JP3275569B2 - 横型高耐圧電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

横型高耐圧電界効果トランジスタおよびその製造方法

Info

Publication number
JP3275569B2
JP3275569B2 JP23871694A JP23871694A JP3275569B2 JP 3275569 B2 JP3275569 B2 JP 3275569B2 JP 23871694 A JP23871694 A JP 23871694A JP 23871694 A JP23871694 A JP 23871694A JP 3275569 B2 JP3275569 B2 JP 3275569B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
conductivity type
offset
well region
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP23871694A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08107202A (ja
Inventor
明夫 北村
直人 藤島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP23871694A priority Critical patent/JP3275569B2/ja
Priority to DE19536495A priority patent/DE19536495A1/de
Publication of JPH08107202A publication Critical patent/JPH08107202A/ja
Priority to US08/926,343 priority patent/US5917217A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3275569B2 publication Critical patent/JP3275569B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0922Combination of complementary transistors having a different structure, e.g. stacked CMOS, high-voltage and low-voltage CMOS
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1029Channel region of field-effect devices of field-effect transistors
    • H01L29/1033Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure
    • H01L29/1041Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface
    • H01L29/1045Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface the doping structure being parallel to the channel length, e.g. DMOS like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66659Lateral single gate silicon transistors with asymmetry in the channel direction, e.g. lateral high-voltage MISFETs with drain offset region, extended drain MISFETs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7833Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's
    • H01L29/7835Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's with asymmetrical source and drain regions, e.g. lateral high-voltage MISFETs with drain offset region, extended drain MISFETs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/0852Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
    • H01L29/0873Drain regions
    • H01L29/0878Impurity concentration or distribution
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42364Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity
    • H01L29/42368Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity the thickness being non-uniform

