JP2692037B2 - Electrostatic induction transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

Electrostatic induction transistor and method of manufacturing the same

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JP2692037B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は静電誘導トランジスタ
(以下、SITとする)及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a static induction transistor (SIT) and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術によるSITを図13を用い
て説明する。同図(a)によれば、表面ゲート型SIT
は、ドレイン領域となるn基板101と、その上に設
けられたチャンネル領域となるnエピタキシャル層10
2と、該nエピタキシャル層102の表面に設けられた
ソース領域103及びpゲート領域104とから
なる。このような表面ゲート構造であると、ゲート抵抗
が減少するために高周波特性が改善され、1GHz程度
まで試作されている。また、pゲート領域104の拡
散深さを2〜3μm以上にできるため、nエピタキシャ
ル層102の厚みが20μmの場合は200〜300V
の耐圧、同様に6μmの場合は60Vの耐圧を得ること
ができる。
2. Description of the Related Art A conventional SIT will be described with reference to FIG. According to the same figure (a), surface gate type SIT
Is an n + substrate 101 to be a drain region and an n epitaxial layer 10 to be a channel region provided thereon.
2 and the n + source region 103 and the p + gate region 104 provided on the surface of the n epitaxial layer 102. With such a surface gate structure, the high-frequency characteristics are improved because the gate resistance is reduced, and a prototype is manufactured up to about 1 GHz. Further, since the diffusion depth of the p + gate region 104 can be set to 2 to 3 μm or more, when the thickness of the n epitaxial layer 102 is 20 μm, it is 200 to 300 V.
In the same manner, a withstand voltage of 60 V can be obtained in the case of 6 μm.

【0003】 また、より高周波特性を改善させた構造
として、同図(b)及び(c)に示されるリセスゲート
型SIT及びサイドゲート型SITが提案されている。
リセスゲート型SITでは、nエピタキシャル層102
に溝部105を設け、該溝部105の底部にpゲート
領域106に形成する。サイドゲート型SITでは、n
エピタキシャル層102に設けた溝部107の両隅部に
ゲート領域108を形成する。それらのSITは、
表面ゲート型SITに比べてゲート・ソース容量Cgs
及びゲート・ドレイン間容量Cgdを減少することがで
きるため、ほぼUHF帯の上限まで電力利得が向上す
る。リセスゲート型SITにおいて、例えばnエピタキ
シャル層102の厚みが6〜10μm程度とすると、1
〜3GHzにおける電力利得は7〜10dBであり、利
得が1(0dB)となる最高発振周波数fmaxとして
数GHzの素子が得られる。
Further, as a structure with further improved high frequency characteristics, a recess gate type SIT and a side gate type SIT shown in FIGS. 1B and 1C have been proposed.
In the recess gate type SIT, the n epitaxial layer 102
A groove portion 105 is provided in the p + gate region 106 at the bottom of the groove portion 105. In the side gate type SIT, n
P + gate regions 108 are formed at both corners of the groove 107 provided in the epitaxial layer 102. Those SITs are
Gate-source capacitance Cgs compared to surface gate type SIT
Also, since the gate-drain capacitance Cgd can be reduced, the power gain is improved to almost the upper limit of the UHF band. In the recess gate type SIT, for example, when the thickness of the n epitaxial layer 102 is about 6 to 10 μm, 1
The power gain at ˜3 GHz is 7 to 10 dB, and an element of several GHz is obtained as the maximum oscillation frequency fmax at which the gain is 1 (0 dB).

【0004】 高周波特性を高めるにはゲート・ソース
容量Cgs及びゲート・ドレイン間容量Cgdを減少す
ればよく、Cgdを減少するにはpゲート領域106
の拡散深さXjを浅くすればよい。また、Cgdはゲー
トとドレイン間の距離に反比例して増大するので、Cg
dを減少するにはnエピタキシャル層102を厚くすれ
ばよい。しかし、nエピタキシャル層102を厚くする
ことは、電子がソースからドレインへ走行することによ
り生ずる走行時間効果により利得が低下するので、nエ
ピタキシャル層102の厚みに関して、Cgdとfma
xとはトレードオフの関係がある。
To improve high frequency characteristics, gate / source
It suffices to reduce the capacitance Cgs and the gate-drain capacitance Cgd. To reduce Cgd, the p + gate region 106
The diffusion depth Xj may be shallow. Also, since Cgd increases in inverse proportion to the distance between the gate and the drain, Cgd
The thickness of the n epitaxial layer 102 may be increased to reduce d. However, increasing the thickness of the n-epitaxial layer 102 lowers the gain due to the transit time effect caused by electrons traveling from the source to the drain.
There is a trade-off relationship with x.

