JP3381490B2 - MOS type semiconductor device - Google Patents

MOS type semiconductor device

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JP3381490B2
JP3381490B2 JP30235295A JP30235295A JP3381490B2 JP 3381490 B2 JP3381490 B2 JP 3381490B2 JP 30235295 A JP30235295 A JP 30235295A JP 30235295 A JP30235295 A JP 30235295A JP 3381490 B2 JP3381490 B2 JP 3381490B2
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龍彦 藤平
武義 西村
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の表面
層に分散して金属−酸化膜−半導体(MOS)構造のゲ
ートを持つ複数のソース領域が設けられるMOS型電界
効果トランジスタ(以下MOSFETと記す)、絶縁ゲ
ートバイポーラトランジスタなどのMOS型半導体装置
およ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 MOS field effect transistor (hereinafter referred to as a MOSFET) provided with a plurality of source regions having metal-oxide film-semiconductor (MOS) structure gates dispersed in a surface layer of a semiconductor substrate. Note), a MOS type semiconductor device such as an insulated gate bipolar transistor, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング回路において、オン抵抗の
低さやスイッチング速度の速さからMOS型半導体装置
が多用されている。図4(a)〜(c)はMOS型半導
体装置の一つである従来のMOSFETの例を示し、
(a)が平面図、(b)が(a)のC−C線断面図、
(c)が(a)のD−D線断面図である。すなわち、n
型半導体層1の表面層に複数のp+ ウェル領域2とその
周囲のpチャネル領域3が方形に形成され、さらにその
表面層にn+ ソース領域4が形成されている。そして、
例えば多結晶シリコンからなるゲート電極5がpチャネ
ル領域3のn+ ソース領域4とn型層1の露出面とに挟
まれた部分の上にゲート酸化膜6を介して設けられてい
る。p+ ウェル領域2及びn+ ソース領域4に共通に接
触して、Al−Si合金からなるソース電極8が設けら
れ、ホウ素燐シリカガラス(BPSG)からなる層間絶
縁膜7によって絶縁されて、ゲート電極5の上に延長さ
れている。図示していないが、n型半導体層1の裏面側
にAl−Si合金からなるドレイン電極が設けられてい
る。図のようなpチャネル領域3の上下にn+ ソース領
域4、ソース電極8などを持った単位の構造をセル構造
と呼ぶことにする。図4(a)に方形のセル構造を描
き、説明も方形としているが、実際の半導体装置におい
ては、角部が直角或いはそれ以下の角度をもつことは少
なく、通常、多少丸みを持ったアール形状とするか、角
を少し削った八角形にすることが多い。ここでは、また
以降でも、二組の平行線からなる四つの主辺をもち、そ
れらの延長が直角に近い角度で交わるものを方形と呼
ぶ。実際のMOSFETにおいては、このようなセル構
造が多数並置されている。なお、n型層1は、n型半導
体基板自体でも、p型或いはn型半導体基板上にエピタ
キシャル法等により積層された半導体層でもよい。
2. Description of the Related Art In a switching circuit, a MOS type semiconductor device is widely used because of its low on resistance and high switching speed. 4A to 4C show an example of a conventional MOSFET which is one of MOS type semiconductor devices,
(A) is a plan view, (b) is a sectional view taken along line CC of (a),
(C) is a DD sectional view taken on the line (a). That is, n
A plurality of p + well regions 2 and a surrounding p channel region 3 are formed in a rectangular shape on the surface layer of the type semiconductor layer 1, and an n + source region 4 is further formed on the surface layer. And
For example, a gate electrode 5 made of polycrystalline silicon is provided on a portion sandwiched between the n + source region 4 of the p channel region 3 and the exposed surface of the n-type layer 1 with a gate oxide film 6 interposed therebetween. A source electrode 8 made of an Al—Si alloy is provided in common contact with the p + well region 2 and the n + source region 4, and is insulated by an interlayer insulating film 7 made of boron-phosphorus silica glass (BPSG) to form a gate. It extends above the electrode 5. Although not shown, a drain electrode made of an Al—Si alloy is provided on the back surface side of the n-type semiconductor layer 1. The unit structure having the n + source region 4, the source electrode 8 and the like above and below the p channel region 3 as shown in the figure is called a cell structure. Although a square cell structure is drawn in FIG. 4A and the explanation is also made into a square, in an actual semiconductor device, the corners are rarely at right angles or less, and are usually rounded. Often shaped or octagonal with the corners shaved. Here and thereafter, a rectangle having four major sides consisting of two pairs of parallel lines and having their extensions intersecting at an angle close to a right angle is called a rectangle. In an actual MOSFET, many such cell structures are juxtaposed. The n-type layer 1 may be the n-type semiconductor substrate itself or a semiconductor layer laminated on the p-type or n-type semiconductor substrate by an epitaxial method or the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】近年、スイッチング回
路において、そのスイッチングデバイスであるMOSF
ETはスナバ回路の省略等の回路の簡略化、装置の小型
化等により、発生したサージ電圧を受けやすくなってき
ている。このことは、MOSFETにとって破壊の原因
につながり、その破壊耐量(アバランシェ耐量)の向上
が求められてきている。このようなMOSFETのアバ
ランシェ耐量を向上させるため、p+ ウェル領域2の拡
散深さを深くすることが行われる。しかし、p+ ウェル
領域2の拡散深さを深くすると、オン抵抗などの他の特
性に影響がでてしまう。図5は、900V、5A級の素
子におけるp+ ウェル領域2の拡散深さとアバランシェ
耐量(実線)およびオン抵抗(破線)の関係を示す。横
軸がp+ ウェル領域2の拡散深さ、たて軸がアバランシ
ェ耐量およびオン抵抗である。p+ ウェル領域2を深く
すると、アバランシェ耐量は向上するが、オン抵抗も増
大してしまうことがわかる。従って、アバランシェ耐量
の向上と他の特性との両立を図るためには、製造プロセ
ス条件等の決定のための実験を行わなければならず、時
間がかかってしまう。その上、各特性との両立を図るた
め、アバランシェ耐量の向上も制限されてしまう等の問
題点があった。
In recent years, in switching circuits, MOSF which is the switching device.
The ET has become more susceptible to the surge voltage generated due to simplification of the circuit such as omission of the snubber circuit and downsizing of the device. This leads to a cause of breakdown in the MOSFET, and improvement in the breakdown resistance (avalanche resistance) is required. In order to improve the avalanche resistance of such a MOSFET, the diffusion depth of the p + well region 2 is increased. However, if the diffusion depth of the p + well region 2 is increased, other characteristics such as ON resistance are affected. FIG. 5 shows the relationship between the diffusion depth of the p + well region 2 and the avalanche withstand capability (solid line) and on-resistance (broken line) in a 900 V, 5 A class device. The horizontal axis represents the diffusion depth of the p + well region 2, and the vertical axis represents the avalanche resistance and on-resistance. It can be seen that if the p + well region 2 is deepened, the avalanche resistance is improved, but the on-resistance is also increased. Therefore, in order to achieve both improvement of the avalanche resistance and other characteristics, it is necessary to conduct an experiment for determining the manufacturing process conditions and the like, which takes time. In addition, there is a problem that improvement of avalanche resistance is limited in order to achieve compatibility with each characteristic.

