MOSFETの動作モードの間に前記第1の半導体領域に形成される空乏領域が、前記第1の表面から離れた該第1の半導体領域へと延びるように、前記第1のトレンチ領域の外壁に沿って間隔が空けられてもよい。   The first plurality of regions are such that a depletion region formed in the first semiconductor region during the operation mode of the MOSFET extends to the first semiconductor region away from the first surface. , Spaced along the outer wall of the first trench region.

前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びるボディ領域であって、該ボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、ボディ領域と、該ボディ領域のソース領域であって、該ソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、ソース領域と、該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域と、該ボディ領域の一部の間に延びる該第2のトレンチ領域のゲートであって、該ゲートは、該第1の表面に垂直に延びるチャネル領域が該ソースと該第1の半導体領域との間の該ボディ領域に形成されるように、該ソースおよび該第1の半導体領域の上に重なる、ゲートとをさらに含んでもよい。   A body region extending from the first surface to the first semiconductor region, the body region having a conductivity type opposite to a conductivity type of the first semiconductor region; and the body region A source region having the same conductivity type as the first semiconductor region, and a second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region. A gate of the second trench region extending between a portion of the body region, wherein the gate has a channel region extending perpendicular to the first surface between the source and the first semiconductor region. And a gate overlying the source and the first semiconductor region so as to be formed in the body region therebetween.

それぞれ前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第1および第2のボディ領域であって、該第1のボディ領域は、間にJFET領域を形成するように該第2のボディ領域から横方向に沿って間隔が空けられ、該第1および第2のボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、第1および第2のボディ領域と、それぞれ該第1および第2のボディ領域における第1および第2のソース領域であって、該第1および第2のソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、第1および第2のソース領域とをさらに含んでもよい。   First and second body regions each extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the first body region forms a JFET region therebetween. First and second body regions spaced laterally from the region, the first and second body regions having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region; First and second source regions in the first and second body regions, respectively, wherein the first and second source regions have the same conductivity type as the first semiconductor region, And a second source region.

前記JFET領域ならびに前記第1および第2のボディ領域の一部の上に延びるが、該JFET領域ならびに該第1および第2のボディ領域の一部から絶縁されるゲートであって、該ゲートは、チャネル領域が、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および該第2のボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って形成されるように、該第1および該第2のソース領域の上に重なる、ゲートをさらに含んでもよい。   A gate extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions, but insulated from the JFET region and a portion of the first and second body regions, the gate comprising: The first and second sources such that a channel region is formed along the respective body surface of the first and second body regions between the corresponding source and the JFET region. A gate may be further included overlying the region.

前記第1および第2のボディ領域のそれぞれの上に延びるが、該第1および第2のボディ領域から絶縁されるゲートであって、チャネル領域は、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および第2のボディ領域のそれぞれの表面に沿って形成され、該ゲートは、該第1のボディ領域と該第2のボディ領域との間の該JFET領域の表面にわたって不連続である、ゲートをさらに含んでもよい。   A gate extending over each of the first and second body regions but insulated from the first and second body regions, wherein the channel region is between the corresponding source and the JFET region And the gate is discontinuous across the surface of the JFET region between the first body region and the second body region. A certain gate may be further included.

前記第1のボディ領域の上に延びるが、該第1のボディ領域から絶縁される第1のゲートであって、該第1のゲートは、第1のチャネル領域が、前記第1のソースとJFET領域との間の該第1のボディ領域の表面に沿って形成されるように、該第1のソースおよびJFET領域のそれぞれの上に重なる、第1のゲートと、前記第2のボディ領域の上に延びるが、該第2のボディ領域から絶縁される第2のゲートであって、該第2のゲートは、第2のチャネル領域が、該第1のソースとJFET領域との間の該第1のボディ領域の表面に沿って形成されるように、前記第1のソースおよびJFET領域のそれぞれの上に重なる、第2のゲートとをさらに含んでもよい。   A first gate extending over the first body region but insulated from the first body region, the first gate having a first channel region and the first source; A first gate overlying each of the first source and JFET regions to be formed along a surface of the first body region between the JFET region and the second body region; A second gate that is isolated from the second body region, the second gate having a second channel region between the first source and the JFET region. A second gate overlying each of the first source and JFET regions may be further included so as to be formed along the surface of the first body region.

前記第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域であって、該第1の半導体領域は、該第2の半導体領域の上にあり、かつ、接触し、該第2の半導体領域は、ドレイン接触領域を形成する、第2の半導体領域をさらに含んでもよい。   A second semiconductor region of the same conductivity type as the first semiconductor region, the first semiconductor region being on and in contact with the second semiconductor region; May further include a second semiconductor region forming a drain contact region.

前記第1のトレンチ領域は、絶縁材料で充填されてもよい。   The first trench region may be filled with an insulating material.

前記第1の半導体領域は、前記第1の複数の領域の導電型と反対の導電型を有してもよい。   The first semiconductor region may have a conductivity type opposite to that of the first plurality of regions.

前記第1の複数の領域は、不連続フローティング領域であってもよい。   The first plurality of regions may be discontinuous floating regions.

前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域であって、該第2のトレンチ領域は、間にドリフト領域を形成するように該第1のトレンチ領域から横方向に沿って間隔が空けられ、該第1および該第2のトレンチ領域は、実質的に絶縁材料で充填される、第2のトレンチ領域と、該第2のトレンチ領域の外部の側壁に沿った第2の複数の領域とをさらに含んでもよい。   A second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, the second trench region laterally extending from the first trench region to form a drift region therebetween And the first and second trench regions are substantially filled with an insulating material, along a second trench region and an outer sidewall of the second trench region. It may further include a second plurality of regions.

前記第1および第2のトレンチ領域のそれぞれの体積は、前記ドリフト領域の体積の4分の1より大きくてもよい。   Each volume of the first and second trench regions may be greater than a quarter of the volume of the drift region.

前記トレンチ領域と前記第1の複数の領域の1つを組み合わせた幅は、前記第1および第2の複数の領域の隣接する領域の間の距離の4分の1より大きくてもよい。   The combined width of the trench region and one of the first plurality of regions may be greater than a quarter of the distance between adjacent regions of the first and second plurality of regions.

終端構造をさらに含むMOSFETであって、該終端構造は、前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる終端トレンチ領域であって、該終端トレンチは、半絶縁材料で充填され、該半絶縁材料は、該第1の半導体領域から絶縁される、終端トレンチ領域を含んでもよい。   A MOSFET further including a termination structure, wherein the termination structure is a termination trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, the termination trench being filled with a semi-insulating material; The semi-insulating material may include a termination trench region that is insulated from the first semiconductor region.

前記終端トレンチ領域は、前記MOSFETの動作モードの間に、該終端トレンチ領域と前記第1のトレンチ領域との間の領域に実質的に均一な電界が得られるように、該第1のトレンチ領域から横方向に沿って間隔が空けられてもよい。   The termination trench region includes a first trench region such that a substantially uniform electric field is obtained in a region between the termination trench region and the first trench region during an operation mode of the MOSFET. May be spaced along the lateral direction.

前記半絶縁材料は、前記MOSFETの動作モードの間に、前記第1の表面の上に延びる該半絶縁材料の一部の下の前記半導体領域の電界が実質的に低減されるように、前記第1のトレンチ領域から離れる方向に該第1の表面の上に延びてもよい。   The semi-insulating material is such that the electric field of the semiconductor region under the portion of the semi-insulating material extending over the first surface is substantially reduced during the mode of operation of the MOSFET. It may extend on the first surface in a direction away from the first trench region.

終端構造をさらに含む上記のMOSFETであって、該終端構造は、前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる絶縁体が充填された終端トレンチ領域であって、該終端トレンチ領域は、該MOSFETの動作モードの間に、該終端トレンチ領域と前記第1のトレンチ領域との間の領域に、実質的に均一な電界が得られるように、前記第1のトレンチ領域から横方向に沿って間隔が空けられた、終端トレンチ領域を含んでもよい。   The MOSFET further including a termination structure, the termination structure being a termination trench region filled with an insulator extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the termination trench region is , Laterally from the first trench region, such that a substantially uniform electric field is obtained in a region between the termination trench region and the first trench region during the MOSFET operating mode. It may include termination trench regions that are spaced along.

前記終端トレンチ領域の側壁に沿った複数のフローティング領域をさらに含んでもよい。   A plurality of floating regions along the sidewall of the termination trench region may be further included.

本発明によるMOSFETは、第1の表面を有する第1の半導体領域と、それぞれ該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域であって、該第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域は、それぞれ該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型のシリコンの外側の層を有する、第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域とを含み、該第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域が、該第1の半導体領域において間にドリフト領域を形成するように間隔を空けられ、該第1および第2のトレンチ領域のそれぞれの体積は、該ドリフト領域の体積の4分の1よりも大きく、これにより上記目的を達成する。   A MOSFET according to the present invention comprises a first semiconductor region having a first surface and a trench region filled with first and second insulators extending from the first surface to the first semiconductor region, respectively. And the trench regions filled with the first and second insulators each have first and second layers of silicon having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region. A trench region filled with an insulator, the trench region filled with the first and second insulators being spaced apart to form a drift region therebetween in the first semiconductor region; The volume of each of the first and second trench regions is greater than a quarter of the volume of the drift region, thereby achieving the above objective.

前記シリコンの外側の層は、前記MOSFETの動作モードの間に前記第1の半導体領域に形成される空乏領域が、前記第1の表面から離れた該第1の半導体領域へと延びるように、低ドープシリコンであってもよい。   The outer layer of silicon is such that a depletion region formed in the first semiconductor region during the operation mode of the MOSFET extends to the first semiconductor region away from the first surface. Lightly doped silicon may be used.

前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びるボディ領域であって、該ボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、ボディ領域と、該ボディ領域のソース領域であって、該ソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、ソース領域と、該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域と、該ボディ領域の一部の間に延びる該第2のトレンチ領域のゲートであって、該ゲートは、該第1の表面に垂直に延びるチャネル領域が該ソースと該第1の半導体領域との間の該ボディ領域に形成されるように、該ソースおよび該第1の半導体領域の上に重なる、ゲートとをさらに含んでもよい。   A body region extending from the first surface to the first semiconductor region, the body region having a conductivity type opposite to a conductivity type of the first semiconductor region; and the body region A source region having the same conductivity type as the first semiconductor region, and a second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region. A gate of the second trench region extending between a portion of the body region, wherein the gate has a channel region extending perpendicular to the first surface between the source and the first semiconductor region. And a gate overlying the source and the first semiconductor region so as to be formed in the body region therebetween.

それぞれ前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第1および第2のボディ領域であって、該第1のボディ領域は、間にJFET領域を形成するように該第2のボディ領域から横方向に沿って間隔が空けられ、該第1および第2のボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、第1および第2のボディ領域と、それぞれ該第1および第2のボディ領域における第1および第2のソース領域であって、該第1および第2のソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、第1および第2のソース領域とをさらに含んでもよい。   First and second body regions each extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the first body region forms a JFET region therebetween. First and second body regions spaced laterally from the region, the first and second body regions having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region; First and second source regions in the first and second body regions, respectively, wherein the first and second source regions have the same conductivity type as the first semiconductor region, And a second source region.

前記JFET領域ならびに前記第1および第2のボディ領域の一部の上に延びるが、該JFET領域ならびに該第1および第2のボディ領域の一部から絶縁されるゲートであって、該ゲートは、チャネル領域が、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および該第2のボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って形成されるように、該第1および該第2のソース領域の上に重なる、ゲートをさらに含んでもよい。   A gate extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions, but insulated from the JFET region and a portion of the first and second body regions, the gate comprising: The first and second sources such that a channel region is formed along the respective body surface of the first and second body regions between the corresponding source and the JFET region. A gate may be further included overlying the region.

前記第1および第2のボディ領域のそれぞれの上に延びるが、該第1および第2のボディ領域から絶縁されるゲートであって、チャネル領域は、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および第2のボディ領域のそれぞれの表面に沿って形成され、該ゲートは、該第1のボディ領域と該第2のボディ領域との間の該JFET領域の表面にわたって不連続である、ゲートをさらに含んでもよい。   A gate extending over each of the first and second body regions but insulated from the first and second body regions, wherein the channel region is between the corresponding source and the JFET region And the gate is discontinuous across the surface of the JFET region between the first body region and the second body region. A certain gate may be further included.

本発明によるMOSFETは、基板の上の第1の半導体領域であって、該第1の半導体領域は、第1の表面を有する、該第1の半導体領域と、それぞれ該第1の表面から該第1の半導体領域内の所定の深さまで延びる第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域であって、該第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域はそれぞれ、該絶縁体が充填されたトレンチ領域の底面に沿って不連続となるドープシリコン材料の外側の層を有することにより、該絶縁体が充填されたトレンチ領域の底面に沿った該絶縁体材料は、該第1の半導体領域に直接接触し、該シリコン材料の外側の層は、該第1の半導体領域の導電型の反対の導電型である、第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域とを含み、これにより上記目的を達成する。   The MOSFET according to the present invention is a first semiconductor region on a substrate, the first semiconductor region having a first surface, and the first semiconductor region and the first surface, respectively, from the first surface A trench region filled with first and second insulators extending to a predetermined depth in the first semiconductor region, wherein each of the trench regions filled with the first and second insulators is provided with the insulating material. By having an outer layer of doped silicon material that becomes discontinuous along the bottom of the trench region filled with the body, the insulator material along the bottom of the trench region filled with the insulator A trench region filled with first and second insulators in direct contact with one semiconductor region, wherein the outer layer of silicon material is of a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region; To achieve the above objectives That.

前記第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域は、前記第1の半導体領域において間にドリフト領域を形成するように間隔を空けられ、該第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域のそれぞれの体積は、該ドリフト領域の体積の4分の1より大きくてもよい。   The trench regions filled with the first and second insulators are spaced apart to form a drift region therebetween in the first semiconductor region, and are filled with the first and second insulators. The volume of each trench region may be greater than a quarter of the volume of the drift region.

前記第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域のそれぞれのドープシリコンの外側の層は、前記MOSFETの動作モードの間に前記第1の半導体領域に形成される空乏領域が、前記第1の表面から離れた該第1の半導体領域へとさらに延びるように、低ドープシリコンであってもよい。   Each of the doped silicon outer layers of the trench region filled with the first and second insulators has a depletion region formed in the first semiconductor region during the operation mode of the MOSFET. It may be lightly doped silicon so as to extend further to the first semiconductor region away from the surface of one.

前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びるボディ領域であって、該ボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、ボディ領域と、該ボディ領域のソース領域であって、該ソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、ソース領域と、該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域と、該ボディ領域の一部の間に延びる該第2のトレンチ領域のゲートであって、該ゲートは、該第1の表面に垂直に延びるチャネル領域が該ソースと該第1の半導体領域との間の該ボディ領域に形成されるように、該ソースおよび該第1の半導体領域の上に重なる、ゲートとをさらに含んでもよい。   A body region extending from the first surface to the first semiconductor region, the body region having a conductivity type opposite to a conductivity type of the first semiconductor region; and the body region A source region having the same conductivity type as the first semiconductor region, and a second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region. A gate of the second trench region extending between a portion of the body region, wherein the gate has a channel region extending perpendicular to the first surface between the source and the first semiconductor region. And a gate overlying the source and the first semiconductor region so as to be formed in the body region therebetween.

それぞれ前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第1および第2のボディ領域であって、該第1のボディ領域は、間にJFET領域を形成するように該第2のボディ領域から横方向に沿って間隔が空けられ、該第1および第2のボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、第1および第2のボディ領域と、それぞれ該第1および第2のボディ領域における第1および第2のソース領域であって、該第1および第2のソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、第1および第2のソース領域とをさらに含んでもよい。   First and second body regions each extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the first body region forms a JFET region therebetween. First and second body regions spaced laterally from the region, the first and second body regions having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region; First and second source regions in the first and second body regions, respectively, wherein the first and second source regions have the same conductivity type as the first semiconductor region, And a second source region.

前記JFET領域ならびに前記第1および第2のボディ領域の一部の上に延びるが、該JFET領域ならびに該第1および第2のボディ領域の一部から絶縁されるゲートであって、該ゲートは、チャネル領域が、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および該第2のボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って形成されるように、該第1および該第2のソース領域の上に重なる、ゲートをさらに含んでもよい。   A gate extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions, but insulated from the JFET region and a portion of the first and second body regions, the gate comprising: The first and second sources such that a channel region is formed along the respective body surface of the first and second body regions between the corresponding source and the JFET region. A gate may be further included overlying the region.

前記第1および第2のボディ領域のそれぞれの上に延びるが、該第1および第2のボディ領域から絶縁されるゲートであって、チャネル領域は、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および第2のボディ領域のそれぞれの表面に沿って形成され、該ゲートは、該第1のボディ領域と該第2のボディ領域との間の該JFET領域の表面にわたって不連続である、ゲートをさらに含んでもよい。   A gate extending over each of the first and second body regions but insulated from the first and second body regions, wherein the channel region is between the corresponding source and the JFET region And the gate is discontinuous across the surface of the JFET region between the first body region and the second body region. A certain gate may be further included.

終端構造をさらに含む上記に記載のMOSFETであって、該終端構造は、前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる終端トレンチ領域であって、該終端トレンチは、半絶縁材料で充填され、該半絶縁材料は、該第1の半導体領域から絶縁される、終端トレンチ領域を含んでもよい。   The MOSFET described above further comprising a termination structure, wherein the termination structure is a termination trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, the termination trench being made of a semi-insulating material. The filled and semi-insulating material may include a termination trench region that is insulated from the first semiconductor region.