【0005】 また、ゲート・ドレイン間耐圧BVgd
を高めるにはXjを増大すればよいが、それによりゲー
ト領域とドレイン領域との間の距離が短くなりCgdが
増大してしまう。即ち、pゲート領域106の拡散深
さXjに関して、BVgdとCgdとはトレードオフの
関係がある。このように、高周波特性と耐圧とは互いに
関係がある。尚、BVgdはゲートとドレイン間のpn
接合の逆方向降伏電圧であり、それによりドレインに印
加可能な最大電圧(ドレイン耐圧)が決定される。
In addition, the gate-drain breakdown voltage BVgd
May be increased Xj to enhance, but the game
The distance between the capital region and the drain region intends want to increase Cgd becomes shorter. That is , regarding the diffusion depth Xj of the p + gate region 106, BVgd and Cgd have a trade-off relationship. Thus, the high frequency characteristic and the breakdown voltage are related to each other. BVgd is pn between the gate and the drain
This is the reverse breakdown voltage of the junction, which determines the maximum voltage that can be applied to the drain (drain breakdown voltage).

【0006】ところで、リセスゲート型SITにおける
実際のBVgdは、素子内部の平面接合で決まる理論耐圧
よりも小さいものである。そこで、ゲートとドレインの
pn接合を逆方向バイアスして降伏電圧となる電圧を印
加し、表面を赤外線輻射顕微鏡で調べてみた。すると、
+ゲート領域106の最外周部で温度上昇が生じ
て、ゲート・ドレインの平面接合部分(理論耐圧が確保
される部分)ではなく、該最外周部にできる球状接合部
分あるいは円筒接合部分で耐圧が低下することが判明し
た。
By the way, the actual BVgd in the recess gate type SIT is smaller than the theoretical withstand voltage determined by the plane junction inside the element. Therefore, the pn junction of the gate and the drain was reversely biased, a voltage which became a breakdown voltage was applied, and the surface was examined by an infrared radiation microscope. Then
Since the temperature rises at the outermost peripheral portion of the p + + gate region 106, not at the flat junction portion (the portion where the theoretical breakdown voltage is secured) of the gate / drain, but at the spherical or cylindrical joint portion formed at the outermost peripheral portion. It was found that the breakdown voltage was reduced.

【0007】SITにおける出力電力はドレイン電圧と
ドレイン電流との積に比例して増大するため、高周波・
大出力の素子を実現するには、高周波特性を損なわずに
ゲート・ドレイン間の厚みにより決まる理論耐圧を得る
のが最適設計である。しかしながら、実際のBVgdは理
論耐圧よりも低く、高周波・大出力のリセスゲート型S
ITを形成するには、BVgdを理論耐圧まで高めること
が求められる。尚、サイドゲート型SITに関してもリ
セスゲート型SITと同様のことがいえる。
The output power in the SIT increases in proportion to the product of the drain voltage and the drain current.
In order to realize a high output device, the optimum design is to obtain the theoretical breakdown voltage determined by the thickness between the gate and drain without impairing the high frequency characteristics. However, the actual BVgd is lower than the theoretical withstand voltage, and high-frequency, high-power recess gate type S
In order to form IT, it is required to increase BVgd to the theoretical breakdown voltage. The same applies to the side gate type SIT as the recess gate type SIT.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高周
波・大出力のリセスゲート型あるいはサイドゲート型S
ITを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-frequency / high-power recess gate type or side gate type S
It is to provide IT.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による静電誘導ト
ランジスタは、nドレイン領域と、前記nドレイン
領域上に設けられたn型のチャンネル領域と、前記チャ
ンネル領域に設けられた複数のnソース領域と、前記
チャンネル領域に設けられた複数の溝部と、前記各溝部
の底部もしくは底部の一部から前記チャンネル領域に設
けられた複数のpゲート領域と、前記各pゲート領
域と接続すると共に前記複数のpゲート領域の周囲に
配置されたpガードリング領域とを有する。前記複数
のnソース領域と前記複数のpゲート領域とは互い
に平行となるように配置され、かつ両外側にpゲート
領域を配置する。前記pガードリング領域の幅は、前
記pゲート領域と前記nドレイン領域との距離若し
くは僅かに大きい程度とする。
Static induction transistor according to the present invention SUMMARY OF THE INVENTION comprises a n + drain region, and the n + drain region n-type channel region provided on a plurality of provided in the channel region n + source region, a plurality of groove parts provided in the channel region, a plurality of p + gate regions provided in the channel region from the bottom of each groove part or a part of the bottom part, and each p + gate region And a p + guard ring region disposed around the plurality of p + gate regions. The plurality of n + source regions and the plurality of p + gate regions are arranged in parallel to each other, and the p + gate regions are arranged on both outer sides. The width of the p + guard ring region is set to be a distance between the p + gate region and the n + drain region or slightly larger.

【0010】本発明による静電誘導トランジスタの製造
方法は、n型の半導体基板上にチャンネル領域となる
n型の半導体層を形成する工程と、前記半導体層に帯状
のpガードリング領域を形成する工程と、前記半導体
層に複数の溝部を前記pガードリング領域の内側に平
行となるように形成する工程と、前記溝部の底部に設け
られ前記pガードリング領域と接続するように前記半
導体層に形成された複数のpゲート領域と、前記p
ガードリング領域の内側かつ前記複数のpゲート領域
と互い違いに配置された複数のnソース領域を前記半
導体層に形成する工程とを含む。
In the method of manufacturing an electrostatic induction transistor according to the present invention, a step of forming an n-type semiconductor layer serving as a channel region on an n + -type semiconductor substrate and a strip-shaped p + guard ring region in the semiconductor layer. A step of forming a plurality of grooves in the semiconductor layer so as to be parallel to the inside of the p + guard ring region, and a step of forming a plurality of grooves in the semiconductor layer so as to be connected to the p + guard ring region provided at the bottom of the groove. a plurality of p + gate region formed in the semiconductor layer, the p +
Forming a plurality of n + source regions in the semiconductor layer inside the guard ring region and alternating with the plurality of p + gate regions.

