JP3392665B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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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、大電力の制御に用
いられる半導体装置に係わり、特に、オン状態での電圧
降下を低下し得る半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device used for high power control, and more particularly to a semiconductor device capable of reducing a voltage drop in an ON state.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、電力制御用の半導体装置としてS
i MOSFETが広く用いられている。このMOSF
ETは、ユニポーラ素子であり、高速性、制御の容易性
などの種々の利点を有している。
2. Description of the Related Art Recently, as a semiconductor device for power control, S
i MOSFETs are widely used. This MOSF
The ET is a unipolar element, and has various advantages such as high speed and easy control.

【0003】図49はこの種のMOSFETの構成を示
す模式図である。このMOSFETは、n型ドレイン層
としてのn型基板301上にn型ベース層302が形成
され、n型ベース層302の表面には複数のp型ベース
層303が選択的に拡散形成されており、各p型ベース
層303の表面にはn型ソース層304が選択的に形成
されている。
FIG. 49 is a schematic diagram showing the structure of this type of MOSFET. In this MOSFET, an n-type base layer 302 is formed on an n-type substrate 301 as an n-type drain layer, and a plurality of p-type base layers 303 are selectively formed on the surface of the n-type base layer 302 by diffusion. An n-type source layer 304 is selectively formed on the surface of each p-type base layer 303.

【0004】p型ベース層303及びn型ソース層30
4からn型ベース層302を介して他方のp型ベース層
303及びn型ソース層304に至る領域上には、ゲー
ト絶縁膜305を介して、ゲート電極306が設けられ
ている。また、ゲート電極306を挟むように、一方の
p型ベース層303上及びn型ソース層304上と、他
方のp型ベース層303上及びn型ソース層304上と
には各々ソース電極307が形成されている。
The p-type base layer 303 and the n-type source layer 30
A gate electrode 306 is provided on a region from 4 to the other p-type base layer 303 and the n-type source layer 304 through the n-type base layer 302 and a gate insulating film 305. A source electrode 307 is provided on each of the p-type base layer 303 and the n-type source layer 304 and the other p-type base layer 303 and the n-type source layer 304 so as to sandwich the gate electrode 306. Has been formed.

【0005】また、n型基板301は、n型ベース層3
02とは反対側の表面上にドレイン電極308が形成さ
れている。
The n-type substrate 301 is composed of the n-type base layer 3
A drain electrode 308 is formed on the surface opposite to 02.

【0006】このようなMOSFETは、1種類のキャ
リアが伝導に寄与するユニポーラデバイスである。よっ
て、MOSFETの抵抗を低下させるためには、n型ベ
ース層302の不純物濃度を増加させて抵抗率を低下さ
せ、n型ベース層302の厚さを薄くすることが要求さ
れる。
Such a MOSFET is a unipolar device in which one type of carrier contributes to conduction. Therefore, in order to reduce the resistance of the MOSFET, it is required to increase the impurity concentration of the n-type base layer 302 to reduce the resistivity and reduce the thickness of the n-type base layer 302.

【0007】しかしながら、n型ベース層302の不純
物濃度を増加させると、MOSFETのオフ状態でp型
ベース層303の直下に形成される電界強度の最大値が
大きくなる。このため、MOSFETでは、この電界強
度の最大値がn型ベース層302の電界強度の限界値を
越えないようにn型ベース層302中の不純物濃度が抑
制される必要がある。また、MOSFETは、耐圧がn
型ベース層302中の不純物の総量によって決定される
ので、耐圧を向上させるときにはn型ベース層302が
厚く形成される。このため、高耐圧MOSFETではオ
ン状態での電圧降下が急激に大きくなる。
However, when the impurity concentration of the n-type base layer 302 is increased, the maximum value of the electric field strength formed directly below the p-type base layer 303 in the off state of the MOSFET increases. Therefore, in the MOSFET, the impurity concentration in the n-type base layer 302 needs to be suppressed so that the maximum value of the electric field intensity does not exceed the limit value of the electric field intensity of the n-type base layer 302. The withstand voltage of the MOSFET is n.
Since it is determined by the total amount of impurities in the type base layer 302, the n-type base layer 302 is formed thick when improving the breakdown voltage. For this reason, in the high breakdown voltage MOSFET, the voltage drop in the ON state rapidly increases.