前記終端トレンチ領域は、前記MOSFETの動作モードの間に、該終端トレンチ領域と前記第1および第2のトレンチ領域との間の領域に実質的に均一な電界が得られるように、該第1および第2のトレンチ領域から横方向に沿って間隔が空けられてもよい。   The termination trench region is configured to provide a substantially uniform electric field in a region between the termination trench region and the first and second trench regions during the operation mode of the MOSFET. And may be spaced laterally from the second trench region.

前記MOSFETの動作モード中、前記第1の表面上で延びる前記半絶縁材料の一部の下の前記第1の半導体領域における電界が実質的に低減されるように、該半絶縁材料は、該第1の表面上で、前記第1および第2のトレンチ領域から離れる方向に延びていてもよい。   The semi-insulating material is such that the electric field in the first semiconductor region under the portion of the semi-insulating material extending on the first surface is substantially reduced during the MOSFET operating mode. On the first surface, it may extend in a direction away from the first and second trench regions.

終端構造をさらに含む上記のMOSFETであって、該終端構造は、前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる絶縁体が充填された終端トレンチ領域であって、該終端トレンチ領域は、前記第1および第2のトレンチ領域から横方向に間隔が開けられ、該MOSFETの動作モード中、該終端トレンチ領域と該第1および第2のトレンチ領域との間の領域において実質的に均一な電界が得られてもよい。   The MOSFET further including a termination structure, the termination structure being a termination trench region filled with an insulator extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the termination trench region is , Laterally spaced from the first and second trench regions, and substantially uniform in a region between the termination trench region and the first and second trench regions during an operation mode of the MOSFET. A simple electric field may be obtained.

本発明によるMOSFETは、第1の表面を有する第1の半導体領域と、該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第1の絶縁体充填トレンチ領域と、該第1の絶縁体充填トレンチ領域の側壁に沿った半絶縁材料のストリップであって、該半絶縁材料のストリップは、該第1の半導体領域から絶縁されている、ストリップとを含んでもよい。   A MOSFET according to the present invention includes a first semiconductor region having a first surface, a first insulator-filled trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, and the first insulator. A strip of semi-insulating material along the sidewall of the filled trench region, wherein the strip of semi-insulating material is insulated from the first semiconductor region.

前記第1の表面から前記第1の半導体領域内の所定の深さまで延びる第2の絶縁体充填トレンチ領域をさらに含むMOSFETであって、該第2の絶縁体充填トレンチ領域は、その側壁に沿って、半絶縁材料のストリップを有し、該半絶縁材料のストリップは、該第1の半導体領域から絶縁され、前記第1および第2の絶縁体充填トレンチ領域は、該第1の半導体領域において、間隔が開けられて、間にドリフト領域を形成し、該第1および第2の絶縁体充填トレンチ領域のそれぞれの体積は、該ドリフト領域の体積の4分の1よりも大きくてもよい。   A MOSFET further including a second insulator-filled trench region extending from the first surface to a predetermined depth in the first semiconductor region, the second insulator-filled trench region extending along a sidewall thereof And having a strip of semi-insulating material, the strip of semi-insulating material being insulated from the first semiconductor region, wherein the first and second insulator-filled trench regions are in the first semiconductor region , Spaced to form a drift region therebetween, wherein each of the first and second insulator filled trench regions may have a volume greater than one quarter of the volume of the drift region.

前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延び、前記第1の半導体領域と反対の導電型である、ボディ領域と、該ボディ領域内にあり、該第1の半導体領域と同じ導電型である、ソース領域と、該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域と、該ソースと該第1の半導体領域との間のボディ領域に、該第1の表面へと垂直に延びるチャネル領域が形成されるように、該ボディ領域のうちの一部にわたって延び、該ソースおよび該第1の半導体領域の上に重なる、第2のトレンチ領域内のゲートとをさらに含んでもよい。   A body region extending from the first surface to the first semiconductor region and having a conductivity type opposite to the first semiconductor region; and being in the body region and having the same conductivity as the first semiconductor region A first source region, a second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, and a body region between the source and the first semiconductor region, A gate in a second trench region extending over a portion of the body region and overlying the source and the first semiconductor region so as to form a channel region extending perpendicularly to the surface of May further be included.

それぞれ前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第1および第2のボディ領域であって、該第1のボディ領域は、該第2のボディ領域から横方向に間隔が空けられて、間にJFET領域に形成し、該第1および第2のボディ領域の導電型が該第1の半導体領域の導電型と反対である、第1および第2のボディ領域と、それぞれ、該第1および第2のボディ領域内にあり、該第1の半導体領域と同じ導電型である、第1および第2のソース領域とをさらに含んでもよい。   First and second body regions respectively extending from the first surface to the first semiconductor region, the first body region being laterally spaced from the second body region. First and second body regions formed in a JFET region in between, wherein the conductivity type of the first and second body regions is opposite to the conductivity type of the first semiconductor region, and The semiconductor device may further include first and second source regions that are in the first and second body regions and have the same conductivity type as the first semiconductor region.

前記JFET領域ならびに前記第1および第2のボディ領域の一部の上で延び、該JFET領域ならびに該および第2のボディ領域から絶縁され、対応するソースと該JFET領域との間の該第1および第2のボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿ってチャネル領域が形成されるように、前記第1および第2のソース領域の上に重なるゲートをさらに含んでもよい。   Extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions and insulated from the JFET region and the and second body regions, the first between the corresponding source and the JFET region And a gate overlying the first and second source regions, such that a channel region is formed along a body surface of each of the second body regions.

対応するソースとJFET領域との間の前記第1および第2のボディ領域のそれぞれの表面に沿ってチャネル領域が形成されるように、該第1および第2のボディ領域のそれぞれの上で延び、該第1および第2のボディ領域のそれぞれから絶縁されているゲートをさらに含むMOSFETであって、該ゲートは、該第1および第2のボディ領域の間のJFET領域の表面にわたって不連続であってもよい。   Extending over each of the first and second body regions such that a channel region is formed along the respective surface of the first and second body regions between the corresponding source and the JFET region. A MOSFET further comprising a gate isolated from each of the first and second body regions, the gate being discontinuous across the surface of the JFET region between the first and second body regions. There may be.

前記半絶縁材料のストリップは、酸素ドープポリシリコン材料から形成されてもよい。   The strip of semi-insulating material may be formed from an oxygen doped polysilicon material.

ソース領域をさらに含むMOSFETであって、前記半絶縁材料のストリップは、該ソース領域に電気的に接続されていてもよい。   A MOSFET further comprising a source region, wherein the strip of semi-insulating material may be electrically connected to the source region.

前記半絶縁材料のストリップのそれぞれは、周りの領域から絶縁されていてもよい。   Each of the strips of semi-insulating material may be insulated from the surrounding area.

前記半導体材料のストリップのそれぞれは、フローティングしていてもよい。   Each of the strips of semiconductor material may be floating.

ドレインおよびソースをさらに含むMOSFETであって、前記半絶縁材料のストリップのそれぞれは、該ドレインと該ソースとの間に電気的に接続されていてもよい。   A MOSFET further comprising a drain and a source, wherein each of the strips of semi-insulating material may be electrically connected between the drain and the source.

ドレインおよびソースをさらに含むMOSFETであって、前記半絶縁材料のストリップのそれぞれは、該ドレインと該ソースとの間に電気的に接続されており、該MOSFETの動作モード中、前記半絶縁材料のストリップのそれぞれが、該ストリップの一方の端部から該ストリップの反対側の端部まで、線形電圧勾配を達成してもよい。   A MOSFET further comprising a drain and a source, each of the strips of semi-insulating material being electrically connected between the drain and the source, and during operation of the MOSFET, of the semi-insulating material. Each of the strips may achieve a linear voltage gradient from one end of the strip to the opposite end of the strip.

前記第1の半導体領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域の上にあり、かつ、接触しており、該第2の半導体領域は、該第1の半導体領域よりも高いドーピング濃度を有し、前記半絶縁材料のストリップは、該第1の半導体領域を通じて延び、該第2の半導体領域で終端していてもよい。   The first semiconductor region is on and in contact with a second semiconductor region having the same conductivity type as the first semiconductor region, and the second semiconductor region is in contact with the first semiconductor region. The strip of semi-insulating material may extend through the first semiconductor region and terminate at the second semiconductor region.

前記第1の半導体領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域の上にあり、かつ、接触しており、該第2の半導体領域は、該第1の半導体領域よりも高いドーピング濃度を有し、前記第1の絶縁体充填トレンチは、該第1の半導体領域を通じて延び、該第2の半導体領域で終端していてもよい。   The first semiconductor region is on and in contact with a second semiconductor region having the same conductivity type as the first semiconductor region, and the second semiconductor region is in contact with the first semiconductor region. The first insulator-filled trench may extend through the first semiconductor region and terminate at the second semiconductor region.

本発明による方法は、MOSFETを形成する方法であって、基板の上に第1のエピタキシャル層を形成するステップと、該第1のエピタキシャル層に第1のドープ領域を形成するステップであって、該第1のドープ領域は、該第1のエピタキシャル層の導電型と反対の導電型を有する、ステップと、前記第1のドープ領域および第1のエピタキシャル領域の上に第2のエピタキシャル層を形成するステップと、該第1のドープ領域が、該第1のトレンチ領域の側壁に沿って、2つのフローティングしている不連続領域に分割されるように、前記第2のエピタキシャル層の表面から、前記第1および第2のエピタキシャル層ならびに該第1のドープ領域を通じて延びる第1のトレンチ領域を形成する、ステップとを包含し、これにより上記目的を達成する。   The method according to the present invention is a method of forming a MOSFET, comprising: forming a first epitaxial layer on a substrate; and forming a first doped region in the first epitaxial layer, The first doped region has a conductivity type opposite to the conductivity type of the first epitaxial layer; and forming a second epitaxial layer over the first doped region and the first epitaxial region From the surface of the second epitaxial layer, so that the first doped region is divided into two floating discontinuous regions along the sidewalls of the first trench region, Forming said first and second epitaxial layers and a first trench region extending through said first doped region, thereby To achieve.

前記第1のトレンチ領域に誘電材料を充填するステップをさらに包含してもよい。   The method may further include filling the first trench region with a dielectric material.

前記第2のエピタキシャル層にボディ領域を形成するステップであって、該ボディ領域は該第2のエピタキシャル層と反対の導電型である、ステップと、該ボディ領域にソース領域を形成するステップであって、該ソース領域は、該エピタキシャル層と同じ導電型である、ステップと、少なくとも該第2のエピタキシャル層へと延びる第2のトレンチ領域を形成するステップであって、該第2のトレンチ領域は、該第1のトレンチ領域から横方向に間隔が空けられる、ステップと、該第2のトレンチ領域にゲートを形成するステップであって、該第2のエピタキシャル層の表面に対して垂直に延びるチャネル領域が、ボディ領域において、該ソースと該第2のエピタキシャル層との間に形成されるように、該ゲートは、該ボディ領域のうちの一部にわたって延び、該ソース領域および該第2のエピタキシャル層の上に重なる、ステップとをさらに包含してもよい。   Forming a body region in the second epitaxial layer, the body region having a conductivity type opposite to the second epitaxial layer, and forming a source region in the body region. The source region is of the same conductivity type as the epitaxial layer, and forming a second trench region extending at least to the second epitaxial layer, the second trench region comprising: A channel laterally spaced from the first trench region, and forming a gate in the second trench region, the channel extending perpendicular to the surface of the second epitaxial layer The gate is formed in the body region such that a region is formed in the body region between the source and the second epitaxial layer. Extends over part overlies the source region and the second epitaxial layer may further include the steps.

前記第2のトレンチは、前記第1のトレンチよりも浅くてもよい。   The second trench may be shallower than the first trench.

本発明による方法は、MOSFETを形成する方法であって、基板上に第1エピタキシャル層を形成するステップと、該第1エピタキシャル層中に第1および第2ドープ領域を形成するステップであって、該第1および第2ドープ領域が該第1エピタキシャル層と反対の導電型を有する、ステップと、該第1および第2ドープ領域ならびに該第1エピタキシャル層上に第2エピタキシャル層を形成するステップと、第1および第2トレンチ領域を形成するステップであって、該第1トレンチ領域は該第1および第2エピタキシャル層ならびに該第1ドープ領域を通って延び、該第1ドープ領域は該第1トレンチ領域の側壁に沿って2つのフローティング不連続領域に分割され、かつ該第2トレンチ領域は該第1および第2エピタキシャル層ならびに該第2ドープ領域を通って延び、該第2ドープ領域は該第2トレンチ領域の側壁に沿って2つのフローティング不連続領域に分割される、ステップとを包含し、これにより上記目的を達成する。   The method according to the present invention is a method of forming a MOSFET, comprising: forming a first epitaxial layer on a substrate; and forming first and second doped regions in the first epitaxial layer, The first and second doped regions have opposite conductivity types to the first epitaxial layer; and forming a second epitaxial layer on the first and second doped regions and the first epitaxial layer; Forming first and second trench regions, the first trench region extending through the first and second epitaxial layers and the first doped region, wherein the first doped region is the first Divided into two floating discontinuous regions along the sidewalls of the trench region, and the second trench region is the first and second epitaxial layers; Extending through the second doped region, the second doped region being divided into two floating discontinuous regions along the sidewalls of the second trench region, thereby achieving the above objective To do.

それぞれ表面から前記第2エピタキシャル層へ延びる第1および第2ボディ領域を形成するステップであって、該第1ボディ領域は該第2ボディ領域から横方向に間隔をあけられてその間にJFET領域が形成され、該第1および第2ボディ領域は該第2エピタキシャル層と反対の導電型を有する、ステップと、該第1および第2ボディ領域中に第1および第2ソース領域をそれぞれ形成し、該第1および第2ソース領域は該第2エピタキシャル層と同じ導電型を有する、ステップとをさらに包含してもよい。   Forming first and second body regions each extending from a surface to the second epitaxial layer, wherein the first body region is laterally spaced from the second body region with a JFET region therebetween Forming the first and second body regions having opposite conductivity types to the second epitaxial layer, forming first and second source regions in the first and second body regions, respectively; The first and second source regions may further include a step having the same conductivity type as the second epitaxial layer.

前記JFET領域および前記第1および第2ボディ領域の一部から絶縁されつつその上を延びるゲートを形成し、前記第1および第2ソース領域の上に重なり、チャネル領域が該第1および第2ボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って対応のソース領域とJFET領域との間に形成される、ステップをさらに包含してもよい。   Forming a gate extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions, overlying the first and second source regions, and a channel region being the first and second A step may be further included that is formed between the corresponding source region and the JFET region along each body surface of the body region.

前記第1および第2ボディ領域のそれぞれから絶縁されつつその上を延びるゲートを形成し、チャネル領域が該第1および第2ボディ領域のそれぞれの表面に沿って対応のソース領域とJFET領域との間に形成され、該ゲートは該第1および第2ボディ領域の間の該JFET領域の表面上で不連続である、ステップをさらに包含してもよい。   Forming a gate extending above and insulated from each of the first and second body regions, and having a channel region between the corresponding source region and the JFET region along the respective surfaces of the first and second body regions; The method may further include a step formed between and wherein the gate is discontinuous on the surface of the JFET region between the first and second body regions.

前記第1ボディ領域から絶縁されつつその上を延びる第1ゲートを形成し、前記第1ソース領域および前記JFET領域のそれぞれの上に重なり、第1チャネル領域が該第1ボディ領域の表面に沿って該第1ソース領域と該JFET領域との間に形成される、ステップと、前記第2ボディ領域から絶縁されつつその上を延びる第2ゲートを形成し、前記第2ソース領域および前記JFET領域のそれぞれの上に重なり、第2チャネル領域が該第1ボディ領域の表面に沿って該第1ソース領域と該JFET領域との間に形成される、ステップとをさらに包含してもよい。   Forming a first gate extending above and insulated from the first body region, overlying the first source region and the JFET region, and a first channel region extending along a surface of the first body region; Forming a step formed between the first source region and the JFET region, and a second gate extending above the step while being insulated from the second body region, and the second source region and the JFET region And a second channel region is formed between the first source region and the JFET region along the surface of the first body region.

前記第1ドープ領域は前記第2ドープ領域から横方向に第1距離だけ間隔をあけられ、前記第1および第2トレンチ領域のそれぞれの幅が該第1距離の1/4よりも大きくてもよい。   The first doped region is spaced laterally from the second doped region by a first distance, and each of the first and second trench regions may have a width greater than ¼ of the first distance. Good.

本発明による方法は、MOSFETを形成する方法であって、第1半導体領域中に第1トレンチを形成するステップと、該第1トレンチの底部に沿って第1ドープ領域を形成するステップと、該第1トレンチを該第1半導体領域中のより深部へ延ばし、該第1ドープ領域のうち2つのフローティング不連続領域が該第1トレンチの側壁に沿って残る、ステップとを包含し、これにより上記目的を達成する。   The method according to the present invention is a method of forming a MOSFET, comprising: forming a first trench in a first semiconductor region; forming a first doped region along a bottom of the first trench; Extending a first trench deeper in the first semiconductor region, leaving two floating discontinuous regions of the first doped region along the sidewalls of the first trench, thereby Achieve the goal.