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電源、自動車、
モーター駆動又はディスプレイパネルドライブ等にトラ
ンジスタ単体として或いはロジック部と一体化したパワ
ーICとして用いられる横型高耐圧の電界効果トランジ
スタ(以下MOSFETと略す)の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】高耐圧・低オン抵抗のトレードオフ改善
を狙ったMOSFETの分野では、現在までにさまざま
な試みがなされている。例として、図9に、本発明者ら
の提案になる数十ないし100V耐圧クラスの横型MO
SFETの断面図を示す(藤島他:ISPSD’9
3)。この例では、p型基板1の上に成膜したnエピタ
キシャル層2の表面層に、pベース領域3とそれより深
いp深ベース領域4が一部重なるように形成され、その
pベース領域3の表面層にnソース領域5が形成されて
いる。また、pベース領域3から少し離してnエピタキ
シャル層2の表面層に、表面に厚い酸化膜LOCOS6
を備えたnオフセット領域7と、そのnオフセット領域
7の表面層のpベース領域3から遠い側にnドレイン領
域8が形成されている。nエピタキシャル層2の表面露
出部とnソース領域5とに挟まれたpベース領域3の表
面上にゲート酸化膜9を介して多結晶シリコンからなる
ゲート電極10、nソース領域5の表面上にソース電極
11、nドレイン領域8の表面上にドレイン電極12が
それぞれ設けられている。ゲート電極10の側面には、
CVD酸化膜からなるサイドウォール13がある。この
構造は、p深ベース領域4の形成後、ゲート電極10を
マスクとしたアクセプタ形成型不純物イオンの注入およ
び熱拡散により、pベース領域3を形成し、サイドウォ
ール13をCVDで形成した後、ドナー形成型不純物イ
オンの注入および熱拡散により、nソース領域5を形成
する。このMOSFETの動作は、ゲート電極10にし
きい値以上の電圧を印加すると、pベース領域3の表面
層に反転層を生じてソース電極11とドレイン電極12
の間が導通するものである。この構造では、pベース領
域3とnソース領域5とを自己整合的に形成せず、サイ
ドウォール13の形成を間に挟んで、両領域を横方向に
ずらすことによって、ベース抵抗(チャネル抵抗)の削
減とパンチスルー耐圧の向上による高耐圧化を図り、耐
圧80V、オン抵抗0.143Ωcm2 というMOSF
ETが実現できている。
【0003】図10に、本発明者らの提案になる別の数
百V耐圧クラスの横型MOSFETの断面図を示す(北
村他:電気学会平成5年全国大会講演No.451)。
この例では、p型基板21の表面層に形成したnウェル
領域22の表面層に、pベース領域23とそれより深い
p深ベース領域24が一部重なるように形成され、その
pベース領域23の表面層にnソース領域25が形成さ
れている。また、pベース領域23に接続して表面に厚
い酸化膜LOCOS26を備えたp拡張ベース領域27
が形成され、更にそのp拡張ベース領域27の先のnウ
ェル領域22の表面層にnドレイン領域28が形成され
ている。nウェル領域22の表面露出部とnソース領域
25とに挟まれたpベース領域23の表面上にゲート酸
化膜29を介して多結晶シリコンからなるゲート電極3
0、nソース領域25の表面上にソース電極31、nド
レイン領域28の表面上にドレイン電極32がそれぞれ
設けられている。この構造は、p拡張ベース領域27を
表面層に形成し、nウェル領域22を上下から挟み込む
ことによつて、nウェル領域22の不純物濃度の高濃度
化を図って、オン抵抗の低下を図り、且つ700Vとい
う高耐圧を実現している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図9の
例のサイドウォール付きゲート電極のMOSFETは、
基板にエピタキシャルウェハを用いており、また、マス
クの枚数も多く必要で非常に高価なプロセスを必要とす