【0008】まとめると、この種のMOSFETは、耐
圧の向上とオン抵抗の低下が望まれており、耐圧の向上
にはn型ベース層302の厚さWを厚くする方式か、n
型ベース層302のキャリア密度Nを低下させる方式が
ある。
In summary, in this type of MOSFET, it is desired that the breakdown voltage be improved and the ON resistance be lowered. To improve the breakdown voltage, a method of increasing the thickness W of the n-type base layer 302, or n
There is a method of reducing the carrier density N of the mold base layer 302.

【0009】しかしながら、これらの方式は、図50の
実線で示すように、耐圧を1桁も向上させないうちに、
オン抵抗を2桁程度も増加させてしまうことが理論的に
求められている。すなわち、図50の実線によれば、S
iの物性値から求められる理論限界であり、耐圧の高い
MOSFETはIGBT等に比べてオン抵抗も高いこと
が理論的に分かっている。
However, in these methods, as shown by the solid line in FIG.
It is theoretically required to increase the on-resistance by about two digits. That is, according to the solid line in FIG.
It is a theoretical limit obtained from the physical property value of i, and it is theoretically known that a MOSFET having a high breakdown voltage has a higher ON resistance than an IGBT or the like.

【0010】次に、MOSFETと同様に電力制御に用
いられるバイポーラトランジスタ(以下、BJTとい
う)及びIGBTについて順次説明する。
Next, a bipolar transistor (hereinafter referred to as BJT) and an IGBT which are used for power control similarly to the MOSFET will be sequentially described.

【0011】図51はバイポーラトランジスタの構成を
模式的に示す断面図である。このBJTは、n型コレク
タ層としてのn型基板311上にn型ベース層312が
形成されている。n型ベース層312の表面にはp型ベ
ース層313が選択的に拡散形成されている。p型ベー
ス層313の表面にはn型エミッタ層314が選択的に
形成されている。p型ベース層313上にはベース電極
315が形成されている。n型エミッタ層314上には
エミッタ電極316が形成されている。
FIG. 51 is a sectional view schematically showing the structure of the bipolar transistor. In this BJT, an n-type base layer 312 is formed on an n-type substrate 311 serving as an n-type collector layer. A p-type base layer 313 is selectively diffused on the surface of the n-type base layer 312. An n-type emitter layer 314 is selectively formed on the surface of the p-type base layer 313. A base electrode 315 is formed on the p-type base layer 313. An emitter electrode 316 is formed on the n-type emitter layer 314.

【0012】また、n型基板311には、n型ベース層
312とは反対側の表面上にコレクタ電極317が形成
されている。
A collector electrode 317 is formed on the surface of the n-type substrate 311 opposite to the n-type base layer 312.

【0013】このようなBJTは、n型ベース層312
中を流れる電流の大部分が電子によるので、MOSFE
Tと同様に、耐圧の上昇に従って急激にオン状態での電
圧降下が増大してしまう。
Such a BJT has an n-type base layer 312.
Since most of the current flowing inside is due to electrons, MOSFE
As with T, the voltage drop in the ON state rapidly increases as the breakdown voltage increases.

【0014】また一方、IGBTのように高抵抗のn型
ベース層を高注入状態にして、オン状態での電圧降下を
低下させる試みがなされている。
On the other hand, an attempt has been made to reduce the voltage drop in the ON state by making a high resistance n-type base layer such as an IGBT into a highly-implanted state.