【0004】以上の問題に鑑み、本発明の目的は、他の
特性を犠牲にすることなく、アバランシェ耐量を向上さ
せたMOS型半導体装置を提供することにある。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a MOS semiconductor device having an improved avalanche withstand capability without sacrificing other characteristics.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
ために、本発明は、第一導電型半導体層の表面層の第二
導電型チャネル領域と、そのチャネル領域の表面層の
第一導電型ソース領域との少なくとも二辺が平行にして
形成される四つの主辺を有する方形のセル構造の複数個
を備えたMOS型半導体装置において、一つの方形のセ
ル構造のチャネル領域の一辺が、隣接するセル構造のチ
ャネル領域の一辺と連結し、その連結した部分の側方に
別のセル構造のチャネル領域の一辺が連結しているもの
とする。
To achieve the above object, the present invention provides a second conductivity type channel region of a surface layer of a first conductivity type semiconductor layer and a first conductivity type of a surface layer of the channel region. In a MOS semiconductor device having a plurality of rectangular cell structures having four main sides formed so that at least two sides are parallel to the type source region, one side of a channel region of one rectangular cell structure is It is assumed that one side of the channel region of the adjacent cell structure is connected and one side of the channel region of another cell structure is connected to the side of the connected part.

【0006】[0006]

【0007】 た、第二導電型チャネル領域の表面層
の一部にチャネル領域より不純物濃度が高く、拡散深さ
の浅い第二導電型の浅ベース領域を有することとする。
浅ベース領域の下方に第二導電型の領域としてチャネル
領域のみを有することとしてもよい。
[0007] Also, the impurity concentration than the channel region in a part of the surface layer of the second conductivity type channel region is high, and it has a shallow base region of the shallow diffusion depth second conductivity type.
Only the channel region may be provided as the second conductivity type region below the shallow base region.

【0008】 そして、第一導電型半導体層の表面層に
形成された第二導電型チャネル領域と 、そのチャネル
領域の表面層に形成された第一導電型ソース領域との少
なくとも チャネル領域の辺とソース領域の辺とを各有
する二辺が平行にして形成される四つの主辺を有する方
形のセル構造の複数個を備えたものにおいて、前記方形
のセル構造の前記二辺のうちの一辺のチャネル領域が、
隣接するセル構造の前記二辺のうちの一辺のチャネル領
域と連結していることとする。ソース領域は環状である
とよい。
At least the sides of the channel region of the second conductivity type channel region formed in the surface layer of the first conductivity type semiconductor layer and the first conductivity type source region formed in the surface layer of the channel region. In a case where a plurality of rectangular cell structures each having four main sides formed so that two sides each having a side of the source region are parallel to each other are provided, one side of the two sides of the rectangular cell structure is Channel region
It is assumed that the cell structure is connected to the channel region on one of the two sides of the adjacent cell structure. The source region may be annular.

【0009】 また、一つのセル構造が長方形であ
り、そのチャネル領域の短辺が、隣接するセル構造のチ
ャネル領域の一辺と連結していることとする。一つの方
形のセル構造のチャネル領域の短辺が、隣接するセル構
造のチャネル領域の短辺と連結していることとしてもよ
い。 そして、第一導電型半導体層の表面近傍に該第一
導電型半導体層より低抵抗率の第一導電型半導体領域を
備えたことが有効である。
It is also assumed that one cell structure is rectangular and the short side of the channel region is connected to one side of the channel region of the adjacent cell structure. The short sides of the channel regions of one rectangular cell structure may be connected to the short sides of the adjacent channel regions of the cell structure. Further, it is effective to provide a first conductivity type semiconductor region having a lower resistivity than the first conductivity type semiconductor layer in the vicinity of the surface of the first conductivity type semiconductor layer.

【0010】図6(a)および(b)に、それぞれ従来
のMOSFETと本発明の実施例のMOSFETでのア
バランシェ電流の流れ方を示す。図6(a)の従来の方
形のセル構造の配置では、セル構造のチャネル領域3の
角部での間隔が辺の間隔より広い。pチャネル領域3の
角部では、pn接合の曲率が大きいため耐圧が低く、ア
バランシェ降伏によるアバランシェ電流I1 が、図6
(a)に示すように、四つの角部に囲まれた領域から四
つの角部に集中するためアバランシェ耐量が低下する。
これに対し、図6(b)に示すように、チャネル領域の
辺同士を連結すれば、チャネル領域の角は無くなり、ア
バランシェ電流が角に集中することが無く、アバランシ
ェ電流I2 は対向する直線状の二辺に流れるので耐量が
増すことになる。この結果、図7のMOSFETのセル
構造内の寄生バイポーラトランジスタを示す断面図にお
いて、n+ ソース領域4の直下のpチャネル領域3の抵
抗Rb を流れるアバランシェ電流が減少し、n型層1、
pチャネル領域3及びn+ ソース領域4からなる寄生バ
イポーラトランジスタの誤点弧を起こりにくくし、MO
SFETの破壊を防ぐ。しかもpn接合の曲率が小さく
なり、耐圧も大きくなる。
FIGS. 6A and 6B show how avalanche current flows in the conventional MOSFET and the MOSFET of the embodiment of the present invention, respectively. In the arrangement of the conventional rectangular cell structure shown in FIG. 6A, the spacing between the corners of the channel region 3 of the cell structure is wider than the spacing between the sides. At the corner of the p-channel region 3, the breakdown voltage is low due to the large curvature of the pn junction, and the avalanche current I 1 due to avalanche breakdown is shown in FIG.
As shown in (a), the avalanche withstand capability decreases because the region is surrounded by the four corners and concentrates on the four corners.
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the sides of the channel region are connected to each other, the corner of the channel region disappears, the avalanche current is not concentrated on the corner, and the avalanche current I 2 is a straight line facing each other. Since it flows on two sides of the shape, the withstand capacity increases. As a result, in the cross-sectional view showing the parasitic bipolar transistor in the cell structure of the MOSFET of FIG. 7, the avalanche current flowing through the resistance R b of the p channel region 3 immediately below the n + source region 4 decreases, and the n-type layer 1,
The parasitic bipolar transistor composed of the p-channel region 3 and the n + source region 4 is less likely to be erroneously ignited.
Prevents SFET destruction. Moreover, the curvature of the pn junction becomes small and the breakdown voltage also becomes large.

