JP2746325B2 - 伝導度変調型たて型mos−fet - Google Patents

伝導度変調型たて型mos−fet

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JP2746325B2 JP61225601A JP22560186A JP2746325B2 JP 2746325 B2 JP2746325 B2 JP 2746325B2 JP 61225601 A JP61225601 A JP 61225601A JP 22560186 A JP22560186 A JP 22560186A JP 2746325 B2 JP2746325 B2 JP 2746325B2
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    • H01L29/42356Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はドレイン側にソースと逆導電形の領域を付加
してバイポーラ動作を利用するたて型MOS−FETに関す
る。 〔従来技術とその問題点〕 例えばバイポーラ動作を利用するNチヤンネルMOS−F
ETは一般に第3図に示すような構造をもっている。第3
図はその模型的な要部断面図を示したものであり、主要
な構成部はソース電極1,ゲート電極2,ドレイン電極3,N-
ベース層4,P+層5,Pベース層6,P+ドレイン層7,N+ソース
層8,ゲートポリシリコン層9,絶縁酸化膜10からなってい
る。15はゲート酸化膜である。記号Sはソース,Gはゲー
ト,Dはドレインを表わす。 このような構造をもつ素子のソース電極1に対して、
ゲート電極2に一定のしきい値以上の電圧を印加する
と、ゲートポリシリコン層9の下のPベース層6の表面
が反転して電子のチヤンネルを形成し、ソースとドレイ
ンは導通状態となる。このチヤンネルを通ってN-ベース
層4に流入した電子はP+ドレイン層7に達するとホール
の注入を引き起こす。ホールの注入によってN-ベース層
4は伝導度変調を受け、伝導度が著しく大きくなり、大
電流を流すことが可能となる。この電流はP+ドレイン層
7を付加してない通常のたて型パワーMOS−FETの10〜20
倍にもなることが大きな利点となっている。 次に第3図の構造をもつ素子を等価回路で示した第4
図を参照して上記の素子動作を説明する。第4図の回路
はベースショート抵抗Rp,PNPトランジスタ12,NPNトラン
ジスタ13,MOS−FET14からなる。PNPトランジスタ12は第
3図のPベース層6,N-ベース層4,P+ドレイン層7により
形成され、NPNトランジスタ13は第3図のN+ソース層8,P
ベース層6,N-ベース層4により形成される。ベースショ
ート抵抗Rpは第3図のPベース層6とP+層5とを直列に
ソースにつないだときの抵抗である。素子動作はゲート
にしきい値以上の電圧を印加してMOS−FET14がオン状態
になるとPNPトランジスタ12のベースにソースから電子
が流れ込んで素子はオン状態となるものである。 しかしながら、前述のように大電流を流すことができ
るという利点をもつこの伝導度変調形のたて型MOS−FET
は第4図から明らかなようにNPNトランジスタ13とPNPト
ランジスタ12とから形成される寄生サイリスタに由来す
るラッチアップ現象を伴うことが一つの欠点となってい
る。すなわち、ソース,ドレイン間の電流が少ない領域
ではベースショート抵抗Rpによる電圧降下は小さいので
NPNトランジスタ13はほとんど電流を流すことができ
ず、PNPトランジスタ12のみが電流を流している。MOS−
FET14のゲート電圧を大きくしてPNPトランジスタ12に電
流を多く流し始めると、ベースショート抵抗Rpによる電
圧降下が大きくなり、遂に寄生サイリスタがオン状態と
なる。この状態になると、MOS−FET14のゲート電圧を加
えなくても寄生サイリスタ部分で自発的に電流をラッチ
しているために主電流をしゃ断することができなくな
る。この状態をラッチアップ現象と呼んでおり、このラ
ッチアップ現象のためにたて型MOS−FETに流し得る最大
電流値が制限される。 このラッチアップ現象は特にゲート電圧を切った直後
のターンオフ時に生じやすい。すなわち第4図において
MOS−FET14をオフ状態にすると、PNPトランジスタ12の
ベースへ流入していたMOS−FET14からの電子は急に流れ
を止められるので、ベースで再結合していた電子がなく
なり、その結果多量のホールが再結合することなくショ
ート抵抗Rpに流れてしまう。このため寄生サイリスタが
動作しやすくなるからである。 このようにたて型MOS−FETのスイッチオフの際、すな
わちターンオフ状態においてラッチアップ現象が起きや
すいことから、ターンオフ時間を速くすることができな
いなど、このたて型MOS−FETをスイッチング素子として
用いるときの大きな欠点となっている。 〔発明の目的〕 本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その
目的は寄生サイリスタによるラッチアップ現象を抑制し
て、最大動作電流を増し、しかも素子のスイッチング動
作を確実に行なうことができるたて型MOS−FETを提供す
ることにある。 〔発明の要点〕 本発明はゲートの下に拡がるPベース層を大きく拡げ
て、N-ベース層との境界部の表面積が大きくなるよう
に、基板を傾斜部と底部とを有するV字状の掘り込み部
を有する構造とするとともに、ソース領域を掘り込み部
の傾斜部近傍の底部直下のPベース層内に形成した構造
としたものであり、これにより注入されたホールがN-
ース層からPベース層へ流れ込む表面積を十分広くとる
ことができ、さらにNソース領域を掘り込み部の底部に
のみ形成したので、ホールの流れるPベース領域がNソ
ース領域で狭められる部分がほんの少しであり、その結
果ホールの流れは一部に集中することなく、その部分の
電位の上昇をひき起こすこともないので寄生サイリスタ
によるラッチアップ現象を阻止することを可能としたも
のである。 〔発明の実施例〕 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第1図は本発明により得られたたて型MOS−FETの模型