【0015】図52はIGBTの構成を模式的に示す断
面図である。このIGBTは、高抵抗のn型ベース層3
21の表面には複数のp型ベース層322が選択的に形
成されている。各p型ベース層322の表面にはn型ソ
ース層323が選択的に拡散形成されている。p型ベー
ス層322およびn型ソース層323からn型ベース層
321を介して他方のp型ベース層322に至る領域上
には、ゲート絶縁膜324を介して、ゲート電極325
が設けられている。また、ゲート電極325を挟むよう
に、一方のp型ベース層322上およびn型ソース層3
23上と、他方のp型ベース層322上およびn型ソー
ス層323上とには各々ソース電極326が形成されて
いる。また、n型ベース層321の裏面にはp型ドレイ
ン層327を介してドレイン電極328が形成されてい
る。
FIG. 52 is a sectional view schematically showing the structure of the IGBT. This IGBT has a high resistance n-type base layer 3
A plurality of p-type base layers 322 are selectively formed on the surface of 21. An n-type source layer 323 is selectively diffused on the surface of each p-type base layer 322. A gate electrode 325 is provided on a region from the p-type base layer 322 and the n-type source layer 323 to the other p-type base layer 322 via the n-type base layer 321 and a gate insulating film 324.
Is provided. The p-type base layer 322 and the n-type source layer 3 are sandwiched so as to sandwich the gate electrode 325.
23, and the source electrode 326 is formed on the other p-type base layer 322 and the n-type source layer 323, respectively. A drain electrode 328 is formed on the back surface of the n-type base layer 321 via a p-type drain layer 327.

【0016】このようなIGBTは、ゲート電極325
に正の電圧が印加されると、p型ベース層322のゲー
ト電極325下の部分にn型の反転層が形成され、n型
ベース層321とn型ソース層323とが短絡される。
よって、n型ベース層321中に電子が注入され、その
電子の量に応じてp型ドレイン層327から正孔が注入
されてn型ベース層321が高注入状態となりIGBT
がオン状態となる。このオン状態のときには、n型ベー
ス層321が高注入状態であるため、n型ベース層32
1の抵抗率が高くてもIGBTの抵抗が低くなる。
Such an IGBT has a gate electrode 325.
When a positive voltage is applied to the n-type base layer 322, an n-type inversion layer is formed below the gate electrode 325, and the n-type base layer 321 and the n-type source layer 323 are short-circuited.
Therefore, electrons are injected into the n-type base layer 321, holes are injected from the p-type drain layer 327 in accordance with the amount of the electrons, and the n-type base layer 321 is in a high injection state, so that the IGBT is
Turns on. In this ON state, the n-type base layer 321 is in a high implantation state, and therefore the n-type base layer 32 is
Even if the resistivity of 1 is high, the resistance of the IGBT is low.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このI
GBTは、ソース電極326とドレイン電極328との
間に、n型ベース層321とp型ドレイン層327の拡
散電位差以上の電圧が印加されなければ電流が流れな
い。従って、このIGBTは、図53に示すように、電
流値が低いときにはMOSFETに比べてオン状態での
電圧降下が高くなり、通電損失が大きくなる。
However, this I
In the GBT, a current does not flow unless a voltage higher than the diffusion potential difference between the n-type base layer 321 and the p-type drain layer 327 is applied between the source electrode 326 and the drain electrode 328. Therefore, as shown in FIG. 53, when the current value of this IGBT is low, the voltage drop in the ON state is higher than that of the MOSFET, and the conduction loss is large.

【0018】詳しくは、MOSFET又はBJTは、耐
圧が高くなるにしたがって、オン状態での電圧降下が急
激に増大する問題がある。一方、IGBTは低電流状態
のときに通電損失が大きくなる問題がある。
More specifically, the MOSFET or BJT has a problem that the voltage drop in the ON state rapidly increases as the withstand voltage increases. On the other hand, the IGBT has a problem that the conduction loss increases in the low current state.