る。一方、図10のp拡張ベース領域27をもったMO
SFETは、700Vクラスの高耐圧素子では、かなり
高性能であることが確認されているが、それ以下の耐圧
クラスでの優位性は、報告されていない。
【0005】以上の問題に鑑み、本発明の目的は、上記
のような特別のプロセスを必要としないで、しかも耐圧
とオン抵抗のトレードオフを改善したMOSFETを提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題解決のため、
本発明の横型高耐圧電界効果トランジスタは、第一導電
型半導体層の表面層に形成された第一導電型ウェル領域
と、その第一導電型ウェル領域の表面層に離れて形成さ
れた第二導電型ソース領域と第二導電型オフセット領域
と、その第二導電型オフセツト領域の表面の一部に形成
されたLOCOS酸化膜と、第二導電型オフセット領域
の表面層のLOCOS酸化膜の第二導電型ソース領域か
ら遠い側に形成された第二導電型ドレイン領域と、第二
導電型ソース領域と第二導電型オフセット領域とに挟ま
れた第一導電型ウェル領域の表面露出部の表面上にゲー
ト絶縁膜を介して形成された多結晶シリコンからなるゲ
ート電極と、第二導電型ソース領域の表面上に設けられ
たソース電極と、第二導電型ドレイン領域の表面上に設
けられたドレイン電極とを有するものとする。
【0007】また、上記構成において、前記第二導電型
オフセット領域の表面濃度が5×1016cm-3〜2×1
17cm-3であり、拡散深さが0.5〜1.5μmであ
り、そのオフセット領域の直下の第一導電型ウェル領域
の最高不純物濃度が1.5×1016cm-3〜3×1016
cm-3であるものとする。また、前記第二導電型ソース
領域を横方向および深さ方向で取り囲むように形成され
た第一導電型ウェル領域より不純物濃度の高い第一導電
型ベース領域を設け、前記第二導電型オフセット領域の
表面濃度が5×1016cm-3〜2×1017cm-3であ
り、拡散深さが0.5〜1.5μmであり、そのオフセ
ット領域の直下の第一導電型ウェル領域の最高不純物濃
度が×1016cm-3〜3×1016cm-3であるものと
する。
【0008】そして、上記の横型高耐圧電界効果トラン
ジスタの製造方法としては、第一導電型ウェル領域を、
第一導電型ウェル領域を形成しようとする半導体層と同
じ半導体層に形成するCMOSトランジスタの第一導電
型ウェル領域と同時に形成するものとする。
【0009】
【作用】上記の手段を講じ、第一導電型半導体層または
第二導電型半導体層の表面層に第一導電型ウェル領域を
形成し、その第一導電型ウェル領域の表面層に第二導電
型オフセット領域を形成することにより、第一導電型ウ
ェル領域だけでなく、第二導電型オフセット領域の空乏
化を促し、かつ第一導電型ウェル領域の最高不純物濃度
を高く保つことができる。
【0010】また、第二導電型ソース領域を横方向およ
び深さ方向で取り囲むように形成された第一導電型ウェ
ル領域より不純物濃度の高い第一導電型ベース領域を設
けることにより、しきい値制御ができる。特に、前記第
二導電型オフセット領域の表面不純物濃度が5×1016
cm-3〜2×1017cm-3であり、拡散深さが0.5〜
1.5μmであり、そのオフセット領域の直下の第一導
電型ウェル領域の最高不純物濃度が5×1015cm-3
3×1016cm-3であれば、第一導電型ウェル領域だけ
でなく、第二導電型オフセット領域の空乏化を促し、か
つ第一導電型ウェル領域の最高不純物濃度を高く保つこ
とができる。
【0011】そして、第一導電型ウェル領域を、第一導
電型ウェル領域を形成しようとする半導体層と同じ半導
体層に形成するCMOSトランジスタの第一導電型ウェ
ル領域と同時に形成する上記の製造方法をとれば、高耐
圧トランジスタの第一導電型ウェル領域の形成のために
特別に工程を増やす必要がない。
【0012】
【実施例】以下に、図を参照しながら、本発明の実施例
について説明する。図1の左側部分に、本発明第一の実