的な要部断面図であり、説明の便宜上第3図と同じ機能
を有する部分を同一符号で表わしてある。 第1図が第3図と異なる所はソース領域とチヤンネル
形成領域を含めて表面に開口部を有し断面がほぼV字状
を呈するように掘り込んだことにあり、そのためにPベ
ース層6はV字状ポリシリコン層9をマスクにして拡散
してある。このような構造にすることにより、この素子
のラッチアップ現象が起こりにくくなるのは次の理由に
よる。 第3図の構造ではPベース層6を流れるホールによ
り、第4図のベースショート抵抗Rpにおいて電位差が生
ずるために、NPNトランジスタ13のベース,エミッタ間
に電位差を与え、NPNトランジスタ13が容易に作動し、
ラッチアップ現象を起こすのに対して、第1図のソース
領域を断面V字状に掘り込んだ素子ではPベース層6は
第3図のものに比べてN-ベース層4と接する面積が大き
くなり、したがってここを同じホール電流が流れるとし
ても、ホール電流密度は小さくなる。また、Nソース領
域8を掘り込み部の傾斜部に近い底部直下のPベース層
6内にできるだけ小さくなるように形成し、これによっ
てホールの流れるPベース層が広くなる。このため実際
には第4図のベースショート抵抗Rpにより生ずる電位差
は小さく、その結果NPNトランジスタ13が容易に作動す
ることなく、寄生サイリスタによるラッチアップ現象が
起りにくくなるのである。 次に本発明のたて型MOS−FETの構成を得るための製造
プロセスについて述べる。第2図は本発明に必要とする
主な工程をその順に示したものであり、第1図と共通部
分に同一符号を用いてある。まずP+基板7上にN-エピタ
キシアル層4を有するウエハーにフイールド酸化膜16を
つけて開口部を形成する(a)。次に開口部のN-ベース
層4をエッチングにより断面V字型に掘り込み、V字型
の底部にマスクを用いてP+層5を拡散形成し(b)、V
字型内面にゲート酸化膜15を形成する(c)。ゲート酸
化膜15上にゲートポリシリコン層9を形成した後、セル
フアラインでPベース層6を形成する(d)。次いでレ
ジストマスク17を用いてAsのイオン注入を行ないN+ソー
ス層8を形成する(e)。レジストマスク17を除去して
PSG膜10を形成する(f)。そしてソース電極1,ゲート
電極2を設ける(g)。 以上のように本発明の素子ははじめにN-ベース層4を
断面V字型にエッチングして掘り込むほかは工程上通常
のたて型MOS−FETとほぼ同様にして製造することができ
る。 〔発明の効果〕 本発明によれば、V字状の掘り込み部の傾斜部の一部
と底部とを囲むように第2導電(N)ベース層内に形成
された第1導電型(P)ベース層と、この第1導電型
(P)ベース層の底部内の傾斜部近傍に形成された第2
導電型(N)ソース層と、第2導電型(N)ソース層と
第2導電型(N)ソース層との間の第1導電型(P)ベ
ース層のチャネル領域の表面上に絶縁膜を介して形成さ
れたゲートポリシリコン層と、掘り込み部の底部で第2
導電型(N)ソース層と第1導電型(P)ベース層とが
ソース電極に接続された構成としたので、第1導電型
(P)ベース層のベースショート抵抗が小となり、この
ベースショート抵抗に生じる電圧降下を小さくでき、寄
生サイリスタのラッチアップ現象の発生を抑制すること
ができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のたて型MOS−FETの要部断面図、第2図
は同じく主要な製造工程図、第3図は従来素子の要部断
面図、第4図は同じく等価回路図である。 1……ソース電極、2……ゲート電極、3……ドレイン
電極、4……N-ベース層、5……P+層、6……Pベース
層、7……ドレイン電極、8……N+ソース層、9……ゲ
ートポリシリコン層、10……絶縁酸化膜、12……PNPト
ランジスタ、13……NPNトランジスタ、14……MOS−FE
T、15……ゲート酸化膜、16……フイールド酸化膜、17
……レジストマスク。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.第1導電型半導体基板と、該基板表面に形成された
    第2導電型ベース層と、該第2導電型ベース層表面に開
    口し形成された傾斜部と底部とを有する断面V字状の掘
    り込み部と、該掘り込み部の傾斜部の一部と底部とを囲
    むように前記第2導電型ベース層内に形成された第1導
    電型ベース層と、該第1導電型ベース層の底部内の傾斜
    部近傍に形成された第2導電型ソース層と、該第2導電
    型ソース層と前記第2導電型ベース層との間の前記第1
    導電型ベース層のチャネル領域の表面上に絶縁膜を介し
    て形成されたゲートポリシリコン層と、前記掘り込み部
    の底部で前記第2導電型ソース層と前記第1導電型ベー
    ス層とがソース電極に接続されたことを特徴とする伝導
    度変調型たて型MOS−FET。
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JP2504862B2 (ja) * 1990-10-08 1996-06-05 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2519369B2 (ja) * 1992-03-05 1996-07-31 株式会社東芝 半導体装置
JP6182921B2 (ja) * 2013-03-21 2017-08-23 富士電機株式会社 Mos型半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56140663A (en) * 1980-04-02 1981-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
JPS60196974A (ja) * 1984-03-19 1985-10-05 Toshiba Corp 導電変調型mosfet

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