【0019】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、高耐圧であってもオン状態での電圧降下を低下し得
る半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above situation, and an object thereof is to provide a semiconductor device capable of reducing the voltage drop in the ON state even with a high breakdown voltage.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】請求項1に対応する発明
は、第1の主電極と、第2の主電極と、前記第1の主電
極と前記第2の主電極との間に介在して設けられた高抵
抗の第1導電型半導体層と、前記第1の主電極と第2の
主電極とを結ぶ方向とは略直交する層であって、電流経
路となる複数の間隙を有し、前記第1の主電極付近から
伸びる空乏層が達したときにパンチスルー状態となって
半導体装置本体のどの電極とも異なる電位となる、前記
第1導電型半導体層中に選択的に形成された第2導電型
埋込み層とを備えたことを特徴とする縦型の半導体装置
である。
The invention according to claim 1 provides a first main electrode, a second main electrode, and an interposition between the first main electrode and the second main electrode. The first conductive type semiconductor layer having a high resistance and the direction connecting the first main electrode and the second main electrode are substantially orthogonal to each other, and a plurality of gaps serving as current paths are formed. A first conductive type semiconductor layer, which has a punch-through state when reaching a depletion layer extending from the vicinity of the first main electrode and has a potential different from that of any electrode of the semiconductor device body. A vertical semiconductor device comprising a selectively formed second conductive type buried layer.

【0021】また、請求項2に対応する発明は、第1の
主電極と、第2の主電極と、前記第1の主電極と前記第
2の主電極との間に介在して設けられた高抵抗の第1導
電型半導体層と、前記第1導電型半導体層に接して設け
られ、前記第1の主電極から前記第2の主電極へ流れる
電流を制御するための制御電極を有する電流制御構造
と、前記第1の主電極と前記第2の主電極とを結ぶ方向
とは略直交する層であって、前記第1導電型半導体層中
に選択的に形成され、前記第1の主電極付近から伸びる
空乏層が達したときにパンチスルー状態となって電位固
定される第2導電型埋込み層とを備えた縦型の半導体装
置である。
The invention according to claim 2 is provided so as to be interposed between the first main electrode, the second main electrode, and the first main electrode and the second main electrode. And a control electrode for controlling a current flowing from the first main electrode to the second main electrode, the control electrode being provided in contact with the first conductivity type semiconductor layer and having a high resistance. The current control structure is a layer that is substantially orthogonal to the direction connecting the first main electrode and the second main electrode, and is formed selectively in the first conductivity type semiconductor layer . From near the main electrode of
When the depletion layer reaches the punch-through state, the potential is fixed.
A vertical semiconductor device having a second conductivity type buried layer to be constant.

【0022】さらに、請求項3に対応する発明は、ドレ
イン層と、このドレイン層の表面上に形成されたドレイ
ン電極と、前記ドレイン層における前記ドレイン電極と
は反対側の面に形成された高抵抗の第1導電型半導体層
と、この第1導電型半導体層の前記ドレイン層を形成し
た側とは反対側の表面上に選択的に形成された第2導電
型ベース層と、この第2導電型ベース層の表面に選択的
に形成された第1導電型ソース層と、この第1導電型ソ
ース層と前記第2導電型ベース層とに形成されたソース
電極と、前記第1導電型ソース層と前記第2導電型ベー
ス層と前記第1導電型半導体層とにゲート絶縁膜を介し
て接するゲート電極と、前記ドレイン電極と前記ソース
電極とを結ぶ方向とは略直交する層であって、電流経路
となる複数の間隙を有して前記第1導電型半導体層中に
選択的に形成され、前記ソース電極付近から伸びる空乏
層が達したときにパンチスルー状態となって電位固定さ
れる第2導電型埋込み層とを備えた縦型の半導体装置で
ある。
Further, in the invention corresponding to claim 3, the drain layer, the drain electrode formed on the surface of the drain layer, and the high-level electrode formed on the surface of the drain layer opposite to the drain electrode. A first conductive type semiconductor layer of a resistor; a second conductive type base layer selectively formed on a surface of the first conductive type semiconductor layer opposite to the side where the drain layer is formed; A first conductive type source layer selectively formed on the surface of the conductive type base layer; a source electrode formed on the first conductive type source layer and the second conductive type base layer; and a first conductive type The gate electrode is in contact with the source layer, the second conductivity type base layer, and the first conductivity type semiconductor layer via the gate insulating film, and the direction connecting the drain electrode and the source electrode is substantially orthogonal to each other. , Multiple gaps that serve as current paths Selectively formed on the first conductive semiconductor layer has, depletion extending from the source electrode near
When the layer reaches the punch-through state, the potential is fixed.
It is a vertical semiconductor device having a second conductivity type buried layer.