本発明による方法は、MOSFETを形成する方法であって、基板上に第1半導体領域を形成するステップであって、該第1半導体領域は第1表面を有する、ステップと、該第1表面から所定の深さだけ該第1半導体領域内に延びる第1トレンチを形成するステップと、1層のドープシリコン材料を該トレンチの側壁に沿って形成するステップであって、該ドープシリコン材料層は該第1半導体領域と反対の導電型を有する、ステップとを包含し、これにより上記目的を達成する。   A method according to the present invention is a method of forming a MOSFET, the method comprising: forming a first semiconductor region on a substrate, the first semiconductor region having a first surface; and from the first surface Forming a first trench extending into the first semiconductor region by a predetermined depth, and forming a layer of doped silicon material along the sidewalls of the trench, the doped silicon material layer comprising: And having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region, thereby achieving the above object.

前記トレンチを絶縁材料で充填するステップであって、該絶縁充填トレンチ領域の底面に沿った該絶縁材料が該第1半導体領域に直接接触する、ステップをさらに包含してもよい。   The method may further include filling the trench with an insulating material, wherein the insulating material along a bottom surface of the insulating filled trench region directly contacts the first semiconductor region.

前記第1表面から所定の深さだけ前記第1半導体領域内に延びる第2トレンチを形成するステップと、1層のドープシリコン材料を該第2トレンチの側壁に沿って形成するステップであって、該ドープシリコン材料層は該第1半導体領域と反対の導電型を有し、前記第1トレンチおよび該第2トレンチは該第1半導体領域において間隔をあけられて配置され、その間にドリフト領域を形成し、該第1および第2トレンチのそれぞれの体積は該ドリフト体積の1/4より大きい、ステップとをさらに包含してもよい。   Forming a second trench extending into the first semiconductor region by a predetermined depth from the first surface, and forming a layer of doped silicon material along the sidewall of the second trench, The doped silicon material layer has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region, and the first trench and the second trench are spaced apart in the first semiconductor region and form a drift region therebetween. And a step in which each volume of the first and second trenches is greater than ¼ of the drift volume.

前記第1および第2トレンチのそれぞれの前記ドープシリコン層は軽度にドープされるので、前記MOSFETの動作モード中に前記第1半導体領域に形成される空乏領域は前記第1表面を離れて該第1半導体領域中へさらに延びてもよい。   Since the doped silicon layer of each of the first and second trenches is lightly doped, a depletion region formed in the first semiconductor region during the operation mode of the MOSFET leaves the first surface and the first silicon layer is lightly doped. It may further extend into one semiconductor region.

それぞれ前記第1表面から前記第1半導体領域へ延びる第1および第2ボディ領域を形成するステップであって、該第1ボディ領域は該第2ボディ領域から横方向に間隔をあけられてその間にJFET領域が形成され、該第1および第2ボディ領域は該第1半導体領域と反対の導電型を有する、ステップと、該第1および第2ボディ領域中に第1および第2ソース領域をそれぞれ形成し、該第1および第2ソース領域は該第1半導体領域と同じ導電型を有する、ステップとをさらに包含してもよい。   Forming first and second body regions each extending from the first surface to the first semiconductor region, the first body region being laterally spaced from the second body region and between them A JFET region is formed, the first and second body regions have a conductivity type opposite to the first semiconductor region, and a first and second source regions in the first and second body regions, respectively And forming the first and second source regions having the same conductivity type as the first semiconductor region.

前記JFET領域および前記第1および第2ボディ領域の一部から絶縁されつつその上を延びるゲートを形成し、前記第1および第2ソース領域の上に重なる、チャネル領域が該第1および第2ボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って対応のソース領域とJFET領域との間に形成される、ステップをさらに包含してもよい。   A gate region is formed which extends from the JFET region and the first and second body regions while being insulated from the first and second body regions, and a channel region overlaps the first and second source regions. A step may be further included that is formed between the corresponding source region and the JFET region along each body surface of the body region.

前記第1および第2ボディ領域のそれぞれから絶縁されつつその上を延びるゲートを形成し、チャネル領域が該第1および第2ボディ領域のそれぞれの表面に沿って対応のソース領域とJFET領域との間に形成され、該ゲートは該第1および第2ボディ領域の間の該JFET領域の表面上で不連続である、ステップをさらに包含してもよい。   Forming a gate extending above and insulated from each of the first and second body regions, and having a channel region between the corresponding source region and the JFET region along the respective surfaces of the first and second body regions; The method may further include a step formed between and wherein the gate is discontinuous on the surface of the JFET region between the first and second body regions.

前記第1表面から前記第1半導体領域に延びるボディ領域を形成するステップであって、該ボディ領域は該第1半導体領域と反対の導電型を有する、ステップと、該ボディ領域中にソース領域形成するステップであって、該ソース領域は該第1半導体領域と同じ導電型を有する、ステップと、該第1表面から該第1半導体領域に延びる第2トレンチを形成するステップと、該第2トレンチ領域中に該ボディ領域の一部にわたって延びるゲートを形成し、該ソース領域および該第1半導体領域の上に重なる、該第1表面に垂直に延びるチャネル領域が該ソース領域と該第1半導体領域との間の該ボディ領域中に形成される、ステップとをさらに包含してもよい。   Forming a body region extending from the first surface to the first semiconductor region, the body region having a conductivity type opposite to the first semiconductor region, and forming a source region in the body region The source region has the same conductivity type as the first semiconductor region, forming a second trench extending from the first surface to the first semiconductor region, and the second trench Forming a gate extending in a region over a portion of the body region, and overlying the source region and the first semiconductor region, a channel region extending perpendicular to the first surface is formed between the source region and the first semiconductor region And a step formed in the body region between.

MOSFETセル構造、エッジ終端構造、およびそれらを製造する方法が本発明に従って記載される。他の特徴および利点では、セルおよび終端構造、およびそれらを製造する方法は、実質的に低下した出力容量、高ブレークダウン電圧、および改善した温度性能を示す。   MOSFET cell structures, edge termination structures, and methods of manufacturing them are described in accordance with the present invention. In other features and advantages, the cell and termination structures, and methods of manufacturing them, exhibit substantially reduced output capacity, high breakdown voltage, and improved temperature performance.

図2は、本発明の実施形態による電力MOSFETセルアレイの断面図を示す。図示されるように、ゲート端末205とソース端末207との両方は、デバイスの上面に沿って配置され、ドレイン端末203は、底面に沿って配置される。ドレイン端末203は、ドレイン接触部として機能する高ドープ領域200を通して、軽ドープエピタキシャル領域202に接続される。酸化物充填トレンチ領域204a、204bは、その上面からそのエピタキシャル領域202の所定の深さだけ延びている。不連続フローティングp型領域206a、206bは、トレンチ領域204a、bの外部側壁に沿って間隔を空けている。P型ボディ領域208a、208bは、トレンチ領域204a、bに隣接したエピタキシャル領域内に上面から延びる。図示されるように、ボディ領域208a、bは、高ドープp+領域210a、bを含むが、これらのp+領域は、所望の場合、取り除かれてもよい。ソース領域212a、bは、図示されるように、ボディ領域208a、bに形成される。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of a power MOSFET cell array according to an embodiment of the present invention. As shown, both the gate terminal 205 and the source terminal 207 are disposed along the top surface of the device, and the drain terminal 203 is disposed along the bottom surface. The drain terminal 203 is connected to the lightly doped epitaxial region 202 through a highly doped region 200 that functions as a drain contact. The oxide-filled trench regions 204 a and 204 b extend from the upper surface by a predetermined depth of the epitaxial region 202. Discontinuous floating p-type regions 206a, 206b are spaced along the outer sidewalls of trench regions 204a, b. P-type body regions 208a, 208b extend from the top surface into an epitaxial region adjacent to trench regions 204a, b. As shown, body regions 208a, b include highly doped p + regions 210a, b, but these p + regions may be removed if desired. Source regions 212a, b are formed in body regions 208a, b as shown.

ポリシリコンゲート216は、ソース領域212a、b上を覆い、ボディ領域208a、bの表面面積、およびボディ領域208aと208bとの間のエピタキシャル領域202の表面面積で拡張している。ゲート216は、ゲート酸化物214によって下の領域と絶縁している。ゲート216の直下の、ボディ領域208a、bの表面面積は、チャネル領域を形成する。金属層218は、その構造の上面を覆い、共通ソース−ボディ接触部を形成する。   Polysilicon gate 216 covers source regions 212a, b and extends with the surface area of body regions 208a, b and the surface area of epitaxial region 202 between body regions 208a and 208b. Gate 216 is insulated from the underlying region by gate oxide 214. The surface area of the body regions 208a, b immediately below the gate 216 forms a channel region. Metal layer 218 covers the top surface of the structure and forms a common source-body contact.

トレンチ204aと204bとの間のエピタキシャル領域の面積は、以後、ドリフト領域209と呼ぶ。デバイスをオンにするために、ゲート、ドレイン、およびソース端末に適切なバイアスが加えられると、ドレイン接触領域200、ドリフト領域209、チャネル領域、ソース拡散領域212a、b、最後に金属層218を通って、ドレイン端末203とソース端末207との間を電流が流れる。   The area of the epitaxial region between trenches 204a and 204b is hereinafter referred to as drift region 209. When the gate, drain, and source terminals are appropriately biased to turn on the device, the drain contact region 200, drift region 209, channel region, source diffusion region 212a, b, and finally through the metal layer 218. Thus, a current flows between the drain terminal 203 and the source terminal 207.

図1と図2とを比較すると、トレンチ内のポリシリコン106a、b(図1)が絶縁材料と置き換わり、図1の構造の出力キャパシタンス(すなわち、Cox)に対して大きく寄与するものが取り除かれていることが理解される。そのポリシリコンを二酸化シリコン等の絶縁体と交換することによって、間隔電荷領域のより大きな部分がシリコンではなく絶縁体を介しているように見える。絶縁体の誘電率は、シリコンの誘電率よりも低いため(二酸化シリコンの場合、約3分の1より小さい)、(特に、印加電圧が低い場合)その境界に沿った間隔電荷領域の面積は減少し、出力容量は、非常に低下する(少なくとも3分の1)。   Comparing FIG. 1 and FIG. 2, polysilicon 106a, b (FIG. 1) in the trench replaces the insulating material and removes what contributes significantly to the output capacitance (ie, Cox) of the structure of FIG. It is understood that By replacing the polysilicon with an insulator such as silicon dioxide, it appears that a larger portion of the spacing charge region is through the insulator rather than silicon. Since the dielectric constant of the insulator is lower than the dielectric constant of silicon (less than about one third for silicon dioxide), the area of the spaced charge region along its boundary is (particularly when the applied voltage is low) The output capacity is greatly reduced (at least a third).

上記のように、従来技術の図1の構造におけるトレンチのポリシリコンは、ドリフト領域内により深く空乏領域を押すことによってセルブレークダウン電圧を改善することを助ける。ポリシリコンを取り除くことによって、電界を減少させる他の手段が用いられない場合、ブレークダウン電圧が低下される結果となる。フローティングp領域206a、bは、電界を減少させる役目を果たす。図2において、ドレイン電圧が増加するにつれて電界が上昇するため、フローティングp領域206a、bは、間隔電荷領域のそれらの位置によって決定された対応する電位を得る。これらのp領域のフローティング電位によって、電界がドリフト領域により深く拡散し、ドリフト領域の深さ全体においてより均一な電界を生じ、より高ブレークダウン電圧となる。従って、図1の構造のブレークダウン電圧特性と類似したブレークダウン電圧特性が達成されるが、出力容量は、より低くなっている。   As noted above, the trench polysilicon in the prior art FIG. 1 structure helps to improve the cell breakdown voltage by pushing the depletion region deeper into the drift region. By removing the polysilicon, the breakdown voltage is reduced if no other means of reducing the electric field is used. The floating p regions 206a, 206b serve to reduce the electric field. In FIG. 2, the electric field rises as the drain voltage increases, so that the floating p regions 206a, b get a corresponding potential determined by their position in the spacing charge region. Due to the floating potential of these p regions, the electric field diffuses deeper into the drift region, producing a more uniform electric field throughout the depth of the drift region, resulting in a higher breakdown voltage. Accordingly, a breakdown voltage characteristic similar to that of the structure of FIG. 1 is achieved, but the output capacitance is lower.

フローティングp領域206a、bは、ドリフト領域209の幅を減少させる逆の効果を有し、デバイスがオン状態のときにそれらのドリフト領域209を通って電流が流れることにより、結果的に、オンレジスタンス(on‐resistance)が上昇する。しかし、オンレジスタンス上のフローティングp領域の悪影響は、ドリフト領域の電荷密度とフローティングp領域のこのような特徴(例えば、サイズ、ドーピング密度、それらの間の間隔Lp)との間の最適なバランスを得ることによって低下され得る。例えば、より高電荷密度のドリフト領域は、より小さな間隔Lpを必要とする。逆もまた成り立つ。さらに、フローティングp領域がチャネル内の表面近くの電界を低下させるため、そのチャネル長は、デバイスのオンレジスタンスおよび一般的性能を高周波増幅器として改善するために減少され得る。   The floating p regions 206a, b have the opposite effect of reducing the width of the drift region 209, and as a result, current flows through those drift regions 209 when the device is on, resulting in on resistance. (On-resistance) rises. However, the adverse effect of the floating p region on on-resistance causes an optimal balance between the charge density of the drift region and such characteristics of the floating p region (eg, size, doping density, spacing Lp between them). Can be reduced by obtaining. For example, a higher charge density drift region requires a smaller spacing Lp. The reverse is also true. Furthermore, because the floating p region reduces the electric field near the surface in the channel, its channel length can be reduced to improve the on-resistance and general performance of the device as a high frequency amplifier.

80〜100Vのブレークダウン電圧が所望されるある1つの実施形態において、エピタキシャル領域202は、5×1015〜1×1016cm−3の領域のドーピング密度を有し、フローティングp領域206a、bは、エピタキシャル領域のドーピング密度の5〜10倍のドーピング密度を有する。図3(1a)〜図3(1e)は、図2の構造を形成するためのプロセスステップの例示的なセットを示す断面図である。図3(1a)では、第1のnエピタキシャル層302が、従来の方法を用いて高ドープ基板300上に堆積される。p領域306、308は、マスク304を通してp型不純物(例えば、ボロン)をインプラントすることによって形成される。マスク304の開口部のサイズは、トレンチの所望の幅、およびフローティングp領域の所望の幅に依存し、それらは、デバイス性能ターゲットによって影響される。ある1つの実施形態では、トレンチのターゲット幅は、1〜5μmの範囲であり、p領域306、308の幅は、トレンチの幅よりも少なくとも1μm広く、隣接しているp領域306と308との間の横方向の間隔は、少なくとも1μmであり、nエピタキシャル層302は、約2×1016cm−3のドーピング密度、2〜5μmの範囲の厚さを有する。 In one embodiment where a breakdown voltage of 80-100V is desired, the epitaxial region 202 has a doping density in the region of 5 × 10 15 to 1 × 10 16 cm −3 and the floating p regions 206a, b Has a doping density of 5 to 10 times the doping density of the epitaxial region. 3 (1a) to 3 (1e) are cross-sectional views illustrating an exemplary set of process steps for forming the structure of FIG. In FIG. 3 (1 a), a first n epitaxial layer 302 is deposited on the highly doped substrate 300 using conventional methods. The p regions 306 and 308 are formed by implanting p-type impurities (eg, boron) through the mask 304. The size of the opening in mask 304 depends on the desired width of the trench and the desired width of the floating p region, which are affected by the device performance target. In one embodiment, the target width of the trench is in the range of 1-5 μm, and the width of the p-regions 306, 308 is at least 1 μm wider than the width of the trench, and between the adjacent p-regions 306 and 308 The lateral spacing between is at least 1 μm, and the n epitaxial layer 302 has a doping density of about 2 × 10 16 cm −3 and a thickness in the range of 2-5 μm.

図3(1b)では、図3(1a)のステップと類似のステップが実行され、第2のnエピタキシャル層316およびp領域310、312を形成する。これらのステップは、所望の数のフローティングp領域に依存して繰り返され得る。あるいは、図3(1b)のステップが取り除かれて、各トレンチの側壁に沿って1つのフローティングp領域のみを形成してもよい。   In FIG. 3 (1 b), steps similar to those in FIG. 3 (1 a) are performed to form a second n epitaxial layer 316 and p regions 310, 312. These steps can be repeated depending on the desired number of floating p regions. Alternatively, the step of FIG. 3 (1b) may be removed to form only one floating p region along the sidewall of each trench.

図3(1c)では、デバイスボディおよびソース領域を受ける最終的なエピタキシャル層320が堆積される。エピタキシャル領域302、316および320を形成する際に用いられる堆積技術は同じであるが、各エピタキシャル領域のドーピング密度は、ドリフト領域の所望の特性に依存して変化され得る。同様に、p領域306、308は、所望の場合、p領域310、312とは異なるドーピング密度を有するようにインプラントされてもよい。   In FIG. 3 (1c), a final epitaxial layer 320 is deposited that receives the device body and source regions. Although the deposition techniques used in forming the epitaxial regions 302, 316 and 320 are the same, the doping density of each epitaxial region can be varied depending on the desired characteristics of the drift region. Similarly, the p regions 306, 308 may be implanted to have a different doping density than the p regions 310, 312 if desired.