【0011】[0011]

【作用】前記静電誘導トランジスタによれば、前記p
ゲート領域の周囲に前記pガードリング領域を設ける
ことにより、空乏層が前記pガードリング領域に達す
るかそれ以上に拡がる。それによりゲート・ドレイン間
耐圧BVgdは、前記pゲート領域の端部つまり球状接
合部分若しくは円筒接合部分ではなく平面接合部分で決
定され、大幅に向上することができる。
According to the static induction transistor, the p +
By providing the p + guard ring region around the gate region, the depletion layer reaches the p + guard ring region or expands further. As a result, the gate-drain breakdown voltage BVgd is determined not at the end of the p + gate region, that is, at the flat junction rather than the spherical junction or the cylindrical junction, and can be greatly improved.

【0012】前記製造方法によれば、前記pガードリ
ング領域を形成後、前記溝部を前記pガードリング領
域を一部含むようにその内側に形成することができ、そ
れにより、前記pガードリング領域と接続するよう前
記pゲート領域を形成することができる。
According to the manufacturing method, after forming the p + guard ring region, the can be formed inside the groove so as to include a portion of the p + guard ring region, whereby said p + The p + gate region can be formed to connect with the guard ring region.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明による実施例を図面を参照して
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1(a)に示される様に、リセスゲート
型SITは、複数のpゲート領域16(16a,16
bを含む)と複数のnソース領域18と、pゲート
領域16を取り囲むように配置された帯状のpガード
リング領域13(破線で囲まれた部分)を有する。それ
らpゲート領域16とnソース領域18とは互い違
いに平行線状に配置される。
As shown in FIG. 1A, the recess gate type SIT has a plurality of p + gate regions 16 (16a, 16a).
(including b), a plurality of n + source regions 18, and a strip-shaped p + guard ring region 13 (a part surrounded by a broken line) arranged so as to surround the p + gate region 16. The p + gate region 16 and the n + source region 18 are alternately arranged in parallel lines.

【0015】同図(b)に示される様に、最外側に設け
られたpゲート領域16aはpガードリング領域1
3に接続され、nソース領域18に挟まれたpゲー
ト領域16bはその端部においてpガードリング領域
13に接続される。またpガードリング領域13の隅
部は、電界集中を緩和するように丸く形成される。更
に、ゲート・ソース間耐圧BVgsの低下を防ぐため、n
ソース領域18はL2≧Wgsとなるように形成するこ
とが望ましい。なお図中、L1はpガードリング領域
13の幅、L2はnソース領域18の端部とpガー
ドリング領域13との距離、Wgsはnソース領域18
とpゲート領域16との距離を示す。
As shown in FIG. 1B, the p + gate region 16a provided on the outermost side is the p + guard ring region 1
The p + gate region 16b connected to the n + source region 18 is connected to the p + guard ring region 13 at its end. Further, the corner of the p + guard ring region 13 is formed in a round shape so as to alleviate the electric field concentration. Furthermore, in order to prevent the breakdown voltage BVgs between the gate and the source from decreasing, n
The + source region 18 is preferably formed so that L2 ≧ Wgs. In the figure, L1 is the width of the p + guard ring region 13, L2 is the distance between the end of the n + source region 18 and the p + guard ring region 13, and Wgs is the n + source region 18.
And the p + gate region 16 are shown.

【0016】 更に、図2を参照してより詳細に説明す
る。同図は図1(b)のA−A′を示す断面図である。
リセスゲート型SITは、nドレイン領域(n
板)11と、該nドレイン領域11上に設けられた高
抵抗なチャンネル領域であるnエピタキシャル層12
と、nエピタキシャル層12に設けられた溝部14a,
bと、nエピタキシャル層12上の絶縁膜15と、溝部
14a,bの底部からnエピタキシャル層12に形成さ
れたpゲート領域16a,bと、nエピタキシャル層
12にpゲート領域16の外周囲部において接続す
るように設けられたpガードリング領域13と、nエ
ピタキシャル層12に設けられたnソース領域18
と、pゲート領域16及びnソース領域18上にそ
れぞれ設けられたゲート電極19及びソース電極20
と、nドレイン領域11上に設けられたドレイン電極
21とからなる。絶縁膜15として、SiO膜、Si
N膜、PSG膜あるいはそれらの複合膜を用いることが
できる。
Further, a more detailed description will be given with reference to FIG. This figure is a cross-sectional view showing AA 'in FIG.
The recess gate type SIT includes an n + drain region (n + substrate) 11 and an n epitaxial layer 12 which is a high resistance channel region provided on the n + drain region 11.
And a groove portion 14a provided in the n epitaxial layer 12,
and b, the insulating film 15 on the n epitaxial layer 12, grooves 14a, p formed from the bottom of b in n epitaxial layer 12 + gate regions 16a, b and, in the n epitaxial layer 12 of p + gate region 16 a The p + guard ring region 13 provided so as to be connected in the outer peripheral portion and the n + source region 18 provided in the n epitaxial layer 12
And a gate electrode 19 and a source electrode 20 provided on the p + gate region 16 and the n + source region 18, respectively.
And a drain electrode 21 provided on the n + drain region 11. As the insulating film 15, a SiO 2 film, Si
An N film, a PSG film or a composite film thereof can be used.