【0011】 更に、チャネル領域の辺同士を連結し
た部分に側方から別のチャネル領域を連結して、チャネ
ル領域を格子型に構成してチャネル領域の角を無くする
ことができ、その場合にもアバランシェ電流が角に集中
することが無いので、アバランシェ耐量が増すことにな
る。 また、半導体チップのセル構造を並べた部分の
最外周部のセル構造を、チャネル領域の外側の辺が半導
体チップの辺とほぼ平行にすれば、pn接合が直線に近
く形成され、電界集中を生じ難くなる。また、外周セル
構造のチップ中央側部分にのみ第一導電型ソース領域を
設ければ、外側部分には第一導電型ソース領域が形成さ
れていないので、大きなアバランシェ電流が流れても、
寄生トランジスタ が動作することがなく、アバランシ
ェ耐量が向上する。
Further, another channel region is laterally connected to a portion where the sides of the channel region are connected to each other to form the channel region in a lattice type so that the corner of the channel region can be eliminated. However, since the avalanche current does not concentrate on the corner, the avalanche withstand capability increases. Also, if the outer side of the channel region of the cell structure where the cell structures of the semiconductor chip are arranged is made to be substantially parallel to the side of the semiconductor chip, a pn junction is formed close to a straight line and electric field concentration is prevented. It is hard to occur. Further, if the first conductivity type source region is provided only in the chip center side portion of the peripheral cell structure, the first conductivity type source region is not formed in the outer portion, so that even if a large avalanche current flows,
Without parasitic transistor operates, it improves the avalanche resistance.

【0012】[0012]

【0013】更に、第二導電型チャネル領域の表面層の
一部にチャネル領域より不純物濃度が高く、拡散深さの
浅い第二導電型の浅ベース領域を形成すれば、チャネル
領域の伝導率が増大し、寄生トランジスタのベース抵抗
が減少し、寄生トランジスタが動作しにくくなるので、
アバランシェ耐量の向上に寄与する。特に、浅ベース領
域の下方に第二導電型の領域としてチャネル領域のみで
第二導電型ウェル領域がなくても、アバランシェ耐量の
顕著な向上が見られる。
Furthermore, if a second conductivity type shallow base region having a higher impurity concentration than the channel region and a shallow diffusion depth is formed in a part of the surface layer of the second conductivity type channel region, the conductivity of the channel region is increased. Increase, the base resistance of the parasitic transistor decreases, and it becomes difficult for the parasitic transistor to operate.
It contributes to the improvement of avalanche resistance. In particular, even if only the channel region as the second conductivity type region below the shallow base region and no second conductivity type well region is provided, the avalanche withstand capability is significantly improved.

【0014】 また、チャネル領域とソース領域との
少なくとも2辺が平行にして形成される方形のセル構造
の二辺のうちの一辺のチャネル領域が、隣接するセル構
造の二辺のうちの一辺のチャネル領域と連結しているこ
ととし、この時のソース領域が環状であると、ソース領
域の面積が広いので、オン抵抗を低減することができ
る。
Further, the channel region on one side of the two sides of the rectangular cell structure formed by making at least two sides of the channel region and the source region parallel to each other has a channel region on one side of the two sides of the adjacent cell structure. If the source region at this time is connected to the channel region and has an annular shape, the area of the source region is large, so that the on-resistance can be reduced.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1及び図2(a)、(b)は、
本発明の第一の実施例のMOSFETを示し、図1が上
部構造を除いた平面図、図2(a)が図1のA−A線断
面図、図2(b)が図1のB−B線断面図で、図4と共
通の部分には同一の符号が付されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION FIGS.
1 shows a MOSFET according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a plan view excluding an upper structure, FIG. 2 (a) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 2 (b) is B of FIG. In the cross-sectional view taken along the line B, the same parts as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.

【0016】図1において、n型半導体層1の表面層
に、中にn+ ソース領域4とp+ ウェル領域2を持つ長
方形のpチャネル領域3が、長方形の短辺を連結して配
置されている。連結した境界を図では一点鎖線で示して
いる。この図では、pチャネル領域3が長方形である
が、正方形でも良い。なお、pチャネル領域3やn+
ース領域4等の角部は実際は直角でなく、多少丸みがあ
り、例えば、半径1.5〜2μmのアール形状となって
いる。抵抗率45Ωcm厚さ100μmのn型層1の表
面層にpチャネル領域3と、その内部にpチャネル領域
3より拡散深さの深いp+ ウェル領域2、表面層にn+
ソース領域4が形成されている。n+ ソース領域4とn
型層1の表面露出部とに挟まれたpチャネル領域3の表
面にはゲート酸化膜6を介して多結晶シリコンからなる
ゲート電極5が設けられている。n+ ソース領域4とp
+ ウェル領域2の表面に共通に接触してソース電極8が
設けられ、層間絶縁膜7を介してゲート電極5の上に延
長されている。図示していないが、n型層1の裏面側に
はn+ サブストレートを介してドレイン電極が設けられ
ている。図1、図2の第一の実施例のMOSFETの動
作は次のように行われる。ゲート電極5に或る値以上の
正の電圧が印加されると、ゲート電極5の直下のpチャ
ネル領域3の表面近傍に反転層を生じ、n+ ソース領域
4とn型層1との間が導通する。そして、n型層1の裏
面側に設けられたドレイン電極とソース電極8との間に
電圧が印加されていれば、電流が流れる。従って、電流
が流れるために、n型層1の表面露出部も、ある程度の
面積が必要である。
In FIG. 1, a rectangular p-channel region 3 having an n + source region 4 and a p + well region 2 therein is arranged on the surface layer of the n-type semiconductor layer 1 by connecting the short sides of the rectangle. ing. The connected boundaries are indicated by a dashed line in the figure. Although the p-channel region 3 is rectangular in this figure, it may be square. Note that the corners of the p-channel region 3, the n + source region 4, etc. are not actually right angles, but are somewhat rounded, and have a radius of 1.5 to 2 μm, for example. A p-channel region 3 is formed in the surface layer of the n-type layer 1 having a resistivity of 45 Ωcm and a thickness of 100 μm, a p + well region 2 having a diffusion depth deeper than that of the p-channel region 3, and an n + layer in the surface layer.
The source region 4 is formed. n + source region 4 and n
A gate electrode 5 made of polycrystalline silicon is provided on the surface of the p channel region 3 sandwiched between the exposed surface of the mold layer 1 and a gate oxide film 6. n + source region 4 and p
A source electrode 8 is provided in common contact with the surface of the + well region 2 and extends above the gate electrode 5 via an interlayer insulating film 7. Although not shown, a drain electrode is provided on the back surface side of the n-type layer 1 via an n + substrate. The operation of the MOSFET of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is performed as follows. When a positive voltage equal to or higher than a certain value is applied to the gate electrode 5, an inversion layer is formed in the vicinity of the surface of the p-channel region 3 directly below the gate electrode 5, and between the n + source region 4 and the n-type layer 1. Conducts. Then, if a voltage is applied between the drain electrode and the source electrode 8 provided on the back surface side of the n-type layer 1, a current flows. Therefore, since the current flows, the exposed surface portion of the n-type layer 1 needs to have a certain area.

【0017】図2(b)において、二つのpチャネル領
域3の連結した様子が良くわかる。この断面では、pチ
ャネル領域3の表面層にn+ ソース領域は無い。pチャ
ネル領域3が連結した部分の表面上には、ゲート酸化膜
6を介して多結晶シリコンの細いゲート電極5があり、
図の紙面に垂直な方向にある隣接する二つのセル構造の
広いゲート電極5をつないでいる。ゲート電極5とソー
ス電極8とは層間絶縁膜7で絶縁されている。
In FIG. 2B, it can be seen that the two p-channel regions 3 are connected. In this cross section, there is no n + source region in the surface layer of the p channel region 3. A thin gate electrode 5 made of polycrystalline silicon is provided on the surface of the portion where the p-channel region 3 is connected via a gate oxide film 6.
Wide gate electrodes 5 of two adjacent cell structures connected in the direction perpendicular to the plane of the drawing are connected. The gate electrode 5 and the source electrode 8 are insulated by the interlayer insulating film 7.