図3(1d)では、マスク330および従来のシリコントレンチエッチング技術は、3つのエピタキシャル層302、316、320、およびp領域306、308、310、312の中央部を通してエッチングされるために用いられ、トレンチ322a、322b、ならびに、対応するフローティングp領域306a、b、308a、b、310a、bおよび312a、bを形成する。マスク330内の開口部の幅は、フローティングp領域の幅に対して酸化物トレンチの幅を決定する。   In FIG. 3 (1 d), the mask 330 and conventional silicon trench etching techniques are used to etch through the center of the three epitaxial layers 302, 316, 320 and p regions 306, 308, 310, 312, Trenches 322a, 322b and corresponding floating p regions 306a, b, 308a, b, 310a, b and 312a, b are formed. The width of the opening in mask 330 determines the width of the oxide trench relative to the width of the floating p region.

トレンチ表面を用意した後、そのトレンチ表面上に比較的薄い絶縁体(例えば、約300〜500Åの熱酸化物)を成長させる。トレンチ322a、bは、その後、従来の一体(conformal)コーティング法および/またはスピン−オングラス(SOG)法を用いて、二酸化シリコン等の誘電体材料で充填される。出力容量を減少させるために低k誘電体がトレンチ322a、bを充填させるために用いられてもよい。自己整合(self‐aligned)ゲートDMOS構造を形成するために用いられた従来のプロセスステップは、その後、図3eに示されるゲート構造を形成するために実行される。   After preparing the trench surface, a relatively thin insulator (e.g., about 300-500 thermal oxide) is grown on the trench surface. The trenches 322a, b are then filled with a dielectric material such as silicon dioxide using conventional conformal coating methods and / or spin-on-glass (SOG) methods. A low-k dielectric may be used to fill the trenches 322a, b to reduce the output capacitance. The conventional process steps used to form a self-aligned gate DMOS structure are then performed to form the gate structure shown in FIG. 3e.

図2の構造を製造する別の方法は、図3(2a)〜図3(2c)の単純化された断面図を用いて次に説明される。図3(2a)では、初期nエピタキシャル層342が高ドープ基板340上に堆積され、その後、トレンチ344aがnエピタキシャル層342に形成され、その後、インプラントステップがトレンチ344aの底部においてp領域346を形成するために実行され、pドーパントをエピタキシャル領域342内にさらに拡散させる拡散ステップが続く。図3(2b)では、トレンチ344aがp領域346を通過してエピタキシャル領域342内にさらにエッチングされ、より深いトレンチ344bを形成し、図3(2a)のステップと類似したインプラントおよび拡散ステップは、トレンチ344bの底部においてp領域348を形成するために実行される。図3(2c)では、トレンチ344bは、エピタキシャル領域342内へとp領域348を通ってエッチングされて、さらに深いトレンチ344cを形成し、その後、トレンチ344cは、適切な絶縁体によって充填される。従って、絶縁体充填トレンチ344c、フローティングp領域346a、bおよび348a、bが形成される。残りのプロセスステップは、図3(1e)と共に記載されるステップに類似している。   Another method of manufacturing the structure of FIG. 2 will now be described using the simplified cross-sectional views of FIGS. 3 (2a) -3 (2c). In FIG. 3 (2a), an initial n epitaxial layer 342 is deposited on the highly doped substrate 340, after which a trench 344a is formed in the n epitaxial layer 342, and then an implant step forms a p region 346 at the bottom of the trench 344a. Followed by a diffusion step that further diffuses the p-dopant into the epitaxial region 342. In FIG. 3 (2b), the trench 344a passes through the p region 346 and is further etched into the epitaxial region 342 to form a deeper trench 344b, and an implant and diffusion step similar to the step of FIG. Performed to form p region 348 at the bottom of trench 344b. In FIG. 3 (2c), the trench 344b is etched through the p region 348 into the epitaxial region 342 to form a deeper trench 344c, after which the trench 344c is filled with a suitable insulator. Thus, insulator filled trench 344c, floating p regions 346a, b and 348a, b are formed. The remaining process steps are similar to those described in conjunction with FIG. 3 (1e).

図2をさらに参照すると、フローティングp領域によって可能とされた垂直電荷制御によって、そのセルは、デバイスの電気的特性に影響を与えることなく、横方向に間隔を空けることが可能となる。さらにセルの間隔を空けることによって、各セルによって発生した熱がより広い領域に拡散し、隣接したセル間の熱の相互作用があまり起こらない。従って、より低いデバイス温度が達成される。   With further reference to FIG. 2, the vertical charge control enabled by the floating p region allows the cells to be laterally spaced without affecting the electrical characteristics of the device. Further, by spacing the cells, the heat generated by each cell diffuses over a wider area and less thermal interaction occurs between adjacent cells. Thus, lower device temperatures are achieved.

効率的な垂直電荷制御を達成するために、隣接するフローティングp領域206aと206bとの間の間隔Lp(図2)は、注意深く設計される必要がある。ある1つの実施形態において、間隔Lpは、次の定義(ドリフト領域のドーピング密度と間隔Lpの積が2×1012〜4×1012cm−2の範囲内である)に従って決定される。従って、例えば、5×1015cm−3のドリフト領域ドーピング密度の場合、間隔Lpは、約4μmである必要がある。一度、最適な間隔Lpが決定されると、隣接したトレンチ204a、bの中心軸間の間隔Lcは、デバイスの電気的特性に影響を与えることなく、独立して増加され得る。 In order to achieve efficient vertical charge control, the spacing Lp (FIG. 2) between adjacent floating p-regions 206a and 206b needs to be carefully designed. In one embodiment, the distance Lp is determined according to the following definition (the product of the doping density of the drift region and the distance Lp is in the range of 2 × 10 12 to 4 × 10 12 cm −2 ). Thus, for example, for a drift region doping density of 5 × 10 15 cm −3 , the spacing Lp needs to be about 4 μm. Once the optimal spacing Lp is determined, the spacing Lc between the central axes of adjacent trenches 204a, b can be increased independently without affecting the electrical characteristics of the device.

Lc間隔を増やして、Lp間隔を一定に保つ2つの方法が図4および5に示される。図4では、ソースおよびボディ領域に沿った不連続フローティングp領域406a、bが、より広いLc間隔を達成するために、隣接しているトレンチ間の領域のより大きな部分を介して拡張されている。ある1つの実施形態において、1つのトレンチ(例えば、404b)と第1の複数のフローティング領域(例えば、406b)のうちの1つとの組み合わせた幅は、間隔Lpの4分の1よりも大きい。この図4の実施形態は、Wtの幅を有するトレンチが最大サイズに厳密に(tightly)制限される技術において特に有効である。トレンチ幅が厳密に(tightly)制限されない場合、図5に示されるように、トレンチの幅は、より広いLc間隔を得るために増加され得るが、間隔Lpは、一定に保たれる。   Two ways to increase the Lc interval and keep the Lp interval constant are shown in FIGS. In FIG. 4, discontinuous floating p regions 406a, b along the source and body regions are extended through a larger portion of the region between adjacent trenches to achieve a wider Lc spacing. . In one embodiment, the combined width of one trench (eg, 404b) and one of the first plurality of floating regions (eg, 406b) is greater than a quarter of the spacing Lp. This embodiment of FIG. 4 is particularly effective in a technique where a trench having a width of Wt is strictly limited to the maximum size. If the trench width is not tightly limited, as shown in FIG. 5, the trench width can be increased to obtain a wider Lc spacing, but the spacing Lp remains constant.

図4の利点を越える図5の構造の利点は、出力キャパシタンスがより低いことである。その理由は、フローティングp領域がより小さいことと、空乏領域のより大きな部分がより広い絶縁体充填トレンチに発生することである。従って、セル構造を設計して、ドリフト領域の体積に対するトレンチ絶縁体の体積の比を高くすることによって、より広いサイズのトレンチが原因である出力キャパシタンスの減少が促進され得る。また、トレンチをより広くすることによって、結果的に、温度性能が改善される。ある1つの実施形態において、そのトレンチの絶縁体の体積は、ドリフト領域の体積の少なくとも4分の1である。従って、トレンチの体積が大きくなると、出力キャパシタンスがより低くなり、デバイスの温度性能がより良くなる。しかし、トレンチをダイの厚さ(例えば、100μm)よりも広くする際には、ほとんど増えない。   The advantage of the structure of FIG. 5 over that of FIG. 4 is that the output capacitance is lower. The reason is that the floating p region is smaller and a larger part of the depletion region occurs in a wider insulator filled trench. Thus, by designing the cell structure to increase the ratio of the trench insulator volume to the drift region volume, the reduction in output capacitance due to the larger size trench can be facilitated. Also, wider trenches result in improved temperature performance. In one embodiment, the volume of the trench insulator is at least one quarter of the volume of the drift region. Thus, the larger the trench volume, the lower the output capacitance and the better the temperature performance of the device. However, there is little increase when the trench is made wider than the die thickness (eg, 100 μm).

図2〜図5がトレンチの側壁に沿って複数のフローティングp領域を示すが、本発明は、それらに制限されない。デバイス性能の必要条件および設計目標に応じて、1つのフローティングp領域のみがトレンチの各側壁に沿って形成され得る。   Although FIGS. 2-5 show a plurality of floating p regions along the sidewalls of the trench, the present invention is not so limited. Depending on device performance requirements and design goals, only one floating p-region can be formed along each sidewall of the trench.

図6は、本発明の別の実施形態による電力MOSFETセルアレイの断面図を示す。図6の構造は、図2の構造に類似している。しかし、フローティングp領域206a、b(図2)が取り除かれ、p層(pライナー(Liner))606a、bがトレンチ604aおよび604bの外周に沿って導入されていることを除く。フローティングp領域206a、bと同様に、空乏領域をドリフト領域により深く広げることに役立ち、従って、ブレークダウン電圧を改善する。Pライナー606a、bは、ボディ領域608a、bと電気的に接触しているため、ボディ領域608a、bと同じ電位へとバイアスされる。   FIG. 6 shows a cross-sectional view of a power MOSFET cell array according to another embodiment of the present invention. The structure of FIG. 6 is similar to the structure of FIG. However, the floating p regions 206a, b (FIG. 2) are removed, except that p layers (p liners) 606a, b are introduced along the outer peripheries of the trenches 604a and 604b. Similar to the floating p regions 206a, b, it helps to extend the depletion region deeper into the drift region, thus improving the breakdown voltage. Since the P liners 606a, b are in electrical contact with the body regions 608a, b, they are biased to the same potential as the body regions 608a, b.

図7では、図5と同様に、酸化物トレンチの幅Wtは、改善された温度性能を達成するために増加されるが、Lp間隔は、同じ最適値において維持される。図7の構造の欠点は、pライナー706a、bにより、間隔電荷領域がトレンチの全等高線(contour)に従うために、そのpライナー706a、bは、結果的に、より高出力のキャパシタンスとなることである。pライナーの出力キャパシタンスへの寄与を減少させる1つのアプローチは、図8に示されるように、トレンチの底部を介して拡張するpライナーの一部を取り除くことである。この様態で、出力キャパシタンスを減少し、同じブレークダウン電圧が維持される。なぜなら、pストリップ806a、b(図8)が空乏領域をより深くドリフト領域内へと広げるからである。   In FIG. 7, similar to FIG. 5, the width Wt of the oxide trench is increased to achieve improved temperature performance, while the Lp spacing is maintained at the same optimal value. The disadvantage of the structure of FIG. 7 is that due to the p-liner 706a, b, the spacing charge region follows the entire contour of the trench, so that the p-liner 706a, b results in a higher output capacitance. It is. One approach to reducing the contribution of the p-liner to the output capacitance is to remove a portion of the p-liner that extends through the bottom of the trench, as shown in FIG. In this manner, the output capacitance is reduced and the same breakdown voltage is maintained. This is because the p strips 806a, b (FIG. 8) extend the depletion region deeper into the drift region.

図8の構造を形成する例示的なプロセスステップのセットが図9a〜9cに示される。図9aでは、従来のシリコントレンチエッチング法によるハードマスク906が、エピタキシャル領域902をエッチングして、広いトレンチ904a、904bを形成するために用いられる。同じマスクを用いて、pライナー908は、約45度の角度でトレンチの側壁および底部内へとp型不純物を従来の方法を用いてインプラントすることによって形成される。図9bでは、従来のシリコンエッチング法が実行されて、トレンチの底部に沿ってpライナーの一部を取り除き、トレンチの側壁に沿ってpストリップ908a、bを残す。図9cでは、温度成長した酸化物層910a、bは、各トレンチの内部側壁および底部に沿って形成される。ストリップ908a、b内のp型ドーパントは、その後、従来の方法を用いて活性化される。従来の酸化物体積ステップ(例えば、SOG法)が実行されて、トレンチを酸化物で充填し、その後、酸化物表面の平坦化が行われる。自己整合ゲートDMOS構造のゲート構造を形成する際に用いられる従来のプロセスステップがその後実行されて、図9cに示される完全な構造を形成する。なお、図7および8の構造では、図9cの温度成長酸化物ライナーと類似の温度成長酸化物ライナーが存在するが、簡単にするために省略される。その温度成長酸化物層は、トレンチ絶縁体とpストリップとの間によりきれいなインタフェースを提供するように含まれる。   An exemplary set of process steps that form the structure of FIG. 8 is shown in FIGS. In FIG. 9a, a hard mask 906 by conventional silicon trench etching is used to etch the epitaxial region 902 to form wide trenches 904a, 904b. Using the same mask, p-liner 908 is formed by implanting p-type impurities into the sidewalls and bottom of the trench at an angle of about 45 degrees using conventional methods. In FIG. 9b, a conventional silicon etch process is performed to remove a portion of the p-liner along the bottom of the trench, leaving p-strips 908a, b along the trench sidewalls. In FIG. 9c, temperature grown oxide layers 910a, b are formed along the inner sidewalls and bottom of each trench. The p-type dopant in strips 908a, b is then activated using conventional methods. A conventional oxide volume step (eg, SOG method) is performed to fill the trench with oxide and then planarize the oxide surface. Conventional process steps used in forming the gate structure of the self-aligned gate DMOS structure are then performed to form the complete structure shown in FIG. 9c. 7 and 8, there is a temperature grown oxide liner similar to the temperature grown oxide liner of FIG. 9c, but is omitted for simplicity. The temperature grown oxide layer is included to provide a cleaner interface between the trench insulator and the p strip.

上記から、図5の構造にフローティングp領域を形成する際にさらなるステップが必要とされるために、図8の構造を製造することは、図5の構造を製造することよりもより簡単である。   From the above, the structure of FIG. 8 is easier to manufacture than the structure of FIG. 5 because additional steps are required in forming the floating p region in the structure of FIG. .

図6〜8のpライナー/ストリップのドーピング密度は、これらの構造の各々の出力キャパシタンスに影響を与える。p領域を完全に空乏させるためにより高い逆バイアス電位が必要とされるので、p領域がより高くドープされることによって、出力キャパシタンスがより高くなる。従って、これらのp領域には、低ドープ密度(例えば、約1×1017cm−3)が望ましい。なお、これらのp領域は、高動作電圧での出力キャパシタンスにはあまり影響を与えない。 The p-liner / strip doping density of FIGS. 6-8 affects the output capacitance of each of these structures. Since a higher reverse bias potential is required to fully deplete the p region, the higher the output capacitance is due to the higher doping of the p region. Therefore, a low doping density (eg, about 1 × 10 17 cm −3 ) is desirable for these p regions. Note that these p regions do not significantly affect the output capacitance at high operating voltages.

図10a−図10cは、それぞれが、トレンチ側壁に沿って、半絶縁性材料(例えば、酸素ドープポリシリコンSiPOS)のストリップを含む、三つのパワーMOSFETセルアレイの断面図を示す。三つの全ての図面では、前の実施形態と同様に、ワイド絶縁充填トレンチ1004a,bを用いて、熱性能を向上させる。また、これらの構造における半絶縁性ストリップは、空乏領域をより深くのドリフト領域に押し込む点で、従来技術の図1におけるポリシリコン106a,bと同様に機能し、それにより、ブレークダウン電圧を向上させる。   FIGS. 10a-10c show cross-sectional views of three power MOSFET cell arrays, each including a strip of semi-insulating material (eg, oxygen-doped polysilicon SiPOS) along the trench sidewalls. In all three drawings, similar to the previous embodiment, wide insulation filled trenches 1004a, b are used to improve thermal performance. Also, the semi-insulating strips in these structures function in the same manner as the prior art polysilicons 106a, b in FIG. 1 in that they push the depletion region into the deeper drift region, thereby improving breakdown voltage. Let

図10aにおいて、半絶縁性材料のストリップ1006a,bは、トレンチ側壁に沿って伸びており、絶縁材料1010a,bの層によって、エピタキシャル領域1002およびボディ領域1008a,bとは絶縁されている。ストリップ1006a,bは、上部金属層1018と電気的に接触しており、それにより、ソース領域およびボディ領域と同じ電位にバイアスされる。   In FIG. 10a, strips 1006a, b of semi-insulating material extend along the trench sidewalls and are insulated from epitaxial region 1002 and body regions 1008a, b by a layer of insulating material 1010a, b. The strips 1006a, b are in electrical contact with the upper metal layer 1018 and are thereby biased to the same potential as the source and body regions.