【0017】図中において、W1はnエピタキシャル層
12の厚み、W2はpゲート領域16とnドレイン
領域11間の距離、W3はpガードリング領域13と
ドレイン領域11間の距離、Xjはpガードリン
グ領域13の拡散深さ、Rjはpガードリング領域1
3の曲率半径を示す。なお、RjはXjの80%程度で
ある。
In the figure, W1 is the thickness of the n epitaxial layer 12, W2 is the distance between the p + gate region 16 and the n + drain region 11, and W3 is the distance between the p + guard ring region 13 and the n + drain region 11. , Xj is the diffusion depth of the p + guard ring region 13, and Rj is the p + guard ring region 1
3 shows a radius of curvature of 3. Rj is about 80% of Xj.

【0018】例えば、W1を9μm、溝部14の深さを
1〜1.5μm、pゲート領域16の拡散深さを約
0.5μmとする。pガードリング領域を有しない従
来型の素子の場合、BVgdは50〜60V程度である。
それに対して、L1を8〜13μm、Xjを約2μmと
するpガードリング領域13を設けた本発明の素子の
場合、BVgdは120〜140Vとなり、従来型の素子
に比べて約2倍以上の値が得られた。
For example, W1 is 9 μm, the depth of the groove 14 is 1 to 1.5 μm, and the diffusion depth of the p + gate region 16 is about 0.5 μm. In the case of a conventional device having no p + guard ring region, BVgd is about 50 to 60V.
On the other hand, in the case of the device of the present invention provided with the p + guard ring region 13 having L1 of 8 to 13 μm and Xj of about 2 μm, BVgd is 120 to 140 V, which is about twice or more that of the conventional device. The value of was obtained.

【0019】また上述した形状のとき、W2はnドレ
イン領域11とnエピタキシャル層12の遷移領域を考
慮すると、約7μm程度である。その場合の理論耐圧は
ゲート領域16の平面接合部分で決まり156V程
度である。本発明によるpガードリング領域13を有
する構造であると、理論耐圧の90%近い値が得られた
ことになる。
In the case of the above-mentioned shape, W2 is about 7 μm in consideration of the transition region of the n + drain region 11 and the n epitaxial layer 12. In that case, the theoretical breakdown voltage is determined by the plane junction of the p + gate region 16 and is about 156V. With the structure having the p + guard ring region 13 according to the present invention, a value close to 90% of the theoretical breakdown voltage was obtained.

【0020】次に、pガードリング領域13の幅L1
に関して説明する。pガードリング領域13を設けた
SITでは、pガードリング領域13とnドレイン
領域11間にCgd´という寄生容量が生じる。そのCgd
´はpゲート領域16とnドレイン領域11間に形
成されるCgdに対して十分小さくなければ、高周波特性
が劣化し具体的には電力利得が低下してしまう。そのた
めCgd´を小さくする必要があり、それにはL1をでき
るだけ短くする方がよい。しかし、L1が短すぎると、
ガードリング領域13の周囲の円筒接合部分で耐圧
が決定されるため、耐圧BVgdの低下を招くことにな
る。それゆえ、pガードリング領域13の幅L1は耐
圧BVgdとの関係で決定する必要がある。
Next, the width L1 of the p + guard ring region 13
Will be described. In SIT provided p + guard ring region 13, a parasitic capacitance is generated that Cgd' between p + guard ring region 13 and n + drain region 11. The Cgd
Unless ′ is sufficiently small with respect to Cgd formed between the p + gate region 16 and the n + drain region 11, the high frequency characteristic deteriorates and specifically the power gain decreases. Therefore, it is necessary to make Cgd ′ small, and it is better to make L1 as short as possible. However, if L1 is too short,
Since the breakdown voltage is determined at the cylindrical junction portion around the p + guard ring region 13, the breakdown voltage BVgd is lowered. Therefore, the width L1 of the p + guard ring region 13 needs to be determined in relation to the breakdown voltage BVgd.