施例の高耐圧nチャネルMOSFETの断面図を示す。
図の右側部分は、本発明のMOSFETと同一シリコン
基板に集積されたCMOSトランジスタ(nチャネルM
OSFET、pチャネルMOSFET)の断面図であ
る。比抵抗が、15Ω・cmのp型基板41の表面層の
一部にpウェル領域42がアクセプタ形成型不純物の選
択的なイオン注入およびその後の熱拡散により、形成さ
れている。pウェル領域42の表面濃度は1×1016
-3であり、接合深さは3μmである。pウェル領域4
2の表面層に、少し間隔をおいてドナー形成型不純物の
選択的なイオン注入およびその後の熱拡散により、nオ
フセット領域47とnソース領域45とが形成されてい
る。そのnオフセット領域47の表面の一部に厚い酸化
膜LOCOS46があり、そのLOCOS46のnソー
ス領域45から遠い側のnオフセット領域47の表面層
にnドレイン領域48が形成されている。ここでnオフ
セット領域47の表面不純物濃度は、6×1016
-3、接合深さは1μmである。nオフセット領域47
とnソース領域45とに挟まれたpウェル領域42の表
面上には、ゲート酸化膜49を介してゲート電極50
が、nソース領域45の表面上にはソース電極51が、
nドレイン領域48の表面上にはドレイン電極52がそ
れぞれ設けられている。このMOSFETの動作は、一
般のMOSFETと同じく、ゲート電極50への電圧印
加により、ソース電極51−ドレイン電極52間が導通
するものである。図の右側部分のCMOSは、基板41
の表面層に形成されたnウェル領域53、pウェル領域
54の表面層にソース、ドレイン領域がそれぞれ形成さ
れたpチャネルMOSFET55とnチャネルMOSF
ET56とからなる。この例のように、CMOSと高耐
圧MOSFETとを同一基板41に集積する場合、高耐
圧MOSFETのpウェル領域42は、CMOS部のn
チャネルMOSFET56を形成するpウェル領域54
と同時に形成することもでき、その場合は、一枚のマス
クにより両方のpウェル領域42、54の形成ができる
ので、高耐圧MOSFETのための特別のマスクは必要
としない。更に、高耐圧MOSFETのnソース領域4
5、nドレイン領域48は、CMOS部のnチャネルM
OSFET56のnソース領域、nドレイン領域57と
同時に形成することもできる。
【0013】図2は、図1のX−X’線に沿った断面に
おける不純物濃度の分布図である。nオフセット領域4
7の接合深さが1μmと浅いため、その直下のpウェル
領域42の最高不純物濃度は、6×1015cm-3と高濃
度であることがわかる。図1のMOSFETの耐圧は9
5V、オン抵抗は0.17Ωmm2 であった。これは、
nオフセット領域47の不純物濃度を適当な濃度にし
て、nオフセット領域47の空乏化を促して高耐圧を得
たこと、および、nオフセット領域47の拡散深さを浅
くしてpウェル領域42の最高不純物濃度を高くし、オ
ン抵抗の低減を図ったことによる。図3に逆バイアス時
の電位分布を示す。図のように、nオフセット領域47
は、表面不純物濃度が6×1016cm-3と高濃度である
にもかかわらず、完全に空乏化し、実線で示した等電位
線はかなり均等に分布していることからも高耐圧化が理
解される。点線58は空乏層端を示す。
【0014】このようにpウェルマスクの追加無しで、
pウェル領域42の不純物分布を利用して、nオフセッ
ト領域47の接合深さを1μmと浅くすることにより、
耐圧とオン抵抗のトレードオフが改善された。図7は、
pウェル領域42の不純物濃度とnオフセット領域47
の拡散深さをパラメータにした、耐圧とnオフセット領
域47の不純物濃度との関係を表した図である。横軸は
nオフセット領域47の不純物濃度、たて軸は耐圧であ
る。実線はpウェル領域42の最高濃度が2×1016
-3、点線は最高濃度が4×1016cm-3であり、細線
はnオフセット領域47の接合深さが0.3μm、太線
は接合深さが1.0μmの場合をそれぞれ示している。