【0023】また、請求項4に対応する発明は、請求項
3に対応する半導体装置であって、前記ゲート絶縁膜と
前記ゲート電極とは、前記第2導電型ベース層を貫通
し、前記第1導電型半導体層の途中の深さまで達する溝
内に形成されている半導体装置である。
The invention according to claim 4 is the semiconductor device according to claim 3, wherein the gate insulating film and the gate electrode penetrate the second conductivity type base layer, This is a semiconductor device formed in a groove that reaches a depth in the middle of a one-conductivity type semiconductor layer.

【0024】さらに、請求項5に対応する発明は、請求
項1乃至請求項3のいずれか1項に対応する半導体装置
であって、前記第2導電型埋込み層がメッシュ形状を有
する半導体装置である。
Further, an invention according to claim 5 is the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second conductivity type buried layer has a mesh shape. is there.

【0025】また、請求項6に対応する発明は、請求項
1乃至請求項3のいずれか1項に対応する半導体装置で
あって、前記第2導電型埋込み層がストライプ形状を有
する半導体装置である。さらに、請求項7に対応する発
明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に対応する
半導体装置であって、前記第2導電型埋込み層がドット
形状を有する半導体装置である。また、請求項8に対応
する発明は、請求項7に対応する半導体装置であって、
前記第2導電型埋込み層としては、前記ドット形状を有
する各ドットが1行毎に半間隔ずれ、互いに隣り合う行
及び列のドットと等間隔に配置された半導体装置であ
る。
The invention according to claim 6 is the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second conductivity type buried layer has a stripe shape. is there. Furthermore, the invention corresponding to claim 7
Ming corresponds to any one of claims 1 to 3.
A semiconductor device, wherein the second conductive type buried layer is a dot
A semiconductor device having a shape. Also, it corresponds to claim 8.
The invention according to claim 7 is the semiconductor device according to claim 7,
The second conductivity type buried layer has the dot shape.
Dot dots are offset by half a line for each line and are adjacent to each other
And semiconductor devices arranged at equal intervals with the dots in the rows.
It

【0026】さらに、請求項に対応する発明は、請求
項3に対応する半導体装置であって、前記ドレイン層が
第1導電型である半導体装置である。
The invention according to claim 9 is the semiconductor device according to claim 3, wherein the drain layer is of the first conductivity type.

【0027】また、請求項10に対応する発明は、請求
項3に対応する半導体装置であって、前記ドレイン層が
第2導電型である半導体装置である。
The invention according to claim 10 is the semiconductor device according to claim 3, wherein the drain layer is of the second conductivity type.

【0028】さらに、請求項11に対応する発明は、請
求項2に対応する半導体装置であって、前記第2導電型
埋込み層が前記制御電極とは異なる電位である半導体装
置である。
Further, the invention according to claim 11 is the semiconductor device according to claim 2, wherein the second conductivity type buried layer has a potential different from that of the control electrode.