【0021】図3は、W1を9μm、溝部14の深さを
1〜1.5μm、pゲート領域16の拡散深さを約
0.5μm、Xjを2μmとしたSITにおいて、p
ガードリングの幅L1とゲート・ドレイン間耐圧BVgd
との関係を示している。同図によれば、BVgdはL1が
おおよそ8μm以上で飽和している。L1が8μm以上
では、表面での空乏層はpゲート領域16からn
レイン領域11までの距離W2(おおよそ7〜7.5μ
m)以上に拡がる。それにより表面での電界は緩和さ
れ、耐圧BVgdは素子内部のpゲート領域16の平面
接合部分で決定される。従って、耐圧を確保すると同時
に寄生容量Cgd´を小さくするには、pガードリング
領域13の幅L1をおおよそW2程度かごく僅かに大き
い寸法にすることが望ましい。
FIG. 3, 9 .mu.m and W1, 1 to 1.5 [mu] m and depth of the groove 14, p + about 0.5μm diffusion depth of the gate region 16, in the SIT was 2μm and Xj, p +
Guard ring width L1 and gate-drain breakdown voltage BVgd
The relationship is shown. According to the figure, BVgd is saturated when L1 is approximately 8 μm or more. When L1 is 8 μm or more, the depletion layer on the surface is the distance W2 from the p + gate region 16 to the n + drain region 11 (about 7 to 7.5 μm).
m) or more. This relaxes the electric field on the surface, and the breakdown voltage BVgd is determined at the plane junction of the p + gate region 16 inside the element. Therefore, in order to secure the breakdown voltage and at the same time reduce the parasitic capacitance Cgd ', it is desirable that the width L1 of the p + guard ring region 13 is set to about W2 or slightly larger.

【0022】図4は1本のソース長(平行線状の幅)が
120μmで100本並列接続(全ソース長1.2c
m)したリセスゲート型SITのSパラメ−タの測定よ
り計算した電力利得と周波数の関係を示す。本発明のS
ITはL1を約8μmとしたもので、ガードリング構造
を有していない従来型のSITと比較して示す。バイア
スは以下の条件である。尚、pガードリングを有する
本発明のSITはBVgdが大きくなったので、Vdsは従
来型のSITの2倍の50Vとした。
In FIG. 4, one source length (parallel line width) is 120 μm and 100 sources are connected in parallel (total source length 1.2 c).
m) shows the relationship between the power gain calculated from the S-parameter measurement of the recessed gate SIT and the frequency. S of the present invention
IT has L1 of about 8 μm and is shown in comparison with a conventional SIT having no guard ring structure. The bias is the following condition. Since the BVgd of the SIT of the present invention having the p + guard ring is large, Vds is set to 50V, which is twice the SIT of the conventional type.

【0023】 バイアス条件 Vds(v) Id(mA) Vgs(v) 本発明のSIT 50 50 −3.17 従来型のSIT 25 50 −4.45 同図に示される様に、MSG(Maximum Sta
ble Gain)、即ち、最大安定利得に関して、
発明のSITはCgd′のために約0.5dB利得が低
下しているが、MAG(Maximum Availa
ble Gain)、即ち、最大有能利得については
ずしもCgdやCgd′だけではなくインダクタンス等
の影響もでてくるので、従来型のSITとほぼ同等
得が上回る周波数もある。本発明のSITは従来型のS
ITに比べて、殆ど周波数特性を劣化することなく耐圧
を2倍以上とすることができる。つまり、同一のソース
長を有するSITにおいて、直流入力は2倍許容でき、
出力電力は2倍となる。
Bias condition Vds (v) Id (mA) Vgs (v) SIT 50 50-3.17 of the present invention SIT 25 50-4.45 of conventional type As shown in the same figure, MSG (Maximum Sta).
ble gain), that is, with respect to the maximum stable gain, the SIT of the present invention has a gain reduction of about 0.5 dB due to Cgd ′, but MAG (Maximum Availa).
ble Gain), i.e., since the maximum available gain comes out the effects of such inductance not only必<br/> Zushimo Cgd and Cgd ', substantially equal in interest <br/> to conventional SIT There are also frequencies that are more profitable. The SIT of the present invention is a conventional S
Compared to IT, the breakdown voltage can be doubled or more with almost no deterioration in frequency characteristics. That is, in the SIT having the same source length, the DC input can be doubled,
The output power is doubled.

【0024】 次に、本発明による他の実施例を図5よ
り説明する。pガードリング領域13隣接するよう
にnエピタキシャル層12にpフローティング領域2
2を形成する。pフローティング領域22はpガー
ドリング領域13を取り囲むように帯状に形成される。
フローティング領域22は、より高い耐圧を得るた
めに二重、三重と設けても良いことは言うまでもない。
ここでは多重にする場合も含めてpフローティング領
域とする。
Next, another embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. the n epitaxial layer 12 so as to be adjacent to the p + guard ring region 13 p + floating region 2
Form 2 The p + floating region 22 is formed in a band shape so as to surround the p + guard ring region 13.
It goes without saying that the p + floating region 22 may be provided in double or triple in order to obtain a higher breakdown voltage.
Here, the p + floating region is included, including the case of multiplexing.

【0025】更に、図6に示されるように、pガード
リング領域13の周囲にn領域23を設けてもよい。
領域23は、pガードリング領域13からの空乏
層の拡がりすぎを防ぐと共に、BーB´に沿う線で素子
を切断するダイシング領域として使用される。n領域
23を設けることにより、素子を切断する場合にリーク
電流の発生と増加を防ぐことができる。また、n領域
23の拡散深さは少なくともpガードリング領域13
よりも深い方が望ましく、nドレイン領域11と接し
てもよい。尚、p+ガードリング領域13の周囲にp
フロ−ティング領域22を設け、その周囲にn領域2
3を設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 6, an n + region 23 may be provided around the p + guard ring region 13.
The n + region 23 prevents the depletion layer from spreading too much from the p + guard ring region 13 and is used as a dicing region for cutting the element along a line along BB ′. By providing the n + region 23, it is possible to prevent the generation and increase of the leak current when cutting the element. The diffusion depth of the n + region 23 is at least the p + guard ring region 13
It is preferable that the depth is deeper than that, and it may be in contact with the n + drain region 11. Incidentally, p around the p + guard ring region 13 +
The floating region 22 is provided, and the n + region 2 is provided around the floating region 22.
3 may be provided.