図10bにおいて、半絶縁性材料のストリップ1020a,bは、ストリップ1020a,bが上部金属層1018とは絶縁されており、それによりフローティングしている点を除いて、図10aのストリップと同様の態様でセルアレイに組み込まれている。動作の間、間隔電荷領域の電位は、絶縁層1010a,bを介して半絶縁性ストップと接続され、そのストリップを対応するほぼ均一の電位にバイアスする。   In FIG. 10b, the strip 1020a, b of semi-insulating material is similar to the strip of FIG. 10a, except that the strip 1020a, b is insulated from the upper metal layer 1018 and is thereby floating. Embedded in the cell array. During operation, the potential in the spacing charge region is connected to the semi-insulating stop via the insulating layers 1010a, b to bias the strip to a corresponding substantially uniform potential.

図10cにおいて、絶縁充填トレンチ1024a,bは、エピタキシャル領域1002を介して広く伸びており、基板1000において終端する。半絶縁性ストリップ1022a,bは、トレンチの側壁に沿って伸びており、上部金属層1018を介してソース端子と、基板領域1000を介してドレイン端子と電気的に接触している。したがって、このストリップは、ドレイン端子とソース端子との間の抵抗性接続を形成する。動作の間、ストリップは、その下部における最も高い電位(すなわち、ドレイン電位)から、その上部における最も低い電位(すなわち、ソース電位)まで線形電圧勾配を取得する。ストリップ1022a,bは、絶縁層1026a,bによってエピタキシャル領域1002とは絶縁されている。図10cだけでなく図10aおよび図10bにおけるゲート構造は、前の実施形態と同様である。   In FIG. 10 c, the insulation filled trenches 1024 a, b extend widely through the epitaxial region 1002 and terminate in the substrate 1000. The semi-insulating strips 1022a, b extend along the sidewalls of the trench and are in electrical contact with the source terminal via the upper metal layer 1018 and the drain terminal via the substrate region 1000. This strip thus forms a resistive connection between the drain and source terminals. During operation, the strip acquires a linear voltage gradient from the highest potential at its bottom (ie, drain potential) to the lowest potential at its top (ie, source potential). Strips 1022a, b are insulated from epitaxial region 1002 by insulating layers 1026a, b. The gate structure in FIGS. 10a and 10b as well as in FIG. 10c is similar to the previous embodiment.

図10a−図10cの構造における半絶縁性ストリップは、そのデバイスの電気的特性を最適にし得るさらなるツールとして機能する。用途および設計の目的に応じて、ある構造が他の構造よりも好ましくあり得る。図10a,図10b,図10cの構造のそれぞれにおいて半絶縁性材料のストリップの抵抗率は調整され得、印加されたドレイン−ソース電圧VDSに応じて、間隔電荷領域形成の成形を可能にするように、電位的に、上部から下部まで変動され得る。 The semi-insulating strip in the structure of FIGS. 10a-10c serves as an additional tool that can optimize the electrical properties of the device. Depending on the application and design objectives, certain structures may be preferred over others. In each of the structures of FIGS. 10a, 10b, and 10c, the resistivity of the strip of semi-insulating material can be adjusted to allow shaping of the spacing charge region formation depending on the applied drain-source voltage VDS. Thus, the potential can be varied from the top to the bottom.

図10aにおける構造を形成するためのプロセスステップの例示のセットは、以下のとおりである。ハードマスクを用いて、広いトレンチを備えた前の実施の形態と同様に、広いトレンチを形成するようにシリコンをエッチバックする。次いで、200−1000Åの範囲の厚さを有する熱的に成長された酸化物の層を、トレンチの内壁および下部に沿って形成する。次いで、約4000Åのコンフォーマル酸化物を、熱的に成長された酸化物層上に堆積する。次いで、酸素ドープポリシリコン(SiPOS)をトレンチ領域に堆積し、側壁に沿ってストリップ1008a,bを形成するようにエッチングする。次いで、トレンチを、従来の方法(例えば、SOG方法)を用いた絶縁物で充填し、続いて、酸化物表面を平坦化する。次いで、自己整合ゲートDMOS構造を形成するのに用いられる従来のステップを実行して、図10aに示されるようにフルセル構造を形成する。   An exemplary set of process steps for forming the structure in FIG. 10a is as follows. Using a hard mask, the silicon is etched back to form a wide trench, as in the previous embodiment with a wide trench. A thermally grown oxide layer having a thickness in the range of 200-1000 mm is then formed along the inner wall and bottom of the trench. Then about 4000 コ ン of conformal oxide is deposited on the thermally grown oxide layer. Oxygen doped polysilicon (SiPOS) is then deposited in the trench region and etched to form strips 1008a, b along the sidewalls. The trench is then filled with an insulator using conventional methods (eg, SOG method), followed by planarization of the oxide surface. The conventional steps used to form the self-aligned gate DMOS structure are then performed to form a full cell structure as shown in FIG. 10a.

上述されたさまざまな実施形態のトレンチの深さは、所望とされるデバイスの性能およびデバイスの目的用途に応じて変更され得る。例えば、高いブレークダウン電圧(例えば、70Vより高い)に対して、トレンチは、より深く(例えば、約5μmの深さまで)エピタキシャル領域に伸びていてもよい。別の例として、トレンチは、(図10cのように)基板領域に到達するように、エピタキシャル領域を介して広く伸びていてもよい。より低い電圧の用途に対して、p領域(例えば、図2のフローティングp領域および図8のpストリップ)は、深くエピタキシャル領域に伸びている必要がない。なぜなら、そのデバイスは高ブレークダウン電圧を満たすこと、および、また、p領域−出力容量への寄与を最小化することが必要とされないからである。   The depth of the trenches of the various embodiments described above can be varied depending on the desired device performance and the intended use of the device. For example, for a high breakdown voltage (eg, higher than 70V), the trench may extend deeper (eg, to a depth of about 5 μm) into the epitaxial region. As another example, the trench may extend widely through the epitaxial region to reach the substrate region (as in FIG. 10c). For lower voltage applications, the p region (eg, the floating p region of FIG. 2 and the p strip of FIG. 8) need not extend deep into the epitaxial region. This is because the device is not required to meet a high breakdown voltage and also to minimize its contribution to the p-region-output capacitance.

上述したさまざまな実施形態のトレンチ構造は、従来のDMOSセルのゲート構造と組みあわせて示されているが、本発明は、それに限定されない。これらのトレンチ構造が組み合わせられ得る他のゲート構造の二つの例を図11および図12に示す。これらの二つのセル構造は、低いゲート−ドレイン容量の利点を有し、トレンチ構造の低い出力容量と組み合わせると、高周波用途に対して特に適したパワーデバイスを生じる。   Although the trench structures of the various embodiments described above are shown in combination with the gate structure of a conventional DMOS cell, the present invention is not limited thereto. Two examples of other gate structures that can be combined with these trench structures are shown in FIGS. These two cell structures have the advantage of low gate-drain capacitance, and when combined with the low output capacitance of the trench structure yields a power device that is particularly suitable for high frequency applications.

図11の構造は、ドリフト領域の表面上に伸びたゲートの実質的部分が削除されている点を除いて、図8と同様である。したがって、ゲート−ドレイン容量は、ゲートの削除された部分に対応する量だけ減少している。図12の構造において、図8のトレンチ構造は、従来のUMOSセルのゲート構造と組み合わせられている。したがって、本発明によるトレンチ構造の低い出力容量および向上した熱性能を保持したまま、UMOSセルの利点(例えば、低いオン抵抗)が得られる。図12の構造がより低い電圧(例えば、30−40Vの範囲)の用途を意図されているある実施形態において、pストリップ1208a,bの深さは比較的浅い(例えば、1.5μmから3μmの範囲)。   The structure of FIG. 11 is similar to FIG. 8 except that a substantial portion of the gate extending on the surface of the drift region has been deleted. Thus, the gate-drain capacitance is reduced by an amount corresponding to the removed portion of the gate. In the structure of FIG. 12, the trench structure of FIG. 8 is combined with the gate structure of a conventional UMOS cell. Thus, the advantages of UMOS cells (eg, low on-resistance) are obtained while retaining the low output capacity and improved thermal performance of the trench structure according to the present invention. In certain embodiments where the structure of FIG. 12 is intended for lower voltage applications (eg, in the range of 30-40V), the depth of p-strips 1208a, b is relatively shallow (eg, 1.5 μm to 3 μm). range).

図11および図12のゲート構造または任意の他のゲート構造を、上述したさまざまなトレンチ構造と組み合わせることは、この開示をみた当業者には明らかである。   It will be apparent to those skilled in the art, upon reviewing this disclosure, that the gate structure of FIGS. 11 and 12 or any other gate structure may be combined with the various trench structures described above.

上記実施形態において、絶縁充填トレンチに沿って配置された抵抗性素子によって可能になる垂直電荷制御により、セルが、デバイスの電気的特性に影響を与えることなく、横方向に間隔的に離れることが可能になる。さらに離れたセルにより、各セルによって発生された熱は大きな領域にわたって分散され、近接したセル間での熱の相互作用が生じにくい。それにより、デバイスの温度がより低くなる。   In the above embodiment, the vertical charge control enabled by the resistive elements disposed along the insulation-filled trenches allows the cells to be spaced apart laterally without affecting the electrical characteristics of the device. It becomes possible. Furthermore, the distant cells dissipate the heat generated by each cell over a large area, making it difficult for heat to interact between adjacent cells. Thereby, the temperature of the device is lower.

上記の実施形態は、ダイの下部側面に沿って配置されるべきドレインを示したが、本発明はこれに限定されない。上記セル構造のそれぞれは、エピタキシャル領域とその下の高ドープ基板領域との間の界面に沿って伸びた高ドープn型埋め込み層を含むことによって、擬似的な垂直導電構造になるように、改良され得る。便宜のよい位置において、埋め込み層は、デバイスのドレイン端子を形成するように接触され得る上部表面まで垂直に伸びている。これらの実施形態において、基板領域は、基板領域は、MOSFETの用途に応じて、n型であってもよいし、p型であってもよい。   Although the above embodiments have shown the drain to be placed along the lower side of the die, the present invention is not so limited. Each of the above cell structures is modified to be a pseudo vertical conductive structure by including a highly doped n-type buried layer extending along the interface between the epitaxial region and the underlying highly doped substrate region. Can be done. In a convenient location, the buried layer extends vertically to the top surface that can be contacted to form the drain terminal of the device. In these embodiments, the substrate region may be n-type or p-type depending on the application of the MOSFET.

上述したように、個々のセルのブレークダウン電圧以上のブレークダウン電圧を備えたエッジ終端構造が、高いデバイスブレークダウン電圧を得るために必要とされている。図8の構造の場合において、シミュレーションの結果は、トレンチ804bと同様のトレンチ構造を有するデバイスの外縁において終端した結果、外側トレンチの外側において上部表面までの電界遷移に起因してより高い電場を生じることを示す。図8のセル構造と同じ、または、より高いブレークダウン電圧を得るエッジ終端構造が図13に示される。   As described above, an edge termination structure with a breakdown voltage equal to or higher than the breakdown voltage of individual cells is required to obtain a high device breakdown voltage. In the case of the structure of FIG. 8, the simulation results terminate at the outer edge of a device having a trench structure similar to the trench 804b, resulting in a higher electric field due to field transitions to the top surface outside the outer trench. It shows that. An edge termination structure that obtains the same or higher breakdown voltage as the cell structure of FIG. 8 is shown in FIG.

図13において、外側の二つのトレンチ1306b、1306cの間のドリフト領域上のアクティブゲートが取り除かれ、これらの外側の二つのトレンチの間のドリフト領域の間隔Ltが、セル構造におけるドリフト領域の間隔Lcよりも小さくなるまで減少され得る。しかしながら、アクティブゲートは、Ltの間隔を得ることがその除去のために必要とされない場合、残ったままであり得る。外側pストリップ1308dはバイアスされず(すなわち、フローティングされ)、所望な場合、取り除かれてもよい。従来の電界プレート構造1310は、オプションとして図13に含まれている。図13の終端構造は、(a)外側トレンチ1306c内で終端した空乏領域を生じ、それにより、トレンチ1306cの外側において電界を減少させ、(b)外側のトレンチ1306cの内部の電界は、空乏領域をドリフト領域に押し込む短いLt間隔に起因して減少される。   In FIG. 13, the active gate on the drift region between the outer two trenches 1306b and 1306c is removed, and the drift region spacing Lt between these two outer trenches is the drift region spacing Lc in the cell structure. Can be reduced to less than. However, the active gate may remain if obtaining an interval of Lt is not required for its removal. The outer p-strip 1308d is not biased (ie, floated) and may be removed if desired. A conventional field plate structure 1310 is optionally included in FIG. The termination structure of FIG. 13 results in (a) a depletion region terminated in the outer trench 1306c, thereby reducing the electric field outside the trench 1306c, and (b) the electric field inside the outer trench 1306c is reduced to the depletion region. Is reduced due to the short Lt interval that pushes into the drift region.

別の実施形態において、間隔Ltと間隔Lcが等しい状態で、トレンチ1306bおよび1306cとの間に、ゲート構造が含まれる。この実施形態において、トレンチ1306bとトレンチ1306cとの間のゲート構造のすぐ右のpストリップ(すなわち、トレンチ1306cの左側面に沿ったストリップに対応したpストリップ)はソースに接続されておらず、したがって、フローティングしている。   In another embodiment, a gate structure is included between trenches 1306b and 1306c with spacing Lt and spacing Lc equal. In this embodiment, the p-strip immediately to the right of the gate structure between trench 1306b and trench 1306c (ie, the p-strip corresponding to the strip along the left side of trench 1306c) is not connected to the source, and thus Floating.

図13の実施形態の他の変更も可能である。例えば、フローティング保護環は、電界プレート構造1310があっても無くても、トレンチ1306cの外側において用いられ得る。セルトレンチ1306a,bおよび終端トレンチ1306cは、図8のセルトレンチよりも狭いように示されているが、トレンチ1306a,b,cは、図8のように広がっていてもよい。さらに、終端トレンチ1306cの幅Wtは、所望な場合に、トレンチ1306a,bのセルとは異なるように、設計されてもよい。   Other modifications of the embodiment of FIG. 13 are possible. For example, a floating guard ring can be used outside the trench 1306c with or without the field plate structure 1310. Although the cell trenches 1306a, b and the termination trench 1306c are shown to be narrower than the cell trench of FIG. 8, the trenches 1306a, b, c may extend as shown in FIG. Further, the width Wt of the termination trench 1306c may be designed to be different from the cells of the trenches 1306a, b if desired.

図14は、図8に示されたセル構造と組み合わせられた別の終端構造を示す断面図である。示されるように、終端構造は、その側壁および下部に沿って絶縁層1410の内側を覆う終端トレンチ1408を含む。(例えば、ドープされたポリシリコンからの)電界プレート1406は、トレンチ1408内の絶縁層1410上に設けられ、その表面上に横方向に、アクティブ領域とは離れて、伸びている。   14 is a cross-sectional view showing another termination structure combined with the cell structure shown in FIG. As shown, the termination structure includes a termination trench 1408 covering the inside of the insulating layer 1410 along its sidewalls and bottom. A field plate 1406 (eg, from doped polysilicon) is provided on the insulating layer 1410 in the trench 1408 and extends laterally on its surface away from the active region.

上述した終端構造は、図8のセル構造と組み合わせられて示されているが、これらおよび他の公知の終端構造を、上記のセル構造のいずれかと組み合わせてもよい。   Although the termination structure described above is shown in combination with the cell structure of FIG. 8, these and other known termination structures may be combined with any of the cell structures described above.

上記記載が本発明の実施形態の完結した記載であるが、さまさまな代替物、改変物および均等物を用いることが可能である。例えば、上述したさまざまな実施形態は、nチャンネルパワーMOSFETである。等価なpチャンネルMOSFETの設計は、上記教示の観点から当業者には明らかである。さらに、ボディ抵抗を減らし、ソースへの突抜け現象を防ぐように、図2の構造のp+領域210a,bと同様なp+領域が本明細書で記載した他の構造のボディ領域に追加されてもよい。また、断面図は、異なる構造における様々な領域を示すことを意図しており、セルアレイのレイアウトまたは他の構造的局面を必ずしも限定しない。したがって、本発明の範囲は、上記記載を参考にして判断されるべきではなく、添付の特許請求の範囲をそれらの均等物の全範囲とともに参考にして判断されるべきである。   While the above is a complete description of embodiments of the invention, various alternatives, modifications, and equivalents may be used. For example, the various embodiments described above are n-channel power MOSFETs. Equivalent p-channel MOSFET designs will be apparent to those skilled in the art in view of the above teachings. In addition, p + regions similar to the p + regions 210a and 210b of the structure of FIG. 2 are added to the body regions of other structures described herein to reduce body resistance and prevent source penetration. Also good. Also, the cross-sectional views are intended to show various regions in different structures and do not necessarily limit the layout of the cell array or other structural aspects. The scope of the invention should, therefore, be determined not with reference to the above description, but instead should be determined with reference to the appended claims along with their full scope of equivalents.

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。   As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention.

(要約)
本発明のある実施形態によると、MOSFETは、間にドリフト領域を形成するように第1の半導体領域に横方向に沿って間隔を空ける少なくとも2つの絶縁体が充填されたトレンチ領域と、2つの絶縁体が充填されたトレンチ領域のそれぞれの外周に沿って配置される少なくとも1つの抵抗素子とを含む。ドリフト領域の幅に対する絶縁体が充填されたトレンチ領域のそれぞれの幅の比は、MOSFETの出力容量が最小化されるように調整される。
(wrap up)
According to an embodiment of the present invention, a MOSFET comprises a trench region filled with at least two insulators spaced laterally in a first semiconductor region to form a drift region therebetween, And at least one resistive element disposed along the outer periphery of each of the trench regions filled with the insulator. The ratio of the width of each trench region filled with insulator to the width of the drift region is adjusted so that the output capacitance of the MOSFET is minimized.