あるパラメータの条件に対して、nオフセット領域47
の不純物濃度が増すに従って、耐圧は、増大し、最大値
を示した後再び減少する。すなわち、耐圧を最大にする
最適なnオフセット領域47の不純物濃度が存在する。
そして、pウェル領域42の不純物濃度が低い程、また
nオフセット領域47の拡散深さが深い程、ピーク耐圧
は、上昇することがわかる。更に、pウェル領域42の
拡散深さについても耐圧は依存しており、pウェル領域
42の拡散深さが小さい程、ピーク耐圧は上昇するが、
その依存性は他の因子程大きくはない。そして、図には
示していないが、逆にpウェル領域42の不純物濃度が
低い程、またnオフセット領域2の拡散深さが深い程、
オン抵抗が大きくなるという結果も得られている。ここ
でも、pウェル領域の拡散深さは、其れほど大きく影響
しない。従って、大きく影響する上記の三つの因子に
は、総合的に最適な範囲が決められる。その範囲は、n
オフセツト領域47の不純物濃度が5×1016から2×
1017cm-3、拡散深さが0.5〜1.5μm、pウェ
ル領域42の不純物濃度が5×1015から3×1016
-3であり、この範囲では、耐圧は90V以上、オン抵
抗は0.5Ωcm2 以下である。
【0015】図4の左側部分に、本発明第二の実施例の
高耐圧pチャネルMOSFETの断面図を示す。図の右
側部分は、本発明のMOSFETと同一シリコン基板に
集積されたCMOS(NMOS、PMOS)の断面図で
ある。比抵抗が15Ω・cmのp型基板61の表面層
に、nウェル領域62が形成されている。nウェル領域
62の表面濃度は3×1016cm-3であり、接合深さは
4μmである。前記nウェル領域62の表面層にpソー
ス領域65、pオフセット領域67、pドレイン領域6
8を形成する。pドレイン領域68は図のように、pオ
フセット領域67の表面層に形成する。ここでpオフセ
ット領域67の表面不純物濃度は、5×1016cm-3
接合深さは1μmである。pオフセット領域67の表面
には、ゲート酸化膜69を介してゲート電極70が形成
されている。この例のようにnウェル領域62は、CM
OS部のpチャネル型MOSFET75を形成するnウ
ェル領域73と同時に形成することもでき、その場合
は、一枚のマスクにより両方のnウェル領域62、73
の形成ができるので、高耐圧pチャネルMOSFETの
ための特別のマスクは必要としない。
【0016】図5は、図4のY−Y’線に沿った断面に
おける不純物濃度の分布図である。pオフセット領域6
7の接合深さが1μmと浅いため、その直下のnウェル
領域62の最大不純物濃度は、1.5×1016cm-3
高濃度であることがわかる。図4のpチャネルMOSF
ETの耐圧は80V、オン抵抗は0.4Ωmm2 であっ
た。このようにpオフセット領域67の接合深さを1μ
mと浅くすることにより、耐圧とオン抵抗のトレードオ
フを改善した。図6に逆バイアス時の電位分布を示す。
図のように、pオフセット領域67は、表面不純物濃度
が5×1016cm-3と高濃度であるにもかかわらず、完
全に空乏化し、電位分布はかなり均等に分布していて、
高耐圧化に寄与していることがわかる。
【0017】図8の左側部分に、本発明第三の実施例の
高耐圧nチャネルMOSFETの断面図を示す。図の右
側部分は、本発明のMOSFETと同一シリコン基板に
集積されたCMOS(NMOS、PMOS)の断面図で
ある。図1の第一の実施例と同様に、p型基板81の表
面層にpウェル領域82が形成され、そのpウェル領域
82の表面層にnソース領域85、nオフセット領域8
7が形成され、nオフセット領域87の表面には厚い酸
化膜LOCOS86があってそのnソース領域85から
遠い側にnドレイン領域88が形成されている。pウェ
ル領域82の表面露出部の表面上にはゲート酸化膜89
を介してゲート電極90が設けられている。ソース電極
91、ドレイン電極92も同様に設けられている。図の
右側部分にはnウェル領域93、pウェル領域94の表