【0026】本発明によるSITの製造方法を図7乃至
図12を参照して説明する。尚、それら図7乃至図12
は、図1(b)中のA−A´断面部分を示している。
A method of manufacturing the SIT according to the present invention will be described with reference to FIGS. Incidentally, those FIG. 7 to FIG.
Shows a cross section taken along the line AA ′ in FIG.

【0027】まず、不純物密度が1×1018〜1×1
19cmー程度、(100)あるいは(111)面
を有するドレイン領域となるn基板(以下、nドレ
イン領域とする)11を準備する。その上にSiCl
とHによる気相成長法により成長させた高抵抗なnエ
ピタキシャル層12を形成する。該nエピタキシャル層
12の不純物濃度は1×1013cm−3以下、あるい
は1×1013〜1×1015cm−3とする。また、
ジャストピンチオフ特性を得るために、nエピタキシャ
ル層12のうち基板側の下部を不純物濃度1×1013
cmー3とし、上部の2〜3μmを基板側よりも不純物
密度の高い5×1014〜1×1015cm−3程度と
しても良く、設計に応じて均一不純物密度または不均一
不純物密度分布の層としても良いことは言うまでもな
い。その後、図示しないSiO等をマスクに用いて、
イオン注入法等によりpガードリング領域13を形成
する(図7)。
First, the impurity density is 1 × 10 18 to 1 × 1.
An n + substrate (hereinafter referred to as an n + drain region) 11 to be a drain region having a (100) or (111) plane of about 0 19 cm −3 is prepared. SiCl 4 on top of it
And a high-resistance n epitaxial layer 12 grown by the vapor phase growth method using H 2 and H 2 are formed. The impurity concentration of the n epitaxial layer 12 is set to 1 × 10 13 cm −3 or less, or 1 × 10 13 to 1 × 10 15 cm −3 . Also,
In order to obtain just pinch-off characteristics, the lower part of the n epitaxial layer 12 on the substrate side has an impurity concentration of 1 × 10 13
cm −3 , and the upper 2 μm to 3 μm may be about 5 × 10 14 to 1 × 10 15 cm −3, which has a higher impurity density than the substrate side, and has a uniform impurity density or a non-uniform impurity density distribution depending on the design. It goes without saying that it is good as a layer. After that, using SiO 2 or the like (not shown) as a mask,
The p + guard ring region 13 is formed by the ion implantation method or the like (FIG. 7).

【0028】次いで、nエピタキシャル層12上に図示
しないSiO膜等をマスクに用いて、nエピタキシャ
ル層12にリセスゲートとなる複数の溝部14a,bと
をRIE法により形成する。最外側部の溝部14aは長
手方向にpガードリング領域13と部分的に重なるよ
うに形成され、溝部14bは図示しない端部でpガー
ドリング領域13と重なるように形成される。溝部14
a,bの幅はそれぞれ2μm,1μmで深さは1〜1.
5μmとする。隣接する溝部14の間隔は例えば3〜7
μmとすれば良い。RIEはSFとOガスの混合プ
ラズマを用いる(図8)。
Next, using the SiO 2 film or the like (not shown) as a mask on the n epitaxial layer 12, a plurality of trenches 14a and 14b to serve as recess gates are formed in the n epitaxial layer 12 by the RIE method. The outermost groove portion 14a is formed so as to partially overlap with the p + guard ring region 13 in the longitudinal direction, and the groove portion 14b is formed so as to overlap with the p + guard ring region 13 at an end not shown. Groove 14
The widths of a and b are 2 μm and 1 μm, respectively, and the depth is 1 to 1.
5 μm. The interval between the adjacent groove portions 14 is, for example, 3 to 7.
It may be μm. RIE uses a mixed plasma of SF 6 and O 2 gas (FIG. 8).

【0029】その後、絶縁膜15、例えば0.5〜1μ
m程度の厚い酸化膜をnエピタキシャル層12の全面を
水蒸気中で酸化して形成する。CFあるいはCF
CHFの混合ガスによるRIEにより溝部14a,b
の底部にのみ窓明けを行い、nエピタキシャル層12を
露出させる。続いて、それら窓明けをした領域へボロン
による拡散或いはイオン注入法によりpゲート領域1
6a,bを形成する。この工程によりpガードリング
領域13とpゲート領域16aとが接続される。尚、
ゲート領域16bも同様に、その図示しない端部で
ガードリング領域13に接続される。pゲート領
域16の拡散深さは0.5μm程度である(図9)。
After that, the insulating film 15, for example, 0.5 to 1 μm
An oxide film having a thickness of about m is formed by oxidizing the entire surface of the n epitaxial layer 12 in water vapor. Grooves 14a, b are formed by RIE using CF 4 or a mixed gas of CF 4 and CHF 3.
Is opened only at the bottom of the substrate to expose the n-epitaxial layer 12. Subsequently, the p + gate region 1 is diffused into the window-opened region by boron or the ion implantation method.
6a, b are formed. By this step, the p + guard ring region 13 and the p + gate region 16a are connected. still,
Similarly, the p + gate region 16b is connected to the p + guard ring region 13 at its end (not shown). The diffusion depth of the p + gate region 16 is about 0.5 μm (FIG. 9).