【0018】再び図1に戻るが、図において、pチャネ
ル領域3は格子状に形成されていて、従来のMOSFE
Tのようにpチャネル領域3の外側凸状になって突き出
た角が無いので、通常、空乏層の曲率が小さいため最も
降伏の起きやすいセル構造の角部での耐圧低下や、角部
へのアバランシェ電流の集中が起きず、アバランシェ耐
量が向上する。セル構造で囲まれた部分は広く、アバラ
ンシェ電流も大きいが、対向するpn接合はほぼ直線
で、大きなアバランシェ電流に耐えられる。また、図2
(a)の二つのセル構造の辺部分の間の断面において
は、ゲート電極5の下のn型層1が広くあるので、MO
SFETの導通時の電流の通路が広く、オン抵抗を低く
抑えられる。
Returning to FIG. 1 again, in the figure, the p-channel region 3 is formed in a lattice shape, and the conventional MOSFE is used.
Since there is no protruding corner of the p-channel region 3 like T, the depletion layer usually has a small curvature, and therefore the breakdown voltage is reduced at the corner of the cell structure where breakdown easily occurs, and The avalanche current is not concentrated and the avalanche withstand capability is improved. Although the portion surrounded by the cell structure is wide and the avalanche current is large, the pn junctions facing each other are almost straight and can withstand a large avalanche current. Also, FIG.
In the cross section between the side portions of the two cell structures in (a), the n-type layer 1 under the gate electrode 5 is wide, so
The current path is wide when the SFET is conducting, and the on-resistance can be suppressed low.

【0019】図1において、左辺及び下辺は、MOSF
ETのチップ12の端である。半導体チップ12のセル
構造が並べられた部分の最外周部には、セル構造のチャ
ネル領域の外側の辺が半導体チップ12の辺と平行であ
る外周セル構造19及びチャネル領域の外側の辺が半導
体チップ12の角に向かう円弧状である外角セル構造2
0が設けられている。このようにすると、最外周のpn
接合の曲率が小さくなるので、電界集中が生じ難くな
り、アバランシェ耐量が向上する。また、外周セル構造
19及び外角セル構造20が、セルのチップ中央に近い
側の部分にのみ第一導電型ソース領域を有している。こ
のようにすると、次の理由で、アバランシェ耐量が向上
するのである。すなわち、アバランシェ降伏は通常最外
周のpn接合から先ず始まるが、この部分にn+ ソース
領域が形成されていないので、大きなアバランシェ電流
が流れても、寄生トランジスタが動作することがなく、
アバランシェ耐量が向上する。しかも、外周セル構造1
9および外角セル構造20が、内側の方形セル構造より
面積が広いため、アバランシェエネルギの吸収力も大き
くなり、アバランシェ耐量が向上する。外周セル構造1
9付近の点線は、多結晶シリコンリング18の境界であ
る。外角セル構造20のpチャネル領域の外側の辺は、
必ずしも半導体チップの角に向かう円弧である必要はな
く、円弧を模した折れ線状であっても電界集中は回避で
きる。
In FIG. 1, the left side and the lower side are MOSFs.
This is the end of the ET chip 12. At the outermost periphery of the portion where the cell structures of the semiconductor chip 12 are arranged, the outer peripheral side of the channel region of the cell structure is parallel to the side of the semiconductor chip 12, and the outer side of the channel region is a semiconductor. Outer corner cell structure 2 having an arc shape toward the corner of the tip 12
0 is provided. By doing this, the outermost pn
Since the curvature of the junction is small, electric field concentration is less likely to occur and the avalanche withstand capability is improved. Further, the outer peripheral cell structure 19 and the outer corner cell structure 20 have the first-conductivity-type source region only in the portion near the center of the chip of the cell. This improves the avalanche withstand capability for the following reason. That is, the avalanche breakdown usually starts from the outermost pn junction, but since the n + source region is not formed in this portion, the parasitic transistor does not operate even when a large avalanche current flows,
Avalanche resistance is improved. Moreover, the outer cell structure 1
9 and the outer angle cell structure 20 have a larger area than the inner rectangular cell structure, the avalanche energy absorption is also increased and the avalanche withstand capability is improved. Outer cell structure 1
The dotted line near 9 is the boundary of the polycrystalline silicon ring 18. The outer side of the p-channel region of the outer corner cell structure 20 is
The arc does not necessarily have to be an arc toward the corner of the semiconductor chip, and electric field concentration can be avoided even if it is a polygonal line imitating an arc.

【0020】図3にMOSFETのチップ12の端部の
断面図を示す。n型層1の裏面側にはn+ サブストレー
トを介してドレイン電極13が設けられている。セル構
造を並べた最外周部のp+ ウェル領域2の上に厚いフィ
ールド酸化膜14を介してゲートリード取り出しのため
の多結晶シリコンリング18が設けられ、チップ12の
最外縁の表面層にp周辺領域16とその上に周辺電極1
7が設けられている。
FIG. 3 shows a sectional view of the end of the MOSFET chip 12. A drain electrode 13 is provided on the back surface side of the n-type layer 1 via an n + substrate. A polycrystalline silicon ring 18 for taking out a gate lead is provided via a thick field oxide film 14 on the p + well region 2 at the outermost periphery where the cell structures are arranged, and a p layer is formed on the outermost surface layer of the chip 12. Peripheral region 16 and peripheral electrode 1 on it
7 is provided.

【0021】各部のパラメータは次のとおりである。n
型層1:不純物濃度1×1013〜3×1016cm-3、厚
さ5〜150μm、p+ ウェル領域2:ホウ素イオンの
ドーズ量5×1014〜2×1015cm-2、拡散深さ5〜
10μm、pチャネル領域3:ホウ素イオンのドーズ量
3×1013〜5×1014cm-2、拡散深さ2〜4μm、
+ ソース領域4:砒素イオンのドーズ量4×1015
5×1015cm-2、拡散深さ0.2〜0.3μm、ゲー
ト電極5:多結晶シリコン厚さ500〜1000nm、
ゲート酸化膜6:厚さ25〜120nm、層間絶縁膜
7:BPSG厚さ0.6〜1.1μm、ソース電極8:
Al−Si厚さ3〜5μm、フィールド酸化膜14:厚
さ500〜1100nm、パッシベーション膜15:S
iN厚さ800nm、図1の多結晶シリコンのゲート電
極5の幅L1:6〜40μm、ゲート電極5間の距離L
2:6〜20μm、n+ ソース領域4の長さL3:12
〜200μm、細いゲート電極5の幅L4:2〜6μ
m。なお、pベース領域については、pチャネル領域
3とp+ ウェル領域2、pチャネル領域3とp浅ベー
ス領域11、pチャネル領域3、p+ ウェル領域2と
+ 浅ベース領域11の三通りの構造を用いることがで
きる。
The parameters of each part are as follows. n
Mold layer 1: impurity concentration 1 × 10 13 to 3 × 10 16 cm −3 , thickness 5 to 150 μm, p + well region 2: boron ion dose amount 5 × 10 14 to 2 × 10 15 cm −2 , diffusion Depth 5
10 μm, p channel region 3: Boron ion dose amount 3 × 10 13 to 5 × 10 14 cm −2 , diffusion depth 2 to 4 μm,
n + source region 4: arsenic ion dose amount 4 × 10 15 to
5 × 10 15 cm -2 , diffusion depth 0.2 to 0.3 μm, gate electrode 5: polycrystalline silicon thickness 500 to 1000 nm,
Gate oxide film 6: thickness 25 to 120 nm, interlayer insulating film 7: BPSG thickness 0.6 to 1.1 μm, source electrode 8:
Al—Si thickness 3 to 5 μm, field oxide film 14: thickness 500 to 1100 nm, passivation film 15: S
iN thickness 800 nm, width L1: 6 to 40 μm of the gate electrode 5 of polycrystalline silicon in FIG. 1, distance L between the gate electrodes 5
2: 6 to 20 μm, length of n + source region 4 L3: 12
˜200 μm, width L4 of thin gate electrode 5: 2 to 6 μm
m. As for the p base region, there are three types of p channel region 3 and p + well region 2, p channel region 3 and p shallow base region 11, p channel region 3, p + well region 2 and p + shallow base region 11. Can be used.