面層にそれぞれ形成されたpチャネル型MOSFET9
5とnチャネル型MOSFET96からなるCMOS部
がある。図1の第一の実施例との違いは、pウェル領域
82の中のnソース領域85の外側に、pウェル領域8
2より不純物濃度の高いpベース領域83が形成されて
いる点である。この構造では、pベース領域83の不純
物濃度を最適値に選ぶことによって、上記の実施例の利
点に加えて、高耐圧MOSFETのしきい値電圧を制御
できる利点がある。
【0018】以上の例は、p型基板の表面層に形成され
た例を示したが、p型基板の表面層に形成されたnウェ
ル領域、或いはn型基板の表面層やその表面層に形成さ
れたpウェル領域内に形成することもできることはいう
までもない。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、横型高耐圧電界効果ト
ランジスタにおいて、拡散深さの浅いウェル領域の表面
層に接合深さが1μm程度の更に浅いオフセット領域を
形成することによって、それらの不純物分布を利用し
て、オフセット領域の空乏化を促し、かつ、ウェル領域
の不純物濃度を高くして、耐圧とオン抵抗のトレードオ
フを改善した。CMOSFETを集積した半導体装置に
おいては、CMOS部のウェル領域およびドレイン領域
の形成工程と共通にすれば、特別に工程を増やす必要が
無く、容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第一の実施例の高耐圧nチャネルMOS
FETを含む集積回路の部分断面図
【図2】図1の高耐圧nチャネルMOSFETのX−
X’線に沿った不純物濃度分布図
【図3】図1の高耐圧nチャネルMOSFETの電位分
布図
【図4】本発明第二の実施例の高耐圧pチャネルMOS
FETの断面図
【図5】図4の高耐圧pチャネルMOSFETのY−
Y’線に沿った不純物濃度分布図
【図6】図4の高耐圧pチャネルMOSFETの電位分
布図
【図7】図1の高耐圧nチャネルMOSFETの耐圧に
及ぼすnオフセット領域の表面不純物濃度、接合深さ、
pウェル領域の最高不純物濃度の影響を示した相関関係
【図8】本発明第三の実施例の高耐圧nチャネルMOS
FETの断面図
【図9】従来の高耐圧nチャネルMOSFETの断面図
【図10】従来の別の高耐圧pチャネルMOSFETの
断面図
【符号の説明】
1、21、41、61 p型基板 81 p型基板 2 nエピタキシャル層 3、23、83 pベース領域 4、24 p深ベース領域 5、25、45、85 nソース領域 6、26、46、66 LOCOS 86 LOCOS 7、47、87 nオフセット領域 8、28、48、88 nドレイン領域 9、29、49、69 ゲート絶縁膜 89 ゲート絶縁膜 10、30、50、70 ゲート電極 90 ゲート電極 11、31、51、71 ソース電極 91 ソース電極 12、32、52、72 ドレイン電極 92 ドレイン電極 13 サイドウォール 22、62 nウェル領域 27 拡張pベース領域 42、82 pウェル領域 53、73、93 CMOS部のnウェル領域 54、74、94 CMOS部のpウェル領域 55、75、95 CMOS部のpチャネルMO
SFET 56、76、96 CMOS部のnチャネルMO
SFET 57、97 CMOS部のnソース、ドレ
イン領域 65 pソース領域 67 pオフセット領域 68 pドレイン領域 77 CMOS部のpソース、ドレ
イン領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−129767(JP,A) 特開 平5−29620(JP,A) 特開 平2−102576(JP,A) 特開 平5−267652(JP,A) 特開 平4−10474(JP,A) 特開 昭58−106871(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/8234 H01L 27/088 H01L 21/336