【0029】また、請求項12に対応する発明は、請求
項1又は請求項2に対応する半導体装置であって、前記
第1の主電極と前記第2の主電極との間の耐圧BVと、
前記第1の主電極と前記第2の主電極との間における前
記第2導電型埋込み層の層数Mと、これら第2導電型埋
込み層により(M+1)層に分割された第1導電型半導
体層のうち、前記第1の主電極に最も近い第1導電型半
導体層の分担する電圧V1 と、前記第1の主電極に最も
近い第1導電型半導体層の不純物濃度N1 と、前記第1
の主電極に最も近い第1導電型半導体層の厚さW1 と、
前記各第2導電型埋込み層により(M+1)層に分割さ
れた第1導電型半導体層のうち、前記第2の主電極に最
も近い第1導電型半導体層の分担する電圧V2 と、前記
第2の主電極に最も近い第1導電型半導体層の不純物濃
度N2 と、前記各第2導電型埋込み層により(M+1)
層に分割された第1導電型半導体層のうち、前記第1の
主電極及び前記第2の主電極から離れた(M−1)層の
第1導電型半導体層の分担する電圧Vsと、前記(M−
1)層の第1導電型半導体層の不純物濃度Nsと、前記
(M−1)層の第1導電型半導体層の厚さWsとが下記
式の関係にある半導体装置である。
The invention according to claim 12 is the semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the breakdown voltage BV between the first main electrode and the second main electrode is ,
The number M of buried layers of the second conductivity type between the first main electrode and the second main electrode, and the first conductivity type divided into (M + 1) layers by these buried layers of the second conductivity type. Of the semiconductor layers, the voltage V 1 shared by the first conductivity type semiconductor layer closest to the first main electrode, and the impurity concentration N 1 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the first main electrode, The first
The thickness W 1 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the main electrode of
Of the first conductivity type semiconductor layers divided into the (M + 1) layers by the respective second conductivity type buried layers, the voltage V 2 shared by the first conductivity type semiconductor layer closest to the second main electrode, and Due to the impurity concentration N 2 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the second main electrode and the second conductivity type buried layer, (M + 1)
Of the first conductivity type semiconductor layers divided into layers, the voltage Vs shared by the first conductivity type semiconductor layers of the (M-1) layer separated from the first main electrode and the second main electrode, (M-
In the semiconductor device, the impurity concentration Ns of the first conductivity type semiconductor layer of the 1) layer and the thickness Ws of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer have the following relationship.

【0030】 Vs=(BV−V1 −V2 )/(M−1)[V] V1 ≧Vs V2 ≧Vs N1 <1.897 ×1018×V1 -1.35 [cm-3] N2 <1.897 ×1018×V2 -1.35 [cm-3] Ns<1.897 ×1018×Vs-1.35 [cm-3] W1 <1.1247×1010×N1 -0.85 [cm] Ws<1.1247×1010×Ns-0.85 [cm] さらに、請求項13に対応する発明は、請求項3に対応
する半導体装置であって、前記ソース電極と前記ドレイ
ン電極との間の耐圧BVと、前記ソース電極と前記ドレ
イン電極との間における前記第2導電型埋込み層の層数
Mと、これら第2導電型埋込み層により(M+1)層に
分割された第1導電型半導体層のうち、前記第2導電型
ベース層に接する第1導電型半導体層の分担する電圧V
1 と、前記第2導電型ベース層に接する第1導電型半導
体層の不純物濃度N1 と、前記第2導電型ベース層に接
する第1導電型半導体層の厚さW1 と、前記各第2導電
型埋込み層により(M+1)層に分割された第1導電型
半導体層のうち、前記ドレイン層に接する第1導電型半
導体層の分担する電圧V2 と、前記ドレイン層に接する
第1導電型半導体層の不純物濃度N2 と、前記各第2導
電型埋込み層により(M+1)層に分割された第1導電
型半導体層のうち、前記第2導電型ベース層及び前記ド
レイン層の双方に接しない(M−1)層の第1導電型半
導体層の分担する電圧Vsと、前記(M−1)層の第1
導電型半導体層の不純物濃度Nsと、前記(M−1)層
の第1導電型半導体層の厚さWsとが下記式の関係にあ
る半導体装置である。
Vs = (BV−V 1 −V 2 ) / (M−1) [V] V 1 ≧ Vs V 2 ≧ Vs N 1 <1.897 × 10 18 × V 1 -1.35 [cm −3 ] N 2 <1.897 × 10 18 × V 2 −1.35 [cm −3 ] Ns <1.897 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ] W 1 <1.1247 × 10 10 × N 1 −0.85 [Cm] Ws <1.1247 × 10 10 × Ns −0.85 [cm] Furthermore, the invention corresponding to claim 13 is the semiconductor device according to claim 3, wherein the source electrode and the drain electrode are Withstand voltage BV between them, the number M of buried layers of the second conductivity type between the source electrode and the drain electrode, and a first conductivity type divided into (M + 1) layers by these second conductivity type buried layers. Among the semiconductor layers, the voltage V shared by the first conductive type semiconductor layer in contact with the second conductive type base layer
1 , the impurity concentration N 1 of the first conductive type semiconductor layer in contact with the second conductive type base layer, the thickness W 1 of the first conductive type semiconductor layer in contact with the second conductive type base layer, and Of the first conductivity type semiconductor layers divided into (M + 1) layers by the two conductivity type buried layer, the voltage V 2 shared by the first conductivity type semiconductor layer in contact with the drain layer and the first conductivity type in contact with the drain layer Of the impurity concentration N 2 of the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type base layer and the drain layer of the first conductivity type semiconductor layer divided into (M + 1) layers by the second conductivity type buried layers. The voltage Vs shared by the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer which is not in contact with the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer
In the semiconductor device, the impurity concentration Ns of the conductivity type semiconductor layer and the thickness Ws of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer have the following relationship.