図1は、公知のnチャネルDMOSトランジスタのセルアレイの断面図を示す。FIG. 1 shows a cross-sectional view of a known n-channel DMOS transistor cell array. 図2は、本発明の1つの実施形態によるフローティングp領域を有するセルアレイの断面図を示す。FIG. 2 illustrates a cross-sectional view of a cell array having a floating p region according to one embodiment of the present invention. 図3(1a)は、図2の構造を形成する処理ステップの例示的なセットを示す断面図である。FIG. 3 (1a) is a cross-sectional view illustrating an exemplary set of processing steps to form the structure of FIG. 図3(1b)は、図2の構造を形成する処理ステップの例示的なセットを示す断面図である。FIG. 3 (1b) is a cross-sectional view illustrating an exemplary set of processing steps to form the structure of FIG. 図3(1c)は、図2の構造を形成する処理ステップの例示的なセットを示す断面図である。FIG. 3 (1c) is a cross-sectional view illustrating an exemplary set of processing steps to form the structure of FIG. 図3(1d)は、図2の構造を形成する処理ステップの例示的なセットを示す断面図である。FIG. 3 (1d) is a cross-sectional view illustrating an exemplary set of processing steps to form the structure of FIG. 図3(1e)は、図2の構造を形成する処理ステップの例示的なセットを示す断面図である。FIG. 3 (1e) is a cross-sectional view illustrating an exemplary set of processing steps to form the structure of FIG. 図3(2a)は、図2の構造を形成する別の例示的なプロセスステップを示す断面図である。FIG. 3 (2a) is a cross-sectional view illustrating another exemplary process step for forming the structure of FIG. 図3(2b)は、図2の構造を形成する別の例示的なプロセスステップを示す断面図である。FIG. 3 (2b) is a cross-sectional view illustrating another exemplary process step for forming the structure of FIG. 図3(2c)は、図2の構造を形成する別の例示的なプロセスステップを示す断面図である。FIG. 3 (2c) is a cross-sectional view illustrating another exemplary process step for forming the structure of FIG. 図4は、本発明の別の実施形態による、細長いフローティングp領域を有するセルアレイの断面図を示す。FIG. 4 shows a cross-sectional view of a cell array having an elongated floating p-region according to another embodiment of the present invention. 図5は、本発明のさらに別の実施形態による、幅広い絶縁体充填トレンチを有するセルアレイの断面図を示す。FIG. 5 illustrates a cross-sectional view of a cell array having a wide insulator filled trench according to yet another embodiment of the present invention. 図6は、本発明の別の実施形態による、外周に沿って薄いp層を有する絶縁体充填トレンチを有するセルアレイの断面図を示す。FIG. 6 shows a cross-sectional view of a cell array having an insulator filled trench with a thin p layer along the periphery, according to another embodiment of the present invention. 図7は、幅広いトレンチを有するセルアレイの断面図を示す。FIG. 7 shows a cross-sectional view of a cell array having a wide trench. 図8は、本発明の別の実施形態による、トレンチの側壁に沿ってpストリップを有するセルアレイの断面図を示す。FIG. 8 illustrates a cross-sectional view of a cell array having p strips along the sidewalls of the trench, according to another embodiment of the present invention. 図9aは、図8の構造を形成するプロセスステップの例示的なセットを示す断面図である。FIG. 9a is a cross-sectional view illustrating an exemplary set of process steps to form the structure of FIG. 図9bは、図8の構造を形成するプロセスステップの例示的なセットを示す断面図である。FIG. 9b is a cross-sectional view illustrating an exemplary set of process steps to form the structure of FIG. 図9cは、図8の構造を形成するプロセスステップの例示的なセットを示す断面図である。FIG. 9c is a cross-sectional view illustrating an exemplary set of process steps to form the structure of FIG. 図10aは、本発明の第3の実施形態による、トレンチの側壁に沿って半絶縁材料のストリップを有するセルアレイの断面図を示す。FIG. 10a shows a cross-sectional view of a cell array with a strip of semi-insulating material along the sidewalls of the trench according to a third embodiment of the present invention. 図10bは、本発明の第3の実施形態による、トレンチの側壁に沿って半絶縁材料のストリップを有するセルアレイの断面図を示す。FIG. 10b shows a cross-sectional view of a cell array with a strip of semi-insulating material along the trench sidewalls according to a third embodiment of the present invention. 図10cは、本発明の第3の実施形態による、トレンチの側壁に沿って半絶縁材料のストリップを有するセルアレイの断面図を示す。FIG. 10c shows a cross-sectional view of a cell array having a strip of semi-insulating material along the sidewalls of the trench according to a third embodiment of the present invention. 図11は、セルアレイの断面図を示す。この断面図では、図8で示されるトレンチ構造が、図8で示されるトレンチ構造とは異なるゲート構造と結合している。FIG. 11 shows a cross-sectional view of the cell array. In this cross-sectional view, the trench structure shown in FIG. 8 is coupled to a gate structure different from the trench structure shown in FIG. 図12は、セルアレイの断面図を示す。この断面図では、図8に示されるトレンチ構造がさらなる別のゲート構造と結合している。FIG. 12 shows a cross-sectional view of the cell array. In this cross-sectional view, the trench structure shown in FIG. 8 is combined with yet another gate structure. 図13は、本発明の1つの実施形態によるエッジ終端構造の断面図を示す。FIG. 13 illustrates a cross-sectional view of an edge termination structure according to one embodiment of the present invention. 図14は、本発明の別の実施形態による別のエッジ終端構造の断面図を示す。FIG. 14 shows a cross-sectional view of another edge termination structure according to another embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

200 高ドープ領域
202 エピタキシャル領域
203 ドレイン端末
204a,b トレンチ領域
205 ゲート端末
206a,b フローティングp領域
207 ソース端末
208a,b ボディ領域
209 ドリフト領域
210 p+領域
212a,b ソース領域
214 ゲート酸化物
216 ゲート
218 金属層
200 Highly doped region 202 Epitaxial region 203 Drain terminal 204a, b Trench region 205 Gate terminal 206a, b Floating p region 207 Source terminal 208a, b Body region 209 Drift region 210 p + region 212a, b Source region 214 Gate oxide 216 Gate 218 Metal layer

Claims (71)