【0022】図1、2のMOSFETは概ね次のような
製造工程により製造される。まず、n+ サブストレート
上にn型半導体層1を積層したエピタキシャルウェハを
用意し、表面から選択的にアクセプタ形成型不純物を導
入してpウェル領域2を形成する。次に熱酸化によりゲ
ート酸化膜6を形成しその上に減圧CVD法により、多
結晶シリコン膜を堆積する。その多結晶シリコン膜にフ
ォトエッチング技術を用いてゲート電極5のパターン形
成をし、そのゲート電極5の端を利用して不純物のイオ
ン注入および熱拡散により、pチャネル領域3とn+
ース領域4とを自己整合的に形成する。ゲート電極5の
上にBPSGの層間絶縁膜7をCVD法により堆積し、
+ ウェル領域2およびn+ ソース領域4上の窓明けを
行い、Al−Si合金からなるソース電極8を設ける。
ソース電極8上に窒化膜のパッシベーション膜15を更
に積層する。最後にn+ サブストレートの裏面にAl−
Si合金からなるドレイン電極13を形成する。又、図
1において、ゲート電極5及び多結晶シリコンリング1
8の多結晶シリコンが上に堆積される部分をハッチング
で示した。n型層1上のゲート電極5を結ぶ細いゲート
電極5があるが、その下では、不純物の横方向拡散によ
りpチャネル領域3が連結している。不純物の横方向拡
散によって、pチャネル領域3が連結するような細いゲ
ート電極5でも、沢山あればゲート電極内を流れる電流
に対する抵抗を下げ、ゲートバイアスの均一化に極めて
有効である。このように、第一の実施例のMOSFET
はセル構造を形成するためのマスクを変更するだけで、
従来のMOSFETの製造工程に何ら余分な工程を付加
することなく製造できる。
The MOSFETs of FIGS. 1 and 2 are generally manufactured by the following manufacturing process. First, an epitaxial wafer in which an n-type semiconductor layer 1 is laminated on an n + substrate is prepared, and acceptor-forming impurities are selectively introduced from the surface to form a p-well region 2. Next, a gate oxide film 6 is formed by thermal oxidation, and a polycrystalline silicon film is deposited thereon by a low pressure CVD method. A pattern of the gate electrode 5 is formed on the polycrystalline silicon film by using a photoetching technique, and the p-channel region 3 and the n + source region 4 are formed by ion implantation and thermal diffusion of impurities using the end of the gate electrode 5. And are formed in a self-aligned manner. An interlayer insulating film 7 of BPSG is deposited on the gate electrode 5 by a CVD method,
A window is opened on the p + well region 2 and the n + source region 4 to provide a source electrode 8 made of an Al-Si alloy.
A passivation film 15 of a nitride film is further laminated on the source electrode 8. Finally, on the back surface of the n + substrate, Al-
The drain electrode 13 made of Si alloy is formed. Further, in FIG. 1, the gate electrode 5 and the polycrystalline silicon ring 1 are
The portion on which the polycrystalline silicon of 8 was deposited is shown by hatching. There is a thin gate electrode 5 connecting the gate electrodes 5 on the n-type layer 1, but below that, the p-channel region 3 is connected by lateral diffusion of impurities. Even with a thin gate electrode 5 in which the p-channel region 3 is connected by the lateral diffusion of impurities, the resistance to the current flowing in the gate electrode is reduced if there are many, and it is extremely effective for uniforming the gate bias. Thus, the MOSFET of the first embodiment
Just change the mask to form the cell structure,
It can be manufactured without adding any extra step to the conventional MOSFET manufacturing process.