【0031】 Vs=(BV−V1 −V2 )/(M−1)[V] V1 ≧Vs V2 ≧Vs N1 <1.897 ×1018×V1 -1.35 [cm-3] N2 <1.897 ×1018×V2 -1.35 [cm-3] Ns<1.897 ×1018×Vs-1.35 [cm-3] W1 <1.1247×1010×N1 -0.85 [cm] Ws<1.1247×1010×Ns-0.85 [cm] また、請求項14に対応する発明は、請求項1乃至請求
項3のいずれか1項に対応する半導体装置であって、前
記第2導電型埋込み層を取り囲むように略方形状に形成
された埋込み第2導電型ガードリング領域を備えた半導
体装置である。
Vs = (BV−V 1 −V 2 ) / (M−1) [V] V 1 ≧ Vs V 2 ≧ Vs N 1 <1.897 × 10 18 × V 1 -1.35 [cm −3 ] N 2 <1.897 × 10 18 × V 2 −1.35 [cm −3 ] Ns <1.897 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ] W 1 <1.1247 × 10 10 × N 1 −0.85 [Cm] Ws <1.1247 × 10 10 × Ns −0.85 [cm] The invention according to claim 14 is the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3. A semiconductor device having a buried second conductivity type guard ring region formed in a substantially rectangular shape so as to surround the second conductivity type buried layer.

【0032】さらに、請求項15に対応する発明は、請
求項1乃至請求項3のいずれか1項対応する半導体装置
であって、前記第2導電型埋込み層を取り囲むように略
方形状に形成され、前記第2導電型埋込み層のキャリア
密度よりも低いキャリア密度を有する埋込み第2導電型
リサーフ領域を備えた半導体装置である。
Further, an invention according to claim 15 is the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor device is formed in a substantially rectangular shape so as to surround the second conductive type buried layer. And a buried second conductivity type RESURF region having a carrier density lower than the carrier density of the second conductivity type buried layer.