MOSFETであって、
間にドリフト領域を形成するように第1の半導体領域の横方向に間隔が空けられた少なくとも2つの絶縁体で充填されたトレンチ領域と、
該2つの絶縁体で充填されたトレンチ領域のそれぞれの外周に沿って配置される少なくとも1つの抵抗素子と
を含み、
該ドリフト領域の幅に対する該絶縁体で充填されたトレンチ領域のそれぞれの幅の比は、該MOSFETの出力容量が最小化されるように調整される、MOSFET。
MOSFET,
A trench region filled with at least two insulators spaced laterally of the first semiconductor region to form a drift region therebetween;
And at least one resistive element disposed along the outer periphery of each of the two insulator filled trench regions;
The ratio of the width of each trench region filled with the insulator to the width of the drift region is adjusted so that the output capacitance of the MOSFET is minimized.
MOSFETであって、
第1の表面を有する第1の半導体領域と、
該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第1のトレンチ領域と、
該第1のトレンチ領域の側壁に沿った少なくとも1つのフローティング不連続領域と
を含む、MOSFET。
MOSFET,
A first semiconductor region having a first surface;
A first trench region extending from the first surface to the first semiconductor region;
And at least one floating discontinuous region along the sidewall of the first trench region.
MOSFETであって、
第1の表面を有する第1の半導体領域と、
該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第1のトレンチ領域と、
該第1のトレンチ領域の側壁に沿った第1の複数の領域と
を含む、MOSFET。
MOSFET,
A first semiconductor region having a first surface;
A first trench region extending from the first surface to the first semiconductor region;
A first plurality of regions along a sidewall of the first trench region.
前記第1の複数の領域は、前記MOSFETの動作モードの間に前記第1の半導体領域に形成される空乏領域が、前記第1の表面から離れた該第1の半導体領域へと延びるように、前記第1のトレンチ領域の外壁に沿って間隔が空けられる、請求項3に記載のMOSFET。 The first plurality of regions are such that a depletion region formed in the first semiconductor region during the operation mode of the MOSFET extends to the first semiconductor region away from the first surface. The MOSFET of claim 3, wherein the MOSFET is spaced along an outer wall of the first trench region. 前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びるボディ領域であって、該ボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、ボディ領域と、
該ボディ領域のソース領域であって、該ソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、ソース領域と、
該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域と、
該ボディ領域の一部の間に延びる該第2のトレンチ領域のゲートであって、該ゲートは、該第1の表面に垂直に延びるチャネル領域が該ソースと該第1の半導体領域との間の該ボディ領域に形成されるように、該ソースおよび該第1の半導体領域の上に重なる、ゲートと
をさらに含む、請求項3に記載のMOSFET。
A body region extending from the first surface to the first semiconductor region, the body region having a conductivity type opposite to a conductivity type of the first semiconductor region;
A source region of the body region, the source region having the same conductivity type as the first semiconductor region;
A second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region;
A gate of the second trench region extending between a portion of the body region, the gate having a channel region extending perpendicular to the first surface between the source and the first semiconductor region; The MOSFET of claim 3, further comprising: a gate overlying the source and the first semiconductor region so as to be formed in the body region.
それぞれ前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第1および第2のボディ領域であって、該第1のボディ領域は、間にJFET領域を形成するように該第2のボディ領域から横方向に沿って間隔が空けられ、該第1および第2のボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、第1および第2のボディ領域と、
それぞれ該第1および第2のボディ領域における第1および第2のソース領域であって、該第1および第2のソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、第1および第2のソース領域と
をさらに含む、請求項3に記載のMOSFET。
First and second body regions each extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the first body region forms a JFET region therebetween. First and second body regions spaced laterally from the region, the first and second body regions having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region;
First and second source regions in the first and second body regions, respectively, wherein the first and second source regions have the same conductivity type as the first semiconductor region, The MOSFET according to claim 3, further comprising: a second source region.
前記JFET領域ならびに前記第1および第2のボディ領域の一部の上に延びるが、該JFET領域ならびに該第1および第2のボディ領域の一部から絶縁されるゲートであって、該ゲートは、チャネル領域が、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および該第2のボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って形成されるように、該第1および該第2のソース領域の上に重なる、ゲートをさらに含む、請求項6に記載のMOSFET。 A gate extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions, but insulated from the JFET region and a portion of the first and second body regions, the gate comprising: The first and second sources such that a channel region is formed along the respective body surface of the first and second body regions between the corresponding source and the JFET region. The MOSFET of claim 6 further comprising a gate overlying the region. 前記第1および第2のボディ領域のそれぞれの上に延びるが、該第1および第2のボディ領域から絶縁されるゲートであって、チャネル領域は、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および第2のボディ領域のそれぞれの表面に沿って形成され、該ゲートは、該第1のボディ領域と該第2のボディ領域との間の該JFET領域の表面にわたって不連続である、ゲートをさらに含む、請求項6に記載のMOSFET。 A gate extending over each of the first and second body regions but insulated from the first and second body regions, wherein the channel region is between the corresponding source and the JFET region And the gate is discontinuous across the surface of the JFET region between the first body region and the second body region. The MOSFET of claim 6 further comprising a gate. 前記第1のボディ領域の上に延びるが、該第1のボディ領域から絶縁される第1のゲートであって、該第1のゲートは、第1のチャネル領域が、前記第1のソースとJFET領域との間の該第1のボディ領域の表面に沿って形成されるように、該第1のソースおよびJFET領域のそれぞれの上に重なる、第1のゲートと、
前記第2のボディ領域の上に延びるが、該第2のボディ領域から絶縁される第2のゲートであって、該第2のゲートは、第2のチャネル領域が、該第1のソースとJFET領域との間の該第1のボディ領域の表面に沿って形成されるように、前記第1のソースおよびJFET領域のそれぞれの上に重なる、第2のゲートと
をさらに含む、請求項6に記載のMOSFET。
A first gate extending over the first body region but insulated from the first body region, the first gate having a first channel region and the first source; A first gate overlying each of the first source and JFET regions, so as to be formed along the surface of the first body region between the JFET regions;
A second gate extending over the second body region but insulated from the second body region, wherein the second gate has a second channel region and the first source; And a second gate overlying each of the first source and JFET regions so as to be formed along a surface of the first body region between the JFET regions. MOSFET.
前記第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域であって、該第1の半導体領域は、該第2の半導体領域の上にあり、かつ、接触し、該第2の半導体領域は、ドレイン接触領域を形成する、第2の半導体領域をさらに含む、請求項6に記載のMOSFET。 A second semiconductor region of the same conductivity type as the first semiconductor region, the first semiconductor region being on and in contact with the second semiconductor region; The MOSFET of claim 6 further comprising a second semiconductor region forming a drain contact region. 前記第1のトレンチ領域は、絶縁材料で充填される、請求項3に記載のMOSFET。 The MOSFET of claim 3, wherein the first trench region is filled with an insulating material. 前記第1の半導体領域は、前記第1の複数の領域の導電型と反対の導電型を有する、請求項3に記載のMOSFET。 4. The MOSFET according to claim 3, wherein the first semiconductor region has a conductivity type opposite to a conductivity type of the first plurality of regions. 前記第1の複数の領域は、不連続フローティング領域である、請求項3に記載のMOSFET。 The MOSFET of claim 3, wherein the first plurality of regions are discontinuous floating regions. 前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域であって、該第2のトレンチ領域は、間にドリフト領域を形成するように該第1のトレンチ領域から横方向に沿って間隔が空けられ、該第1および該第2のトレンチ領域は、実質的に絶縁材料で充填される、第2のトレンチ領域と、
該第2のトレンチ領域の外部の側壁に沿った第2の複数の領域と
をさらに含む、請求項3に記載のMOSFET。
A second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, the second trench region laterally extending from the first trench region to form a drift region therebetween A second trench region spaced apart along and wherein the first and second trench regions are substantially filled with an insulating material;
The MOSFET according to claim 3, further comprising: a second plurality of regions along a side wall outside the second trench region.
前記第1および第2のトレンチ領域のそれぞれの体積は、前記ドリフト領域の体積の4分の1より大きい、請求項14に記載のMOSFET。 The MOSFET of claim 14, wherein the volume of each of the first and second trench regions is greater than a quarter of the volume of the drift region. 前記トレンチ領域と前記第1の複数の領域の1つを組み合わせた幅は、前記第1および第2の複数の領域の隣接する領域の間の距離の4分の1より大きい、請求項14に記載のMOSFET。 The combined width of the trench region and one of the first plurality of regions is greater than a quarter of the distance between adjacent regions of the first and second regions. The MOSFET described. 終端構造をさらに含む請求項3に記載のMOSFETであって、該終端構造は、
前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる終端トレンチ領域であって、該終端トレンチは、半絶縁材料で充填され、該半絶縁材料は、該第1の半導体領域から絶縁される、終端トレンチ領域
を含む、MOSFET。
The MOSFET of claim 3, further comprising a termination structure, wherein the termination structure comprises:
A termination trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the termination trench is filled with a semi-insulating material, and the semi-insulating material is insulated from the first semiconductor region. A MOSFET including a termination trench region.
前記終端トレンチ領域は、前記MOSFETの動作モードの間に、該終端トレンチ領域と前記第1のトレンチ領域との間の領域に実質的に均一な電界が得られるように、該第1のトレンチ領域から横方向に沿って間隔が空けられる、請求項17に記載のMOSFET。 The termination trench region includes a first trench region such that a substantially uniform electric field is obtained in a region between the termination trench region and the first trench region during an operation mode of the MOSFET. The MOSFET of claim 17, wherein the MOSFET is spaced laterally from the side. 前記半絶縁材料は、前記MOSFETの動作モードの間に、前記第1の表面の上に延びる該半絶縁材料の一部の下の前記半導体領域の電界が実質的に低減されるように、前記第1のトレンチ領域から離れる方向に該第1の表面の上に延びる、請求項17に記載のMOSFET。 The semi-insulating material is such that the electric field of the semiconductor region under the portion of the semi-insulating material extending over the first surface is substantially reduced during the mode of operation of the MOSFET. The MOSFET of claim 17 extending over the first surface in a direction away from the first trench region. 終端構造をさらに含む請求項3に記載のMOSFETであって、該終端構造は、
前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる絶縁体が充填された終端トレンチ領域であって、該終端トレンチ領域は、該MOSFETの動作モードの間に、該終端トレンチ領域と前記第1のトレンチ領域との間の領域に、実質的に均一な電界が得られるように、前記第1のトレンチ領域から横方向に沿って間隔が空けられた、終端トレンチ領域
を含む、MOSFET。
The MOSFET of claim 3, further comprising a termination structure, wherein the termination structure comprises:
A termination trench region filled with an insulator extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the termination trench region and the termination trench region and the first trench region during an operation mode of the MOSFET; A MOSFET comprising a termination trench region spaced laterally from the first trench region so that a substantially uniform electric field is obtained in a region between the first trench region and the first trench region.
前記終端トレンチ領域の側壁に沿った複数のフローティング領域をさらに含む、請求項20に記載のMOSFET。 The MOSFET of claim 20 further comprising a plurality of floating regions along a sidewall of the termination trench region. 第1の表面を有する第1の半導体領域と、
それぞれ該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域であって、該第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域は、それぞれ該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型のシリコンの外側の層を有する、第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域と
を含み、
該第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域が、該第1の半導体領域において間にドリフト領域を形成するように間隔を空けられ、該第1および第2のトレンチ領域のそれぞれの体積は、該ドリフト領域の体積の4分の1よりも大きい、MOSFET。
A first semiconductor region having a first surface;
Trench regions filled with first and second insulators respectively extending from the first surface to the first semiconductor region, the trench regions filled with the first and second insulators, A trench region filled with first and second insulators each having an outer layer of silicon of a conductivity type opposite to the conductivity type of the first semiconductor region;
Trench regions filled with the first and second insulators are spaced apart to form a drift region therebetween in the first semiconductor region, and each of the first and second trench regions MOSFET whose volume is greater than one quarter of the volume of the drift region.
前記シリコンの外側の層は、前記MOSFETの動作モードの間に前記第1の半導体領域に形成される空乏領域が、前記第1の表面から離れた該第1の半導体領域へと延びるように、低ドープシリコンである、請求項22に記載のMOSFET。 The outer layer of silicon is such that a depletion region formed in the first semiconductor region during the operation mode of the MOSFET extends to the first semiconductor region away from the first surface. 23. The MOSFET of claim 22 that is lightly doped silicon. 前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びるボディ領域であって、該ボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、ボディ領域と、
該ボディ領域のソース領域であって、該ソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、ソース領域と、
該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域と、
該ボディ領域の一部の間に延びる該第2のトレンチ領域のゲートであって、該ゲートは、該第1の表面に垂直に延びるチャネル領域が該ソースと該第1の半導体領域との間の該ボディ領域に形成されるように、該ソースおよび該第1の半導体領域の上に重なる、ゲートと
をさらに含む、請求項22に記載のMOSFET。
A body region extending from the first surface to the first semiconductor region, the body region having a conductivity type opposite to a conductivity type of the first semiconductor region;
A source region of the body region, the source region having the same conductivity type as the first semiconductor region;
A second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region;
A gate of the second trench region extending between a portion of the body region, the gate having a channel region extending perpendicular to the first surface between the source and the first semiconductor region; 23. The MOSFET of claim 22 further comprising: a gate overlying the source and the first semiconductor region as formed in the body region of the gate.
それぞれ前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第1および第2のボディ領域であって、該第1のボディ領域は、間にJFET領域を形成するように該第2のボディ領域から横方向に沿って間隔が空けられ、該第1および第2のボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、第1および第2のボディ領域と、
それぞれ該第1および第2のボディ領域における第1および第2のソース領域であって、該第1および第2のソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、第1および第2のソース領域と
をさらに含む、請求項22に記載のMOSFET。
First and second body regions each extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the first body region forms a JFET region therebetween. First and second body regions spaced laterally from the region, the first and second body regions having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region;
First and second source regions in the first and second body regions, respectively, wherein the first and second source regions have the same conductivity type as the first semiconductor region, The MOSFET of claim 22 further comprising: a second source region.
前記JFET領域ならびに前記第1および第2のボディ領域の一部の上に延びるが、該JFET領域ならびに該第1および第2のボディ領域の一部から絶縁されるゲートであって、該ゲートは、チャネル領域が、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および該第2のボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って形成されるように、該第1および該第2のソース領域の上に重なる、ゲートをさらに含む、請求項25に記載のMOSFET。 A gate extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions, but insulated from the JFET region and a portion of the first and second body regions, the gate comprising: The first and second sources such that a channel region is formed along the respective body surface of the first and second body regions between the corresponding source and the JFET region. 26. The MOSFET of claim 25 further comprising a gate overlying the region. 前記第1および第2のボディ領域のそれぞれの上に延びるが、該第1および第2のボディ領域から絶縁されるゲートであって、チャネル領域は、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および第2のボディ領域のそれぞれの表面に沿って形成され、該ゲートは、該第1のボディ領域と該第2のボディ領域との間の該JFET領域の表面にわたって不連続である、ゲートをさらに含む、請求項25に記載のMOSFET。 A gate extending over each of the first and second body regions but insulated from the first and second body regions, wherein the channel region is between the corresponding source and the JFET region And the gate is discontinuous across the surface of the JFET region between the first body region and the second body region. 26. The MOSFET of claim 25 further comprising a gate. 基板の上の第1の半導体領域であって、該第1の半導体領域は、第1の表面を有する、該第1の半導体領域と、
それぞれ該第1の表面から該第1の半導体領域内の所定の深さまで延びる第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域であって、該第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域はそれぞれ、該絶縁体が充填されたトレンチ領域の底面に沿って不連続となるドープシリコン材料の外側の層を有することにより、該絶縁体が充填されたトレンチ領域の底面に沿った該絶縁体材料は、該第1の半導体領域に直接接触し、該シリコン材料の外側の層は、該第1の半導体領域の導電型の反対の導電型である、第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域と
を含む、MOSFET。
A first semiconductor region on a substrate, the first semiconductor region having a first surface; and
Trench regions filled with first and second insulators each extending from the first surface to a predetermined depth within the first semiconductor region, the trench regions being filled with the first and second insulators Each trench region has an outer layer of doped silicon material that is discontinuous along the bottom surface of the trench region filled with the insulator, thereby providing a bottom surface of the trench region filled with the insulator. The insulator material is in direct contact with the first semiconductor region and the outer layer of the silicon material is of a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region. And a trench region filled with a body.
前記第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域は、前記第1の半導体領域において間にドリフト領域を形成するように間隔を空けられ、該第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域のそれぞれの体積は、該ドリフト領域の体積の4分の1より大きい、請求項28に記載のMOSFET。 The trench regions filled with the first and second insulators are spaced apart to form a drift region therebetween in the first semiconductor region, and are filled with the first and second insulators. 29. The MOSFET of claim 28, wherein the volume of each trench region is greater than one quarter of the volume of the drift region. 前記第1および第2の絶縁体が充填されたトレンチ領域のそれぞれのドープシリコンの外側の層は、前記MOSFETの動作モードの間に前記第1の半導体領域に形成される空乏領域が、前記第1の表面から離れた該第1の半導体領域へとさらに延びるように、低ドープシリコンである、請求項28に記載のMOSFET。 Each of the doped silicon outer layers of the trench region filled with the first and second insulators has a depletion region formed in the first semiconductor region during the operation mode of the MOSFET. 29. The MOSFET of claim 28, wherein the MOSFET is lightly doped silicon so as to extend further to the first semiconductor region away from the surface of the first. 前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びるボディ領域であって、該ボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、ボディ領域と、
該ボディ領域のソース領域であって、該ソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、ソース領域と、
該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域と、
該ボディ領域の一部の間に延びる該第2のトレンチ領域のゲートであって、該ゲートは、該第1の表面に垂直に延びるチャネル領域が該ソースと該第1の半導体領域との間の該ボディ領域に形成されるように、該ソースおよび該第1の半導体領域の上に重なる、ゲートと
をさらに含む、請求項28に記載のMOSFET。
A body region extending from the first surface to the first semiconductor region, the body region having a conductivity type opposite to a conductivity type of the first semiconductor region;
A source region of the body region, the source region having the same conductivity type as the first semiconductor region;
A second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region;
A gate of the second trench region extending between a portion of the body region, the gate having a channel region extending perpendicular to the first surface between the source and the first semiconductor region; 30. The MOSFET of claim 28, further comprising: a gate overlying the source and the first semiconductor region so as to be formed in the body region.
それぞれ前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第1および第2のボディ領域であって、該第1のボディ領域は、間にJFET領域を形成するように該第2のボディ領域から横方向に沿って間隔が空けられ、該第1および第2のボディ領域は、該第1の半導体領域の導電型と反対の導電型である、第1および第2のボディ領域と、
それぞれ該第1および第2のボディ領域における第1および第2のソース領域であって、該第1および第2のソース領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型である、第1および第2のソース領域と
をさらに含む、請求項28に記載のMOSFET。
First and second body regions each extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the first body region forms a JFET region therebetween. First and second body regions spaced laterally from the region, the first and second body regions having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region;
First and second source regions in the first and second body regions, respectively, wherein the first and second source regions have the same conductivity type as the first semiconductor region, The MOSFET of claim 28, further comprising: a second source region.
前記JFET領域ならびに前記第1および第2のボディ領域の一部の上に延びるが、該JFET領域ならびに該第1および第2のボディ領域の一部から絶縁されるゲートであって、該ゲートは、チャネル領域が、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および該第2のボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って形成されるように、該第1および該第2のソース領域の上に重なる、ゲートをさらに含む、請求項32に記載のMOSFET。 A gate extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions, but insulated from the JFET region and a portion of the first and second body regions, the gate comprising: The first and second sources such that a channel region is formed along the respective body surface of the first and second body regions between the corresponding source and the JFET region. The MOSFET of claim 32 further comprising a gate overlying the region. 前記第1および第2のボディ領域のそれぞれの上に延びるが、該第1および第2のボディ領域から絶縁されるゲートであって、チャネル領域は、前記対応するソースと該JFET領域との間の該第1および第2のボディ領域のそれぞれの表面に沿って形成され、該ゲートは、該第1のボディ領域と該第2のボディ領域との間の該JFET領域の表面にわたって不連続である、ゲートをさらに含む、請求項32に記載のMOSFET。 A gate extending over each of the first and second body regions but insulated from the first and second body regions, wherein the channel region is between the corresponding source and the JFET region And the gate is discontinuous across the surface of the JFET region between the first body region and the second body region. The MOSFET of claim 32 further comprising a gate. 終端構造をさらに含む請求項28に記載のMOSFETであって、該終端構造は、
前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる終端トレンチ領域であって、該終端トレンチは、半絶縁材料で充填され、該半絶縁材料は、該第1の半導体領域から絶縁される、終端トレンチ領域
を含む、MOSFET。
30. The MOSFET of claim 28 further comprising a termination structure, the termination structure comprising:
A termination trench region extending from the first surface to the first semiconductor region, wherein the termination trench is filled with a semi-insulating material, and the semi-insulating material is insulated from the first semiconductor region. A MOSFET including a termination trench region.