【0023】図8は、図1、図2のMOSFETと、図
4に示した従来のMOSFETのアバランシェ耐量の温
度特性を示し、線21で示す本発明の実施例のMOSF
ETのアバランシェ耐量は、線22で示す従来のMOS
FETのアバランシェ耐量に比し、25℃において約
1.6倍、125℃において約4.7倍になっている。
図9及び図11(a)、(b)は、本発明の第二の実施
例のMOSFETを示す。図9が上部構造を除いた平面
図、図11(a)が図9のE−E線断面図、図11
(b)が図9のF−F線断面図で、他の図と共通の部分
には同一の符号が付されている。図9のこの実施例で
は、図1に示した第一の実施例の変形例で、長方形のセ
ル構造が、短辺で連結しているだけでなく、連結してい
る部分の側方から別のセル構造が連結しているものであ
る。その別のセル構造にもpチャネル領域3の内側にn
+ ソース領域4、その更に内側にp+ ウェル領域2が見
られる。これらたて横に連結したpチャネル領域3に囲
まれて、方形にn型層1の露出表面が見えている。図1
1(a)の断面図は、図2(a)の断面図とほぼ同じで
ある。すなわち、n型半導体層1の表面層に深いp+
ェル領域2を持ったpチャネル領域3が形成され、その
表面層にn+ ソース領域4が形成されている。n+ソー
ス領域4とn型半導体層1とに挟まれたpチャネル領域
3の表面上にゲート酸化膜6を介してゲート電極5が設
けられ、n+ ソース領域4とp+ ウェル領域の表面に共
通に接触するソース電極8が設けられている。図9のG
−G線に沿った断面もほぼ図11(a)と同様になるこ
とは容易に察せられる。図9のF−F線に沿った断面で
は、図11(b)のように二つのpチャネル領域3が連
結している。すなわち、n型層1の表面層でpチャネル
領域3が連結し、その上部にゲート酸化膜6を介して細
いゲート電極5が設けられている。このようにして、セ
ル構造のpチャネル領域3を連結して、セル構造の角で
の耐圧低下を防ぎ、またアバランシェ耐量の低下を防い
でいる。この連結部でのゲート電極5の幅L8は、2〜
6μmである。図11(a)の断面図では、二つのセル
構造間の距離は十分大きく、ゲート電極5の下におい
て、広いn型層1の露出部があり、MOSFETの導通
時にもオン抵抗が低く抑えられる。この部分でのゲート
電極5の幅L5は、16〜190μmであり、ゲート電
極5間の距離L6は、6〜20μm、n+ ソース領域4
の長さL7は、12〜200μmである。なお、この例
においても、図9に示したように半導体チップのセル構
造が並べられた部分の最外周部の外周セル構造19は、
pチャネル領域3の外側の辺が半導体チップの辺と平行
であり、セル構造の内側部分にのみn+ ソース領域4を
有し、内側の方形セル構造より面積が広くなっている。
そして、外角セル構造20は、pチャネル領域3の外側
の辺が半導体チップの角に向かう円弧状であり、他の外
周セル構造19より面積が広い。これらは、上記の例と
同様にアバランシェ耐量の向上に寄与している。
FIG. 8 shows the temperature characteristics of the avalanche withstand capability of the MOSFETs of FIGS. 1 and 2 and the conventional MOSFET shown in FIG. 4, and the MOSF of the embodiment of the present invention shown by the line 21.
The avalanche resistance of ET is the conventional MOS shown by the line 22.
Compared with the avalanche withstand capability of FET, it is about 1.6 times at 25 ° C. and about 4.7 times at 125 ° C.
9 and 11 (a), (b) show a MOSFET of the second embodiment of the present invention. 9 is a plan view excluding the upper structure, and FIG. 11A is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.
9B is a cross-sectional view taken along the line FF of FIG. 9, and the same reference numerals are given to portions common to other figures. In this embodiment of FIG. 9, in the modification of the first embodiment shown in FIG. 1, the rectangular cell structure is not only connected at the short sides, but also separated from the side of the connected portion. The cell structures of are connected. Also in the other cell structure, n inside the p channel region 3
The + source region 4 and the p + well region 2 are further inside. The exposed surface of the n-type layer 1 is seen in a rectangular shape surrounded by the p-channel regions 3 vertically connected horizontally. Figure 1
The sectional view of FIG. 1A is almost the same as the sectional view of FIG. That is, the p channel region 3 having the deep p + well region 2 is formed in the surface layer of the n-type semiconductor layer 1, and the n + source region 4 is formed in the surface layer. The gate electrode 5 is provided on the surface of the p channel region 3 sandwiched between the n + source region 4 and the n-type semiconductor layer 1 via the gate oxide film 6, and the surface of the n + source region 4 and the p + well region. The source electrode 8 is provided so as to be in common contact with. G in FIG.
It can be easily understood that the cross section along the line -G is almost the same as that in FIG. In the cross section taken along the line FF of FIG. 9, two p channel regions 3 are connected as shown in FIG. That is, the p-channel region 3 is connected at the surface layer of the n-type layer 1, and the thin gate electrode 5 is provided above the p-channel region 3 via the gate oxide film 6. In this way, the p-channel regions 3 of the cell structure are connected to each other to prevent the breakdown voltage from decreasing at the corners of the cell structure and prevent the avalanche breakdown voltage from decreasing. The width L8 of the gate electrode 5 at this connecting portion is 2 to
It is 6 μm. In the cross-sectional view of FIG. 11A, the distance between the two cell structures is sufficiently large, there is a large exposed portion of the n-type layer 1 under the gate electrode 5, and the on-resistance can be kept low even when the MOSFET is conducting. . The width L5 of the gate electrode 5 in this portion is 16 to 190 μm, the distance L6 between the gate electrodes 5 is 6 to 20 μm, and the n + source region 4 is formed.
Has a length L7 of 12 to 200 μm. Also in this example, as shown in FIG. 9, the outer peripheral cell structure 19 at the outermost peripheral portion of the portion where the cell structures of the semiconductor chip are arranged is
The outer side of the p-channel region 3 is parallel to the side of the semiconductor chip, the n + source region 4 is provided only in the inner part of the cell structure, and the area is larger than that of the inner rectangular cell structure.
The outer corner cell structure 20 has an arc shape in which the outer side of the p channel region 3 faces the corner of the semiconductor chip, and has a larger area than the other outer peripheral cell structure 19. These contribute to the improvement of the avalanche resistance as in the above example.

【0024】図9の第二の実施例の構造では、図1の第
一の実施例のMOSFETより、pチャネル領域3およ
びn+ ソース領域4の面積が広いので、オン抵抗を低減
できる。なお、第二の実施例のMOSFETもセル構造
を形成するためのマスクを変更するだけで、従来のMO
SFETの製造工程に何ら余分な工程を付加することな
く製造できる。
In the structure of the second embodiment of FIG. 9, the p-channel region 3 and the n + source region 4 are larger in area than the MOSFET of the first embodiment of FIG. 1, so that the on-resistance can be reduced. In the MOSFET of the second embodiment, the conventional MO can be changed only by changing the mask for forming the cell structure.
It can be manufactured without adding any extra process to the manufacturing process of the SFET.

【0025】図10は、本発明の第三の実施例のMOS
FETを示し、図10が上部構造を除いた平面図で、他
の図と共通の部分には同一の符号が付されている。この
実施例は、図9の第二の実施例の変形例である。セル構
造がたて横に連結されているのは同じであるが、セル構
造内のn+ ソース領域4が、角環状に形成されている点
が異なっている。従って、図10のH−H線における断
面は、図11(a)の断面図とほぼ同じになる。但し、
図10のI−I線における断面は、図11(b)の断面
図と違って、図12のようになる。すなわち、細いゲー
ト電極5の下の二つのpチャネル領域3の連結部にもn
+ ソース領域4がある。この実施例の構造では、図9の
第二の実施例のMOSFETより、n+ ソース領域4の
面積が広いので、オン抵抗を更に低減できる。
FIG. 10 shows a MOS according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a FET, and FIG. 10 is a plan view excluding the upper structure, and the same reference numerals are given to portions common to other figures. This embodiment is a modification of the second embodiment shown in FIG. The cell structures are vertically connected in the same manner, except that the n + source regions 4 in the cell structure are formed in a square ring shape. Therefore, the cross section taken along the line HH of FIG. 10 is almost the same as the cross section of FIG. However,
The cross section taken along the line I-I of FIG. 10 is as shown in FIG. 12, unlike the cross-sectional view of FIG. That is, n is also formed in the connecting portion between the two p channel regions 3 below the thin gate electrode 5.
+ There is a source region 4. In the structure of this embodiment, since the area of the n + source region 4 is larger than that of the MOSFET of the second embodiment shown in FIG. 9, the on resistance can be further reduced.