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第二導電型半導体層の表面層に表面からの
    不純物の導入、拡散により形成された第一導電型ウェル
    領域と、その第一導電型ウェル領域の表面層に互いに離
    れて表面からの不純物の導入、拡散により形成された第
    二導電型ソース領域および第二導電型オフセット領域
    と、その第二導電型オフセット領域の表面の一部に形成
    されたLOCOS酸化膜と、第二導電型オフセット領域
    の表面層のLOCOS酸化膜の第二導電型ソース領域か
    ら遠い側に形成された第二導電型ドレイン領域と、第二
    導電型ソース領域と第二導電型オフセット領域とに挟ま
    れた第一導電型ウェル領域の表面露出部の表面上にゲー
    ト絶縁膜を介して形成された多結晶シリコンからなるゲ
    ート電極と、第二導電型ソース領域の表面上に設けられ
    たソース電極と、第二導電型ドレイン領域の表面上に設
    けられたドレイン電極とを有し、前記第二導電型オフセ
    ット領域の表面濃度が5×10 16 cm -3 〜2×10 17
    -3 であり、拡散深さが0.5〜1.5μmであり、そ
    のオフセット領域直下の第一導電型ウェル領域の最高不
    純物濃度が1.5×10 16 cm -3 〜3×10 16 cm -3
    あることを特徴とする横型高耐圧電界効果トランジス
    タ。
  2. 【請求項2】第一導電型半導体層の表面層に表面からの
    不純物の導入、拡散により形成された第一導電型ウェル
    領域と、その第一導電型ウェル領域の表面層に互いに離
    れて表面からの不純物の導入、拡散により形成された第
    二導電型ソース領域および第二導電型オフセット領域
    と、その第二導電型オフセット領域の表面の一部に形成
    されたLOCOS酸化膜と、第二導電型オフセット領域
    の表面層のLOCOS酸化膜の第二導電型ソース領域か
    ら遠い側に形成された第二導電型ドレイン領域と、第二
    導電型ソース領域と第二導電型オフセット領域とに挟ま
    れた第一導電型ウェル領域の表面露出部の表面上にゲー
    ト絶縁膜を介して形成された多結晶シリコンからなるゲ
    ート電極と、第二導電型ソース領域の表面上に設けられ
    たソース電極と、第二導電型ドレイン領域の表面上に設
    けられたドレイン電極とを有し、前記第二導電型オフセ
    ット領域の表面濃度が5×10 16 cm -3 〜2×10 17
    -3 であり、拡散深さが0.5〜1.5μmであり、そ
    のオフセット領域直下の第一導電型ウェル領域の最高不
    純物濃度が2×10 16 cm -3 〜3×10 16 cm -3 である
    ことを特徴とする横型高耐圧電界効果トランジスタ。
  3. 【請求項3】前記ウェル領域の表面層に、前記第二導電
    型ソース領域を横方向および深さ方向で取り囲むように
    形成された第一導電型ウェル領域より不純物濃度の高い
    第一導電型ベース領域を有することを特徴とする請求項
    1または2に記載の横型高耐圧電界効果トランジスタ。
  4. 【請求項4】第一導電型ウェル領域を、第一導電型ウェ
    ル領域を形成しようとする半導体層と同じ半導体層に形
    成するCMOSトランジスタの第一導電型ウェル領域と
    同時に形成することを特徴とする請求項1ないし3のい
    ずれかに記載の横型高耐圧電界効果トランジスタの製造
    方法。
JP23871694A 1994-10-03 1994-10-03 横型高耐圧電界効果トランジスタおよびその製造方法 Expired - Lifetime JP3275569B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23871694A JP3275569B2 (ja) 1994-10-03 1994-10-03 横型高耐圧電界効果トランジスタおよびその製造方法
DE19536495A DE19536495A1 (de) 1994-10-03 1995-09-29 Lateraler Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung
US08/926,343 US5917217A (en) 1994-10-03 1997-09-09 Lateral field effect transistor and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23871694A JP3275569B2 (ja) 1994-10-03 1994-10-03 横型高耐圧電界効果トランジスタおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08107202A JPH08107202A (ja) 1996-04-23
JP3275569B2 true JP3275569B2 (ja) 2002-04-15