前記終端トレンチ領域は、前記MOSFETの動作モードの間に、該終端トレンチ領域と前記第1および第2のトレンチ領域との間の領域に実質的に均一な電界が得られるように、該第1および第2のトレンチ領域から横方向に沿って間隔が空けられ、請求項35に記載のMOSFET。 The termination trench region is configured to provide a substantially uniform electric field in a region between the termination trench region and the first and second trench regions during the operation mode of the MOSFET. 36. The MOSFET of claim 35, wherein the MOSFET is spaced laterally from the second trench region. 前記MOSFETの動作モード中、前記第1の表面上で延びる前記半絶縁材料の一部の下の前記第1の半導体領域における電界が実質的に低減されるように、該半絶縁材料は、該第1の表面上で、前記第1および第2のトレンチ領域から離れる方向に延びている、請求項35に記載のMOSFET。   The semi-insulating material is such that the electric field in the first semiconductor region under the portion of the semi-insulating material extending on the first surface is substantially reduced during the mode of operation of the MOSFET. 36. The MOSFET of claim 35 extending on a first surface in a direction away from the first and second trench regions. 終端構造をさらに含む請求項28に記載のMOSFETであって、
該終端構造は、前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる絶縁体が充填された終端トレンチ領域であって、該終端トレンチ領域は、前記第1および第2のトレンチ領域から横方向に間隔が開けられ、該MOSFETの動作モード中、該終端トレンチ領域と該第1および第2のトレンチ領域との間の領域において実質的に均一な電界が得られる、MOSFET。
The MOSFET of claim 28 further comprising a termination structure,
The termination structure is a termination trench region that is filled with an insulator that extends from the first surface to the first semiconductor region, the termination trench region extending laterally from the first and second trench regions. A MOSFET that is spaced in a direction and provides a substantially uniform electric field in a region between the termination trench region and the first and second trench regions during the mode of operation of the MOSFET.
第1の表面を有する第1の半導体領域と、
該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第1の絶縁体充填トレンチ領域と、
該第1の絶縁体充填トレンチ領域の側壁に沿った半絶縁材料のストリップであって、該半絶縁材料のストリップは、該第1の半導体領域から絶縁されている、ストリップと
を含む、MOSFET。
A first semiconductor region having a first surface;
A first insulator-filled trench region extending from the first surface to the first semiconductor region;
A strip of semi-insulating material along a sidewall of the first insulator-filled trench region, wherein the strip of semi-insulating material is insulated from the first semiconductor region.
前記第1の表面から前記第1の半導体領域内の所定の深さまで延びる第2の絶縁体充填トレンチ領域をさらに含むMOSFETであって、
該第2の絶縁体充填トレンチ領域は、その側壁に沿って、半絶縁材料のストリップを有し、該半絶縁材料のストリップは、該第1の半導体領域から絶縁され、
前記第1および第2の絶縁体充填トレンチ領域は、該第1の半導体領域において、間隔が開けられて、間にドリフト領域を形成し、該第1および第2の絶縁体充填トレンチ領域のそれぞれの体積は、該ドリフト領域の体積の4分の1よりも大きい、請求項39に記載のMOSFET。
A MOSFET further comprising a second insulator-filled trench region extending from the first surface to a predetermined depth in the first semiconductor region,
The second insulator-filled trench region has a strip of semi-insulating material along its sidewalls, the strip of semi-insulating material being insulated from the first semiconductor region;
The first and second insulator-filled trench regions are spaced apart in the first semiconductor region to form a drift region therebetween, each of the first and second insulator-filled trench regions. 40. The MOSFET of claim 39, wherein the volume of is greater than one quarter of the volume of the drift region.
前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延び、前記第1の半導体領域と反対の導電型である、ボディ領域と、
該ボディ領域内にあり、該第1の半導体領域と同じ導電型である、ソース領域と、
該第1の表面から該第1の半導体領域へと延びる第2のトレンチ領域と、
該ソースと該第1の半導体領域との間のボディ領域に、該第1の表面へと垂直に延びるチャネル領域が形成されるように、該ボディ領域のうちの一部にわたって延び、該ソースおよび該第1の半導体領域の上に重なる、第2のトレンチ領域内のゲートと
をさらに含む、請求項39に記載のMOSFET。
A body region extending from the first surface to the first semiconductor region and having a conductivity type opposite to the first semiconductor region;
A source region in the body region and having the same conductivity type as the first semiconductor region;
A second trench region extending from the first surface to the first semiconductor region;
Extending over a portion of the body region such that a channel region extending perpendicularly to the first surface is formed in a body region between the source and the first semiconductor region, the source and 40. The MOSFET of claim 39, further comprising: a gate in a second trench region overlying the first semiconductor region.
それぞれ前記第1の表面から前記第1の半導体領域へと延びる第1および第2のボディ領域であって、該第1のボディ領域は、該第2のボディ領域から横方向に間隔が空けられて、間にJFET領域に形成し、該第1および第2のボディ領域の導電型が該第1の半導体領域の導電型と反対である、第1および第2のボディ領域と、
それぞれ、該第1および第2のボディ領域内にあり、該第1の半導体領域と同じ導電型である、第1および第2のソース領域と
をさらに含む、請求項39に記載のMOSFET。
First and second body regions respectively extending from the first surface to the first semiconductor region, the first body region being laterally spaced from the second body region. First and second body regions formed in a JFET region in between, wherein the conductivity type of the first and second body regions is opposite to the conductivity type of the first semiconductor region;
40. The MOSFET of claim 39, further comprising: first and second source regions, each in the first and second body regions and having the same conductivity type as the first semiconductor region.
前記JFET領域ならびに前記第1および第2のボディ領域の一部の上で延び、該JFET領域ならびに該および第2のボディ領域から絶縁され、対応するソースと該JFET領域との間の該第1および第2のボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿ってチャネル領域が形成されるように、前記第1および第2のソース領域の上に重なるゲートをさらに含む、請求項42に記載のMOSFET。   Extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions and insulated from the JFET region and the and second body regions, the first between the corresponding source and the JFET region 43. The MOSFET of claim 42, further comprising a gate overlying the first and second source regions such that a channel region is formed along a body surface of each of the second body region and the second body region. 対応するソースとJFET領域との間の前記第1および第2のボディ領域のそれぞれの表面に沿ってチャネル領域が形成されるように、該第1および第2のボディ領域のそれぞれの上で延び、該第1および第2のボディ領域のそれぞれから絶縁されているゲートをさらに含むMOSFETであって、該ゲートは、該第1および第2のボディ領域の間のJFET領域の表面にわたって不連続である、請求項42に記載のMOSFET。   Extending over each of the first and second body regions such that a channel region is formed along the respective surface of the first and second body regions between the corresponding source and the JFET region. A MOSFET further comprising a gate isolated from each of the first and second body regions, the gate being discontinuous across the surface of the JFET region between the first and second body regions. 43. The MOSFET of claim 42, wherein: 前記半絶縁材料のストリップは、酸素ドープポリシリコン材料から形成される、請求項39に記載のMOSFET。   40. The MOSFET of claim 39, wherein the strip of semi-insulating material is formed from an oxygen doped polysilicon material. ソース領域をさらに含むMOSFETであって、前記半絶縁材料のストリップは、該ソース領域に電気的に接続されている、請求項39に記載のMOSFET。   40. The MOSFET of claim 39, further comprising a source region, wherein the strip of semi-insulating material is electrically connected to the source region. 前記半絶縁材料のストリップのそれぞれは、周りの領域から絶縁されている、請求項39に記載のMOSFET。   40. The MOSFET of claim 39, wherein each of the strips of semi-insulating material is insulated from surrounding regions. 前記半導体材料のストリップのそれぞれは、フローティングしている、請求項39に記載のMOSFET。   40. The MOSFET of claim 39, wherein each of the strips of semiconductor material is floating. ドレインおよびソースをさらに含むMOSFETであって、前記半絶縁材料のストリップのそれぞれは、該ドレインと該ソースとの間に電気的に接続されている、請求項39に記載のMOSFET。   40. The MOSFET of claim 39 further comprising a drain and a source, wherein each of the strips of semi-insulating material is electrically connected between the drain and the source. ドレインおよびソースをさらに含むMOSFETであって、前記半絶縁材料のストリップのそれぞれは、該ドレインと該ソースとの間に電気的に接続されており、該MOSFETの動作モード中、前記半絶縁材料のストリップのそれぞれが、該ストリップの一方の端部から該ストリップの反対側の端部まで、線形電圧勾配を達成する、請求項39に記載のMOSFET。   A MOSFET further comprising a drain and a source, each of the strips of semi-insulating material being electrically connected between the drain and the source, and during operation of the MOSFET, of the semi-insulating material. 40. The MOSFET of claim 39, wherein each of the strips achieves a linear voltage gradient from one end of the strip to the opposite end of the strip. 前記第1の半導体領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域の上にあり、かつ、接触しており、該第2の半導体領域は、該第1の半導体領域よりも高いドーピング濃度を有し、
前記半絶縁材料のストリップは、該第1の半導体領域を通じて延び、該第2の半導体領域で終端している、請求項39に記載のMOSFET。
The first semiconductor region is on and in contact with a second semiconductor region having the same conductivity type as the first semiconductor region, and the second semiconductor region is in contact with the first semiconductor region. Having a higher doping concentration,
40. The MOSFET of claim 39, wherein the strip of semi-insulating material extends through the first semiconductor region and terminates at the second semiconductor region.
前記第1の半導体領域は、該第1の半導体領域と同じ導電型の第2の半導体領域の上にあり、かつ、接触しており、該第2の半導体領域は、該第1の半導体領域よりも高いドーピング濃度を有し、
前記第1の絶縁体充填トレンチは、該第1の半導体領域を通じて延び、該第2の半導体領域で終端している、請求項39に記載のMOSFET。
The first semiconductor region is on and in contact with a second semiconductor region having the same conductivity type as the first semiconductor region, and the second semiconductor region is in contact with the first semiconductor region. Having a higher doping concentration,
40. The MOSFET of claim 39, wherein the first insulator filled trench extends through the first semiconductor region and terminates in the second semiconductor region.
MOSFETを形成する方法であって、
基板の上に第1のエピタキシャル層を形成するステップと、
該第1のエピタキシャル層に第1のドープ領域を形成するステップであって、該第1のドープ領域は、該第1のエピタキシャル層の導電型と反対の導電型を有する、ステップと、
前記第1のドープ領域および第1のエピタキシャル領域の上に第2のエピタキシャル層を形成するステップと、
該第1のドープ領域が、該第1のトレンチ領域の側壁に沿って、2つのフローティングしている不連続領域に分割されるように、前記第2のエピタキシャル層の表面から、前記第1および第2のエピタキシャル層ならびに該第1のドープ領域を通じて延びる第1のトレンチ領域を形成する、ステップと
を包含する、方法。
A method of forming a MOSFET comprising:
Forming a first epitaxial layer on a substrate;
Forming a first doped region in the first epitaxial layer, wherein the first doped region has a conductivity type opposite to that of the first epitaxial layer;
Forming a second epitaxial layer over the first doped region and the first epitaxial region;
From the surface of the second epitaxial layer, the first doped region is divided into two floating discontinuous regions along the sidewalls of the first trench region. Forming a second epitaxial layer and a first trench region extending through the first doped region.
前記第1のトレンチ領域に誘電材料を充填するステップをさらに包含する、請求項53に記載の方法。   54. The method of claim 53, further comprising filling the first trench region with a dielectric material. 前記第2のエピタキシャル層にボディ領域を形成するステップであって、該ボディ領域は該第2のエピタキシャル層と反対の導電型である、ステップと、
該ボディ領域にソース領域を形成するステップであって、該ソース領域は、該エピタキシャル層と同じ導電型である、ステップと、
少なくとも該第2のエピタキシャル層へと延びる第2のトレンチ領域を形成するステップであって、該第2のトレンチ領域は、該第1のトレンチ領域から横方向に間隔が空けられる、ステップと、
該第2のトレンチ領域にゲートを形成するステップであって、該第2のエピタキシャル層の表面に対して垂直に延びるチャネル領域が、ボディ領域において、該ソースと該第2のエピタキシャル層との間に形成されるように、該ゲートは、該ボディ領域のうちの一部にわたって延び、該ソース領域および該第2のエピタキシャル層の上に重なる、ステップと
をさらに包含する、請求項53に記載の方法。
Forming a body region in the second epitaxial layer, the body region having a conductivity type opposite to the second epitaxial layer;
Forming a source region in the body region, the source region having the same conductivity type as the epitaxial layer; and
Forming a second trench region extending at least into the second epitaxial layer, wherein the second trench region is laterally spaced from the first trench region;
Forming a gate in the second trench region, wherein a channel region extending perpendicular to the surface of the second epitaxial layer is located in the body region between the source and the second epitaxial layer; The gate of claim 53, further comprising: the gate extending over a portion of the body region and overlying the source region and the second epitaxial layer. Method.
前記第2のトレンチは、前記第1のトレンチよりも浅い、請求項55に記載の方法。   56. The method of claim 55, wherein the second trench is shallower than the first trench. MOSFETを形成する方法であって、
基板上に第1エピタキシャル層を形成するステップと、
該第1エピタキシャル層中に第1および第2ドープ領域を形成するステップであって、該第1および第2ドープ領域が該第1エピタキシャル層と反対の導電型を有する、ステップと、
該第1および第2ドープ領域ならびに該第1エピタキシャル層上に第2エピタキシャル層を形成するステップと、
第1および第2トレンチ領域を形成するステップであって、該第1トレンチ領域は該第1および第2エピタキシャル層ならびに該第1ドープ領域を通って延び、該第1ドープ領域は該第1トレンチ領域の側壁に沿って2つのフローティング不連続領域に分割され、かつ該第2トレンチ領域は該第1および第2エピタキシャル層ならびに該第2ドープ領域を通って延び、該第2ドープ領域は該第2トレンチ領域の側壁に沿って2つのフローティング不連続領域に分割される、ステップと
を包含する、方法。
A method of forming a MOSFET comprising:
Forming a first epitaxial layer on a substrate;
Forming first and second doped regions in the first epitaxial layer, wherein the first and second doped regions have opposite conductivity types to the first epitaxial layer;
Forming a second epitaxial layer on the first and second doped regions and the first epitaxial layer;
Forming first and second trench regions, the first trench region extending through the first and second epitaxial layers and the first doped region, wherein the first doped region is the first trench; And is divided into two floating discontinuous regions along the sidewalls of the region, and the second trench region extends through the first and second epitaxial layers and the second doped region, and the second doped region is the second doped region. Splitting into two floating discontinuous regions along the sidewalls of the two trench regions.
それぞれ表面から前記第2エピタキシャル層へ延びる第1および第2ボディ領域を形成するステップであって、該第1ボディ領域は該第2ボディ領域から横方向に間隔をあけられてその間にJFET領域が形成され、該第1および第2ボディ領域は該第2エピタキシャル層と反対の導電型を有する、ステップと、
該第1および第2ボディ領域中に第1および第2ソース領域をそれぞれ形成し、該第1および第2ソース領域は該第2エピタキシャル層と同じ導電型を有する、ステップと
をさらに包含する、請求項57に記載の方法。
Forming first and second body regions each extending from a surface to the second epitaxial layer, wherein the first body region is laterally spaced from the second body region with a JFET region therebetween Formed, and wherein the first and second body regions have a conductivity type opposite to the second epitaxial layer;
Forming first and second source regions in the first and second body regions, respectively, wherein the first and second source regions have the same conductivity type as the second epitaxial layer; 58. The method of claim 57.
前記JFET領域および前記第1および第2ボディ領域の一部から絶縁されつつその上を延びるゲートを形成し、前記第1および第2ソース領域の上に重なり、チャネル領域が該第1および第2ボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って対応のソース領域とJFET領域との間に形成される、ステップ
をさらに包含する、請求項58に記載の方法。
Forming a gate extending over the JFET region and a portion of the first and second body regions, overlying the first and second source regions, and a channel region being the first and second 59. The method of claim 58, further comprising: forming between a corresponding source region and a JFET region along each body surface of the body region.
前記第1および第2ボディ領域のそれぞれから絶縁されつつその上を延びるゲートを形成し、チャネル領域が該第1および第2ボディ領域のそれぞれの表面に沿って対応のソース領域とJFET領域との間に形成され、該ゲートは該第1および第2ボディ領域の間の該JFET領域の表面上で不連続である、ステップ
をさらに包含する、請求項58に記載の方法。
Forming a gate extending above and insulated from each of the first and second body regions, and having a channel region between the corresponding source region and the JFET region along the respective surfaces of the first and second body regions; 59. The method of claim 58, further comprising: formed between and wherein the gate is discontinuous on the surface of the JFET region between the first and second body regions.
前記第1ボディ領域から絶縁されつつその上を延びる第1ゲートを形成し、前記第1ソース領域および前記JFET領域のそれぞれの上に重なり、第1チャネル領域が該第1ボディ領域の表面に沿って該第1ソース領域と該JFET領域との間に形成される、ステップと、
前記第2ボディ領域から絶縁されつつその上を延びる第2ゲートを形成し、前記第2ソース領域および前記JFET領域のそれぞれの上に重なり、第2チャネル領域が該第1ボディ領域の表面に沿って該第1ソース領域と該JFET領域との間に形成される、ステップと
をさらに包含する、請求項58に記載の方法。
Forming a first gate extending above and insulated from the first body region, overlying the first source region and the JFET region, and a first channel region extending along a surface of the first body region; A step formed between the first source region and the JFET region;
Forming a second gate extending above and insulated from the second body region, overlying the second source region and the JFET region, and a second channel region extending along the surface of the first body region; 59. The method of claim 58, further comprising: forming between the first source region and the JFET region.
前記第1ドープ領域は前記第2ドープ領域から横方向に第1距離だけ間隔をあけられ、前記第1および第2トレンチ領域のそれぞれの幅が該第1距離の1/4よりも大きい、請求項57に記載の方法。 The first doped region is spaced laterally from the second doped region by a first distance, and each width of the first and second trench regions is greater than ¼ of the first distance. 58. The method according to Item 57. MOSFETを形成する方法であって、
第1半導体領域中に第1トレンチを形成するステップと、
該第1トレンチの底部に沿って第1ドープ領域を形成するステップと、
該第1トレンチを該第1半導体領域中のより深部へ延ばし、該第1ドープ領域のうち2つのフローティング不連続領域が該第1トレンチの側壁に沿って残る、ステップと
を包含する、方法。
A method of forming a MOSFET comprising:
Forming a first trench in the first semiconductor region;
Forming a first doped region along the bottom of the first trench;
Extending the first trench to a deeper depth in the first semiconductor region, and leaving two floating discontinuous regions of the first doped region along the sidewalls of the first trench.
MOSFETを形成する方法であって、
基板上に第1半導体領域を形成するステップであって、該第1半導体領域は第1表面を有する、ステップと、
該第1表面から所定の深さだけ該第1半導体領域内に延びる第1トレンチを形成するステップと、
1層のドープシリコン材料を該トレンチの側壁に沿って形成するステップであって、該ドープシリコン材料層は該第1半導体領域と反対の導電型を有する、ステップと
を包含する、方法。
A method of forming a MOSFET comprising:
Forming a first semiconductor region on a substrate, the first semiconductor region having a first surface;
Forming a first trench extending into the first semiconductor region by a predetermined depth from the first surface;
Forming a layer of doped silicon material along the sidewalls of the trench, the doped silicon material layer having a conductivity type opposite to the first semiconductor region.
前記トレンチを絶縁材料で充填するステップであって、該絶縁充填トレンチ領域の底面に沿った該絶縁材料が該第1半導体領域に直接接触する、ステップをさらに包含する、請求項64に記載の方法。 65. The method of claim 64, further comprising filling the trench with an insulating material, wherein the insulating material along a bottom surface of the insulating filled trench region is in direct contact with the first semiconductor region. . 前記第1表面から所定の深さだけ前記第1半導体領域内に延びる第2トレンチを形成するステップと、
1層のドープシリコン材料を該第2トレンチの側壁に沿って形成するステップであって、該ドープシリコン材料層は該第1半導体領域と反対の導電型を有し、前記第1トレンチおよび該第2トレンチは該第1半導体領域において間隔をあけられて配置され、その間にドリフト領域を形成し、該第1および第2トレンチのそれぞれの体積は該ドリフト体積の1/4より大きい、ステップと
をさらに包含する、請求項64に記載の方法。
Forming a second trench extending into the first semiconductor region by a predetermined depth from the first surface;
Forming a layer of doped silicon material along the sidewalls of the second trench, the doped silicon material layer having a conductivity type opposite to the first semiconductor region; Two trenches are spaced apart in the first semiconductor region to form a drift region therebetween, each volume of the first and second trenches being greater than ¼ of the drift volume, and 68. The method of claim 64, further comprising.
前記第1および第2トレンチのそれぞれの前記ドープシリコン層は軽度にドープされるので、前記MOSFETの動作モード中に前記第1半導体領域に形成される空乏領域は前記第1表面を離れて該第1半導体領域中へさらに延びる、請求項66に記載の方法。 Since the doped silicon layer of each of the first and second trenches is lightly doped, a depletion region formed in the first semiconductor region during the operation mode of the MOSFET leaves the first surface and the first 68. The method of claim 66, further extending into one semiconductor region. それぞれ前記第1表面から前記第1半導体領域へ延びる第1および第2ボディ領域を形成するステップであって、該第1ボディ領域は該第2ボディ領域から横方向に間隔をあけられてその間にJFET領域が形成され、該第1および第2ボディ領域は該第1半導体領域と反対の導電型を有する、ステップと、
該第1および第2ボディ領域中に第1および第2ソース領域をそれぞれ形成し、該第1および第2ソース領域は該第1半導体領域と同じ導電型を有する、ステップと
をさらに包含する、請求項66に記載の方法。
Forming first and second body regions each extending from the first surface to the first semiconductor region, the first body region being laterally spaced from the second body region and between them A JFET region is formed, and the first and second body regions have a conductivity type opposite to the first semiconductor region;
Forming first and second source regions in the first and second body regions, respectively, wherein the first and second source regions have the same conductivity type as the first semiconductor region; 68. The method of claim 66.
前記JFET領域および前記第1および第2ボディ領域の一部から絶縁されつつその上を延びるゲートを形成し、前記第1および第2ソース領域の上に重なる、チャネル領域が該第1および第2ボディ領域のそれぞれのボディ表面に沿って対応のソース領域とJFET領域との間に形成される、ステップ
をさらに包含する、請求項68に記載の方法。
A gate region is formed which extends from the JFET region and the first and second body regions while being insulated from the first and second body regions, and a channel region overlaps the first and second source regions. 69. The method of claim 68, further comprising: forming between a corresponding source region and a JFET region along each body surface of the body region.
前記第1および第2ボディ領域のそれぞれから絶縁されつつその上を延びるゲートを形成し、チャネル領域が該第1および第2ボディ領域のそれぞれの表面に沿って対応のソース領域とJFET領域との間に形成され、該ゲートは該第1および第2ボディ領域の間の該JFET領域の表面上で不連続である、ステップ
をさらに包含する、請求項68に記載の方法。
Forming a gate extending above and insulated from each of the first and second body regions, and having a channel region between the corresponding source region and the JFET region along the respective surfaces of the first and second body regions; 69. The method of claim 68, further comprising: formed between and wherein the gate is discontinuous on the surface of the JFET region between the first and second body regions.
前記第1表面から前記第1半導体領域に延びるボディ領域を形成するステップであって、該ボディ領域は該第1半導体領域と反対の導電型を有する、ステップと、
該ボディ領域中にソース領域形成するステップであって、該ソース領域は該第1半導体領域と同じ導電型を有する、ステップと、
該第1表面から該第1半導体領域に延びる第2トレンチを形成するステップと、
該第2トレンチ領域中に該ボディ領域の一部にわたって延びるゲートを形成し、該ソース領域および該第1半導体領域の上に重なる、該第1表面に垂直に延びるチャネル領域が該ソース領域と該第1半導体領域との間の該ボディ領域中に形成される、ステップと
をさらに包含する、請求項64に記載の方法。
Forming a body region extending from the first surface to the first semiconductor region, the body region having a conductivity type opposite to the first semiconductor region;
Forming a source region in the body region, the source region having the same conductivity type as the first semiconductor region;
Forming a second trench extending from the first surface to the first semiconductor region;
Forming a gate extending over a portion of the body region in the second trench region, and overlying the source region and the first semiconductor region, a channel region extending perpendicular to the first surface and the source region and the 65. The method of claim 64, further comprising: forming in the body region between the first semiconductor region.
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