【0026】図13は、本発明の第四の実施例のMOS
FETのセル構造の断面図で、他の図と共通の部分には
同一の符号が付されている。この場合は、図1のpチャ
ネル領域3の表面層の一部にpチャネル領域3より不純
物濃度が高く、拡散深さの浅いp浅ベース領域11が、
例えばホウ素のドーズ量1×1015〜3×1015
-2、拡散深さ0.5〜1μmのイオン注入および拡散
熱処理により形成されている。これにより、チャネル抵
抗を低下させることによって、寄生トランジスタの動作
が抑制され、アバランシェ耐量が向上する。
FIG. 13 shows a MOS according to the fourth embodiment of the present invention.
In the cross-sectional view of the cell structure of the FET, the same parts as those in the other figures are designated by the same reference numerals. In this case, the p-shallow base region 11 having a higher impurity concentration than the p-channel region 3 and a shallow diffusion depth is formed in a part of the surface layer of the p-channel region 3 in FIG.
For example, the dose amount of boron is 1 × 10 15 to 3 × 10 15 c
It is formed by ion implantation and diffusion heat treatment with m −2 and a diffusion depth of 0.5 to 1 μm. As a result, the channel resistance is reduced, so that the operation of the parasitic transistor is suppressed and the avalanche withstand capability is improved.

【0027】図14は、本発明の第五の実施例のMOS
FETのセル構造の断面図で、他の図と共通の部分には
同一の符号が付されている。この場合は、pチャネル領
域3の表面層の一部にpチャネル領域3より不純物濃度
が高く、拡散深さの浅いp浅ベース領域11が形成され
ている点は、図12の第四の実施例と同じであるが、p
+ ウェル領域は形成されていない。セル構造の配置を改
良している上、p浅ベース領域11を形成することによ
り、チャネル抵抗を低下させることによって、寄生トラ
ンジスタの動作が抑制され、アバランシェ耐量が十分向
上するので、p+ ウェル領域2を形成しなくても、実用
に耐えるアバランシェ耐量が得られ、しかも以前に述べ
たオン抵抗が増大する問題を解決できる。特に拡散深さ
の深いp+ ウェル領域2の形成が省略できれば、時間的
にもコスト上でもメリットが大きい。
FIG. 14 shows a MOS according to the fifth embodiment of the present invention.
In the cross-sectional view of the cell structure of the FET, the same parts as those in the other figures are designated by the same reference numerals. In this case, in the fourth embodiment of FIG. 12, a p-shallow base region 11 having a higher impurity concentration than the p-channel region 3 and a shallow diffusion depth is formed in a part of the surface layer of the p-channel region 3. Same as example, but p
+ Well region is not formed. On that improve the placement of the cell structure, by forming a p shallow base region 11, by reducing the channel resistance, parasitic transistor operation can be suppressed, since the avalanche resistance is sufficiently improved, p + well region Even if 2 is not formed, an avalanche withstand capacity that can be practically used can be obtained, and the problem of increasing the on-resistance described above can be solved. In particular, if the formation of the p + well region 2 having a large diffusion depth can be omitted, there are great advantages in terms of time and cost.

【0028】図15は、本発明の第六の実施例のMOS
FETを示す断面図である。この実施例は第一乃至第五
実施例の変形例であり、図13に対応する図である。こ
の実施例で第一乃至第五実施例と異なる点は、n型半導
体層(便宜上(n- )とする)1より低抵抗率のn型半
導体領域(n+ ソース領域4より高抵抗率)31を形成
したことである。このn型半導体領域31のパラメータ
はリン(P)イオンのドーズ量5×1012cm-2、拡散深
さ2〜4μmである。このn型半導体領域31により、
従来技術よりドーピング濃度を上げることができ、この
低抵抗率化しただけその面積を小さくすることによりゲ
ート・ドレイン間容量を小さくし、スイッチング速度を
速くすることもできる。この第六実施例は、前記第一乃
至第五実施例の全てにおいて適用できる。
FIG. 15 shows a MOS according to the sixth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows FET. This embodiment is a modification of the first to fifth embodiments and corresponds to FIG. The difference between this embodiment and the first to fifth embodiments is that the n-type semiconductor region (having a higher resistivity than the n + source region 4) has a lower resistivity than the n-type semiconductor layer (for convenience (n )) 1. 31 is formed. The parameters of the n-type semiconductor region 31 are a dose amount of phosphorus (P) ions of 5 × 10 12 cm −2 and a diffusion depth of 2 to 4 μm. With this n-type semiconductor region 31,
The doping concentration can be increased as compared with the prior art, and the gate-drain capacitance can be reduced and the switching speed can be increased by reducing the area by reducing the resistivity. The sixth embodiment can be applied to all the first to fifth embodiments.

【0029】以上、MOSFETの実施例について説明
してきたが、本発明はMOS構造のゲートをもつ絶縁ゲ
ートバイポーラトランジスタやMCT(MOS制御サイ
リスタ)等のMOS型半導体装置にも適用でき、同様に
画期的な効果を得られるものである。
Although the embodiments of the MOSFET have been described above, the present invention can be applied to a MOS type semiconductor device such as an insulated gate bipolar transistor having a gate of a MOS structure and an MCT (MOS control thyristor), and the like. It is possible to obtain the desired effect.

【0030】[0030]

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、MOS型半導体装置の方形のセル構造のチャネル領
域の辺を連結した部分に側方から別のセル構造のチャネ
ル領域を連結し、チャネル領域の角部を無くすることに
より、従来問題になっていたチャネル領域の角部での耐
圧低下、アバランシェ耐量の低下を防ぐことができる。
た、チャネル領域内に高不純物濃度の浅ベース領域を
設け、チャネル抵抗を減じて、アバランシェ耐量を向上
させることができる。そして、チャネル領域を連結する
セルのソース領域を環状とすればオン抵抗を低減でき
る。
As described above, according to the present invention, a channel region of another cell structure is laterally connected to a portion where sides of a channel region of a rectangular cell structure of a MOS semiconductor device are connected, By eliminating the corners of the channel region, it is possible to prevent the breakdown voltage and the avalanche withstand capability from decreasing at the corners of the channel region, which have been conventionally problems.
Also, provided the shallow base region of a high impurity concentration Ji Yaneru area, by subtracting the channel resistance, it is possible to improve the avalanche resistance. The on-resistance can be reduced by making the source region of the cell connecting the channel regions annular.

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

【図1】本発明の第一の実施例のMOSFETの上部構
造を除いた平面図
FIG. 1 is a plan view of a MOSFET according to a first embodiment of the present invention excluding an upper structure.

【図2】(a)は第一の実施例のMOSFETの図1の
A−A線断面図、(b)は図1のB−B線断面図
2A is a sectional view of the MOSFET of the first embodiment taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line BB of FIG.

【図3】図1のMOSFETの周辺部の断面図FIG. 3 is a sectional view of a peripheral portion of the MOSFET shown in FIG.

【図4】従来のMOSFETを示し、(a)は上部構造
を除いての平面図、(b)は(a)のC−C線断面図、
(c)は(a)のD−D線断面図
FIG. 4 shows a conventional MOSFET, (a) is a plan view excluding an upper structure, (b) is a sectional view taken along line CC of (a),
(C) is the DD sectional view taken on the line of (a).

【図5】MOSFETのpウェル領域の拡散深さに対す
るアバランシェ耐量およびオン抵抗の関係線図
FIG. 5 is a relational diagram of avalanche withstand capability and on-resistance with respect to diffusion depth of p-well region of MOSFET.