【0030】次いで、全面にレジスト等のマスクパタ−
ン17を形成し、ソース領域となる部分の絶縁膜15を
RIE法等により除去してnエピタキシャル層12を露
出させる(図10)。前記露出したnエピタキシャル層
12にイオン注入法によりリンあるいは砒素を打込み、
ソース領域18を形成する。その後マスクパタ−ン
17を除去する。尚マスクパタ−ン17としてSiO
等を用いた場合、nソース領域18をn型不純物を添
加した多結晶シリコンからの拡散によっても形成できる
(図11)。その後、上述のように形成したpゲート
領域16、nソース領域18及びnドレイン領域1
1それぞれにゲート電極19、ソース電極20及びドレ
イン電極21を形成する(図12)。
Next, a mask pattern such as a resist is formed on the entire surface.
Then, the insulating film 15 in the portion to be the source region is removed by RIE or the like to expose the n epitaxial layer 12 (FIG. 10). Implanting phosphorus or arsenic into the exposed n epitaxial layer 12 by ion implantation,
The n + source region 18 is formed. After that, the mask pattern 17 is removed. The mask pattern 17 is made of SiO 2
And the like, the n + source region 18 can also be formed by diffusion from polycrystalline silicon added with an n-type impurity (FIG. 11). Then, the p + gate region 16, the n + source region 18 and the n + drain region 1 formed as described above are formed.
A gate electrode 19, a source electrode 20 and a drain electrode 21 are formed on each of the layers (FIG. 12).

【0031】尚、リセスゲート型SITに関して説明し
たが、サイドゲート型SITに関してもガードリング領
域13を設けることにより同様のことがいえる。また、
Siを材料としたSITのみならず、他のGaAs,I
nP等の化合物半導体についても適用できることはいう
までもない。
Although the recess gate type SIT has been described, the same can be said for the side gate type SIT by providing the guard ring region 13. Also,
Not only SIT made of Si but also other GaAs, I
It goes without saying that the present invention can also be applied to compound semiconductors such as nP.

【0032】[0032]

【発明の効果】 リセスゲート型もしくはサイドゲート
型SITにおいて、ゲート領域の周囲にガードリング領
域を設けることにより、著しくゲート・ドレイン接合
圧の大きい素子を得ることができる。本発明のSITは
高周波特性を殆ど劣化することなく、従来型のSITに
比べてドレイン・ソース間に印加できる電圧は2倍以上
となり、高出力なSITを提供することができる。
In the recess gate type or the side gate type SIT, by providing the guard ring region around the gate region, the gate / drain junction resistance is significantly improved.
It is possible to obtain an element having a large pressure . The SIT of the present invention can provide a high-output SIT with almost no deterioration in high-frequency characteristics, and the voltage that can be applied between the drain and the source is more than double that of the conventional SIT.

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

【図1】(a)は本発明の第1実施例のSITを模式的
に示す平面図であり、(b)は同図(a)の丸印部分の
拡大図である。
1A is a plan view schematically showing an SIT according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged view of a circled portion in FIG. 1A.

【図2】図1(b)のA−A´に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図3】ガードリングの幅L1とゲート・ドレイン間耐
圧BVgdとの関係を示すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the width L1 of the guard ring and the gate-drain breakdown voltage BVgd.

【図4】本発明によるSITの電力利得の周波数特性を
示すグラフ図である。
FIG. 4 is a graph showing frequency characteristics of power gain of SIT according to the present invention.

【図5】本発明による第2の実施例のSITを模式的に
示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a SIT of a second embodiment according to the present invention.

【図6】本発明による第3の実施例のSITを模式的に
示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view schematically showing a SIT according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明によるSITの製造方法を示す第1の工
程断面図である。
FIG. 7 is a first process sectional view showing the method of manufacturing the SIT according to the present invention.

【図8】本発明によるSITの製造方法を示す第2の工
程断面図である。
FIG. 8 is a second process sectional view showing the method for manufacturing an SIT according to the present invention.

【図9】本発明によるSITの製造方法を示す第3の工
程断面図である。
FIG. 9 is a third process sectional view showing the method for manufacturing an SIT according to the present invention.

【図10】本発明によるSITの製造方法を示す第4の
工程断面図である。
FIG. 10 is a fourth process sectional view showing the method of manufacturing the SIT according to the present invention.

【図11】本発明によるSITの製造方法を示す第5の
工程断面図である。
FIG. 11 is a fifth process sectional view showing the method of manufacturing the SIT according to the present invention.

【図12】本発明によるSITの製造方法を示す第6の
工程断面図である。
FIG. 12 is a sixth process sectional view showing the method for manufacturing an SIT according to the present invention.