Family

ID=17034212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23871694A Expired - Lifetime JP3275569B2 (ja) 1994-10-03 1994-10-03 横型高耐圧電界効果トランジスタおよびその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5917217A (ja)
JP (1) JP3275569B2 (ja)
DE (1) DE19536495A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7928445B2 (en) 2007-03-28 2011-04-19 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor MOS transistor device

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100253075B1 (ko) * 1997-05-15 2000-04-15 윤종용 고내압 반도체 장치 및 그의 제조 방법
JP3142057B2 (ja) 1997-11-13 2001-03-07 日本電気株式会社 半導体装置とその製造方法、及び駆動装置
JP2000022142A (ja) * 1998-06-29 2000-01-21 Denso Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
TW548835B (en) * 2001-08-30 2003-08-21 Sony Corp Semiconductor device and production method thereof
JP5131171B2 (ja) * 2001-11-21 2013-01-30 富士電機株式会社 半導体装置
JP4277496B2 (ja) 2001-11-21 2009-06-10 富士電機デバイステクノロジー株式会社 半導体装置
JP4166010B2 (ja) * 2001-12-04 2008-10-15 富士電機デバイステクノロジー株式会社 横型高耐圧mosfet及びこれを備えた半導体装置
US6855985B2 (en) * 2002-09-29 2005-02-15 Advanced Analogic Technologies, Inc. Modular bipolar-CMOS-DMOS analog integrated circuit & power transistor technology
JP4707947B2 (ja) * 2003-11-14 2011-06-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP2006245482A (ja) 2005-03-07 2006-09-14 Ricoh Co Ltd 半導体装置及びその製造方法、並びにその応用装置
KR100761825B1 (ko) * 2005-10-25 2007-09-28 삼성전자주식회사 횡형 디모스 (ldmos) 트랜지스터 및 그 제조 방법
JP2008182118A (ja) * 2007-01-25 2008-08-07 Denso Corp 半導体装置及びその製造方法。
JP2008244352A (ja) 2007-03-28 2008-10-09 Ricoh Co Ltd 半導体装置
US20090027822A1 (en) * 2007-07-26 2009-01-29 Darwish Mohamed N Transient blocking unit having a fab-adjustable threshold current
JP5420854B2 (ja) * 2008-04-28 2014-02-19 パナソニック株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP5354951B2 (ja) * 2008-05-13 2013-11-27 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP5359107B2 (ja) * 2008-08-11 2013-12-04 ミツミ電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP6339404B2 (ja) * 2014-04-10 2018-06-06 旭化成エレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4300150A (en) * 1980-06-16 1981-11-10 North American Philips Corporation Lateral double-diffused MOS transistor device
US4551909A (en) * 1984-03-29 1985-11-12 Gte Laboratories Incorporated Method of fabricating junction field effect transistors
US5237186A (en) * 1987-02-26 1993-08-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Conductivity-modulation metal oxide field effect transistor with single gate structure
JP2698645B2 (ja) * 1988-05-25 1998-01-19 株式会社東芝 Mosfet
EP0537684B1 (en) * 1991-10-15 1998-05-20 Texas Instruments Incorporated Improved performance lateral double-diffused MOS transistor and method of fabrication thereof
US5306652A (en) * 1991-12-30 1994-04-26 Texas Instruments Incorporated Lateral double diffused insulated gate field effect transistor fabrication process
US5286995A (en) * 1992-07-14 1994-02-15 Texas Instruments Incorporated Isolated resurf LDMOS devices for multiple outputs on one die

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7928445B2 (en) 2007-03-28 2011-04-19 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor MOS transistor device

Also Published As

Publication number Publication date
US5917217A (en) 1999-06-29
JPH08107202A (ja) 1996-04-23
DE19536495A1 (de) 1996-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3275569B2 (ja) 横型高耐圧電界効果トランジスタおよびその製造方法
US5831320A (en) High voltage metal oxide silicon field effect transistor
JP3291958B2 (ja) バックソースmosfet
JP3395473B2 (ja) 横型トレンチmisfetおよびその製造方法
JP3158738B2 (ja) 高耐圧mis電界効果トランジスタおよび半導体集積回路
KR100781213B1 (ko) 횡형 2중 확산형 전계 효과 트랜지스터 및 그를 구비한집적회로
JPH0897411A (ja) 横型高耐圧トレンチmosfetおよびその製造方法
US8653591B2 (en) Semiconductor component arrangement and method for producing thereof
JPH01112764A (ja) 半導体装置
US8513736B2 (en) Semiconductor device
US5072267A (en) Complementary field effect transistor
JPH0621468A (ja) 絶縁ゲート型半導体装置
JPS63266882A (ja) 縦型絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ
JPS6124833B2 (ja)
JPH02143566A (ja) 二重拡散形絶縁ゲート電界効果トランジスタ
JP2002261276A (ja) 半導体装置とその製造方法
JPH03105971A (ja) 半導体集積回路装置
JP3376294B2 (ja) 半導体装置
JPS63254769A (ja) 縦型絶縁ゲ−ト電界効果トランジスタ
JPS58106871A (ja) 半導体装置
JP2656731B2 (ja) 複合半導体装置
JP3191285B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH02142189A (ja) 電界効果トランジスタ
JP2003008006A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH09191054A (ja) Cmosトランジスタ

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080208

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090208

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090208

Year of fee payment: 7

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090208

Year of fee payment: 7

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100208

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100208

Year of fee payment: 8

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100208

Year of fee payment: 8

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208

Year of fee payment: 10

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208

Year of fee payment: 10

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208

Year of fee payment: 11

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term