【図6】アバランシェ電流を示し、(a)は従来のMO
SFETでの平面図、(b)は本発明の実施例のMOS
FETでの平面図
FIG. 6 shows avalanche current, where (a) is a conventional MO.
A plan view of the SFET, (b) is a MOS of the embodiment of the present invention
Top view of FET

【図7】MOSFETの表面付近に生ずる寄生バイポー
ラトランジスタを示す断面図
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a parasitic bipolar transistor generated near the surface of MOSFET.

【図8】本発明の実施例のMOSFETと従来のMOS
FETとのアバランシェ耐量の温度特性線図
FIG. 8 is a MOSFET according to an embodiment of the present invention and a conventional MOS.
Temperature characteristic diagram of avalanche resistance with FET

【図9】本発明の第二の実施例のMOSFETの上部構
造を除いた平面図
FIG. 9 is a plan view of the MOSFET of the second embodiment of the present invention excluding the upper structure.

【図10】本発明の第三の実施例のMOSFETの上部
構造を除いた平面図
FIG. 10 is a plan view of the MOSFET according to the third embodiment of the present invention excluding the upper structure.

【図11】(a)は図9の本発明の第二の実施例のMO
SFETのE−E線断面図、(b)はF−F線断面図
11 (a) is an MO of the second embodiment of the present invention of FIG.
EE line sectional view of SFET, (b) FF line sectional view

【図12】図10の第三の実施例のMOSFETのI−
I線断面図
FIG. 12 is a schematic diagram showing the MOSFET I-of the third embodiment of FIG.
I line cross section

【図13】本発明の第四の実施例のMOSFETの要部
断面図
FIG. 13 is a cross-sectional view of essential parts of a MOSFET according to a fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第五の実施例のMOSFETの要部
断面図
FIG. 14 is a cross-sectional view of essential parts of a MOSFET according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第六の実施例のMOSFETの要部
断面図
FIG. 15 is a cross-sectional view of essential parts of a MOSFET according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型層 2 p+ ウェル領域 3 pチャネル領域 4 n+ ソース領域 5 ゲート電極 6 ゲート酸化膜 7 層間絶縁膜 8 ソース電極 11 p+ 浅ベース領域 12 チップ 13 ドレイン電極 14 フィールド酸化膜 15 パッシベーション膜 16 p周辺領域 17 周辺電極 18 多結晶シリコンリング 19 外周セル構造 20 外角セル構造 31 n型半導体層1 n-type layer 2 p + well region 3 p channel region 4 n + source region 5 gate electrode 6 gate oxide film 7 interlayer insulating film 8 source electrode 11 p + shallow base region 12 chip 13 drain electrode 14 field oxide film 15 passivation film 16 p Peripheral region 17 Peripheral electrode 18 Polycrystalline silicon ring 19 Peripheral cell structure 20 Outer corner cell structure 31 n-type semiconductor layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−82477(JP,A) 特開 昭59−167066(JP,A) 特開 昭60−150674(JP,A) 特開 昭59−65483(JP,A) 特開 平1−238173(JP,A) 特開 平3−142972(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A 61-82477 (JP, A) JP-A 59-167066 (JP, A) JP-A 60-150674 (JP, A) JP-A 59- 65483 (JP, A) JP-A-1-238173 (JP, A) JP-A-3-142972 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 21 / 336

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第一導電型半導体層の表面層に形成された
第二導電型チャネル領域と、そのチャネル領域の表面層
に形成された第一導電型ソース領域との少なくとも二辺
が平行にして形成される四つの主辺を有する方形のセル
構造の複数個を備えたものにおいて、一つの方形のセル
構造のチャネル領域の一辺が、隣接するセル構造のチャ
ネル領域の一辺と連結し、その連結した部分の側方に別
のセル構造のチャネル領域の一辺が連結していることを
特徴とするMOS型半導体装置。
1. A second conductivity type channel region formed in a surface layer of a first conductivity type semiconductor layer and at least two sides of a first conductivity type source region formed in a surface layer of the channel region are parallel to each other. A plurality of square cell structures having four main sides formed by connecting one side of a channel region of one square cell structure to one side of a channel region of an adjacent cell structure, A MOS semiconductor device, wherein one side of a channel region of another cell structure is connected to the side of the connected part.
【請求項2】第二導電型チャネル領域の表面層の一部に
チャネル領域より不純物濃度が高く、拡散深さの浅い第
二導電型の浅ベース領域を有することを特徴とする請求
1に記載のMOS型半導体装置。
2. A higher impurity concentration than the channel region in a part of the surface layer of the second conductivity type channel region, to claim 1, characterized in that it comprises a shallow base region of the shallow second conductive type diffusion depth The described MOS type semiconductor device.
【請求項3】浅ベース領域の下方に第二導電型の領域と
してチャネル領域のみを有することを特徴とする請求項
に記載のMOS型半導体装置。
3. A channel region only as a second conductivity type region is provided below the shallow base region.
2. The MOS semiconductor device according to item 2 .
【請求項4】第一導電型半導体層の表面層に形成された
第二導電型チャネル領域と、そのチャネル領域の表面層
に形成された第一導電型ソース領域との少なくともチャ
ネル領域の辺とソース領域の辺とを各有する二辺が平行
にして形成される四つの主辺を有する方形のセル構造の
複数個を備えたものにおいて、前記方形のセル構造の前
記二辺のうちの一辺のチャネル領域が、隣接するセル構
造の前記二辺のうちの一辺のチャネル領域と連結してい
ることを特徴とするMOS型半導体装置。
4. A side of at least the channel region of the second conductivity type channel region formed in the surface layer of the first conductivity type semiconductor layer and the first conductivity type source region formed in the surface layer of the channel region. In a case where a plurality of rectangular cell structures each having four main sides formed so that two sides each having a side of the source region are parallel to each other are provided, one side of the two sides of the rectangular cell structure is A MOS type semiconductor device, wherein a channel region is connected to a channel region on one side of the two sides of adjacent cell structures.
【請求項5】ソース領域が環状であることを特徴とする
請求項4に記載のMOS型半導体装置。
5. The MOS type semiconductor device according to claim 4, wherein the source region has a ring shape.
【請求項6】一つのセル構造が長方形であり、そのチャ
ネル領域の短辺が、隣接するセル構造のチャネル領域の
一辺と連結していることを特徴とする請求項に記載の
MOS型半導体装置。
6. The MOS semiconductor according to claim 4 , wherein one cell structure is rectangular, and a short side of the channel region is connected to one side of a channel region of an adjacent cell structure. apparatus.
【請求項7】一つの方形のセル構造のチャネル領域の短
辺が、隣接するセル構造のチャネル領域の短辺と連結し
ていることを特徴とする請求項に記載のMOS型半導
体装置。
7. The MOS type semiconductor device according to claim 6 , wherein a short side of a channel region of one rectangular cell structure is connected to a short side of a channel region of an adjacent cell structure.
【請求項8】第一導電型半導体層の表面近傍に該第一導
電型半導体層より低抵抗率の第一導電型半導体領域を備
えたことを特徴とする請求項1または4に記載のMOS
型半導体装置。
8. A MOS according to claim 1 or 4, further comprising a first conductivity type semiconductor region of low resistivity than said one conductivity type semiconductor layer in the vicinity of the surface of the first conductive type semiconductor layer
Type semiconductor device.
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