【図13】(a)は従来のリセスゲート型SITを模式
的に示す断面図であり、(b)は従来のサイドゲート型
SITを模式的に示す断面図だる。
13A is a sectional view schematically showing a conventional recess gate type SIT, and FIG. 13B is a sectional view schematically showing a conventional side gate type SIT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…nドレイン領域(n基板)、12…nエピタ
キシャル層 13…pガードリング領域、14…溝部、15…絶縁
膜 16…pゲート領域、17…マスクパタ−ン、18…
ソース領域 19…ゲート電極、20…ソース電極、21…ドレイン
電極 22…pフローティング領域、23…n領域
11 ... n + drain region (n + substrate), 12 ... n epitaxial layer 13 ... p + guard ring region, 14 ... groove, 15 ... insulating film 16 ... p + gate region, 17 ... mask pattern, 18 ...
n + source region 19 ... Gate electrode, 20 ... Source electrode, 21 ... Drain electrode 22 ... P + floating region, 23 ... N + region

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一導電型のドレイン領域と、前記ドレイ
ン領域上に設けられた一導電型のチャンネル領域と、前
記チャンネル領域に設けられた一導電型の複数のソース
領域と、前記チャンネル領域に設けられた複数の溝部
と、前記各溝部の底部もしくは底部の一部から前記チャ
ンネル領域に設けられた反対導電型の複数のゲート領域
とを含み、前記複数のソース領域と前記複数のゲート領
域とは互いに平行となるように配置され、前記各ゲート
領域と接続すると共に前記複数のゲート領域の周囲に配
置されかつ前記チャンネル領域に設けられた反対導電型
のガードリング領域を有することを特徴とする静電誘導
トランジスタ。
1. A drain region of one conductivity type, a channel region of one conductivity type provided on the drain region, a plurality of source regions of one conductivity type provided in the channel region, and a drain region of the channel region. A plurality of groove portions provided, and a plurality of gate regions of opposite conductivity type provided in the channel region from the bottom portion of each groove portion or a part of the bottom portion, the plurality of source regions and the plurality of gate regions; Are arranged so as to be parallel to each other, and have guard ring regions of opposite conductivity type that are connected to the respective gate regions and are arranged around the plurality of gate regions and are provided in the channel region. Static induction transistor.
【請求項2】 前記複数のソース領域は、それぞれ前記
複数のゲート領域に挟まれて配置されることを特徴とす
る請求項1記載の静電誘導トランジスタ。
2. The static induction transistor according to claim 1, wherein the plurality of source regions are respectively sandwiched between the plurality of gate regions.
【請求項3】 前記ガードリング領域の幅は、前記ゲー
ト領域と前記ドレイン領域との距離以上であることを特
徴とする請求項1記載の静電誘導トランジスタ。
3. The static induction transistor according to claim 1, wherein a width of the guard ring region is equal to or larger than a distance between the gate region and the drain region.
【請求項4】 前記ガードリング領域の外周囲部に配置
されかつ前記チャンネル領域に設けられた反対導電型の
フロ−ティング領域を有することを特徴とする請求項1
記載の静電誘導トランジスタ。
4. A floating region having an opposite conductivity type is provided in the outer peripheral portion of the guard ring region and is provided in the channel region.
The static induction transistor described.
【請求項5】 前記ガ−トリング領域の外周囲部に配置
されかつ前記チャンネル領域に設けられた一導電型の半
導体領域を有することを特徴とする請求項1記載の静電
誘導トランジスタ。
5. The static induction transistor according to claim 1, further comprising a semiconductor region of one conductivity type disposed in the outer peripheral portion of the gate ring region and provided in the channel region.
【請求項6】 前記半導体領域は、ダイシング領域とし
て用いられることを特徴とする請求項5記載の静電誘導
トランジスタ。
6. The static induction transistor according to claim 5, wherein the semiconductor region is used as a dicing region.
【請求項7】 ドレイン領域となる一導電型の半導体基
板を用意する工程と、 前記半導体基板上にチャンネル領域となる一導電型の半
導体層を形成する工程と、 前記半導体層に帯状の反対導電型のガードリング領域を
形成する工程と、 前記半導体層に複数の溝部を前記ガードリング領域の内
側に平行線状に形成する工程と、 前記溝部の底部から前記半導体層に設けられ前記ガード
リング領域と接続するように形成された反対導電型の複
数のゲート領域を形成する工程と、 前記ガードリングの内側かつ前記複数のゲート領域と互
い違いに配置された一導電型の複数のソース領域を前記
半導体層に形成する工程とを具備することを特徴とする
静電誘導トランジスタの製造方法。
7. A step of preparing a semiconductor substrate of one conductivity type to be a drain region, a step of forming a semiconductor layer of one conductivity type to be a channel region on the semiconductor substrate, and a strip-shaped opposite conductivity to the semiconductor layer. Forming a guard ring region of a mold, forming a plurality of groove portions in the semiconductor layer in parallel lines inside the guard ring region, and forming the guard ring region in the semiconductor layer from the bottom of the groove portion. Forming a plurality of gate regions of opposite conductivity type formed so as to be connected to the semiconductor device, and forming a plurality of source regions of one conductivity type inside the guard ring and alternating with the plurality of gate regions. And a step of forming the layer into a layer.
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