【0033】また、請求項16に対応する発明は、請求
項1乃至請求項3のいずれか1項に対応する半導体装置
であって、前記第1導電型半導体層の終端部が、傾斜を
有するベベル構造に形成された半導体装置である。さら
に、請求項17に対応する発明は、第1の主電極と、第
2の主電極と、前記第1の主電極と前記第2の主電極と
の間に介在して設けられた高抵抗の第1導電型半導体層
と、前記第1導電型半導体層中に選択的に形成され、浮
いた電位を有して前記第1の主電極と第2の主電極とを
結ぶ方向とは略直交する方向に拡がって配置されてお
り、電流経路として機能する複数の間隙を有し、前記第
1の主電極付近から伸びる空乏層が自己に達したときに
半導体装置本体のどの電極とも異なる前記浮いた電位と
なる第2導電型埋込み層とを備えた半導体装置であっ
て、前記第1の主電極と前記第2の主電極との間の耐圧
BVと、前記第1の主電極と前記第2の主電極との間に
おける前記第2導電型埋込み層の層数Mと、前記第2導
電型埋込み層と前記第1の主電極との間で前記第1の主
電極に近接して配置された前記第1導電型半導体層の第
1領域の分担する電圧V 1 と、前記第1導電型半導体層
の第1領域の不純物濃度N 1 と、前記第1導電型半導体
層の第1領域の厚さW 1 と、前記第2導電型埋込み層と
前記第2の主電極との間で前記第2の主電極に近接して
配置された第1導電型半導体層の第2領域の分担する電
圧V 2 と、前記第1導電型半導体層の第2領域の不純物
濃度N 2 と、前記第1導電型半導体層における第1領域
と第2領域との間である第3領域の分担する電圧Vs
と、前記第1導電型半導体層の第3領域の不純物濃度N
と、前記第1導電型半導体層の第3領域の厚さW
と、が下記式の関係にある半導体装置である。 Vs=(BV−V 1 −V 2 )/(M−1)[V] 1 ≧Vs 2 ≧Vs 1 <1.897 ×10 18 ×V 1 -1.35 [cm -3 2 <1.897 ×10 18 ×V 2 -1.35 [cm -3 Ns<1.897 ×10 18 ×Vs -1.35 [cm -3 1 <1.1247×10 10 ×N 1 -0.85 [cm] Ws<1.1247×10 10 ×Ns -0.85 [cm] また、請求項18に対応する発明は、請求項17に対応
する半導体装置であって、前記第1導電型半導体層に接
して設けられ、前記第1の主電極から前記第2の主電極
へ流れる電流を制御するための制御電極を有する電流制
御構造を備えた半導体装置である。さらに、請求項19
に対応する発明は、ドレイン層と、このドレイン層の表
面上に形成されたドレイン電極と、前記ドレイン層にお
ける前記ドレイン電極とは反対側の面に形成された高抵
抗の第1導電型半導体層と、この第1導電型半導体層の
前記ドレイン層を形成した側とは反対側の表面に選択的
に形成された第2導電型ベース層と、この第2導電型ベ
ース層の表面に選択的に形成された第1導電型ソース層
と、この第1導電型ソース層と前記第2導電型ベース層
とに形成されたソース電極と、前記第1導電型ソース層
と前記第2導電型ベース層と前記第1導電型半導体層と
にゲート絶縁膜を介して接するゲート電極と、前記第1
導電型半導体層中に選択的に形成され、浮いた電位を有
して前記ドレイン電極と前記ソース電極とを結ぶ方向と
は略直交する方向に拡がって配置されており、電流経路
として機能する複数の間隙を有し、前記ソース電極付近
から伸びる空乏層が自己に達したときに半導体装置本体
のどの電極とも異なる前記浮いた電位となる第2導電型
埋込み層とを備えた半導体装置であって、前記ドレイン
電極と前記ソース電極との間の耐圧BVと、前記ドレイ
ン電極と前記ソース電極との間における前記第2導電型
埋込み層の層数Mと、前記第2導電型埋込み層と前記ソ
ース電極との間で前記ソース電極に近接して配置された
前記第1導電型半導体層の第1領域の分担する電圧V 1
と、前記第1導電型半導体層の第1領域の不純物濃度N
1 と、前記第1導電型半導体層の第1領域の厚さW
1 と、前記第2導電型埋込み層と前記ドレイン電極との
間で前記ドレイン電極に近接して配置された第1導電型
半導体層の第2領域の分担する電圧V 2 と、前記第1導
電型半導体層の第2領域の不純物濃度N 2 と、前記第1
導電型半導体層における第1領域と第2領域との間であ
る第3領域の分担する電圧Vsと、前記第1導電型半導
体層の第3領域の不純物濃度N と、前記第1導電型半
導体層の第3領域の厚さW と、が下記式の関係にある
半導体装置である。 Vs=(BV−V 1 −V 2 )/(M−1)[V] 1 ≧Vs 2 ≧Vs 1 <1.897 ×10 18 ×V 1 -1.35 [cm -3 2 <1.897 ×10 18 ×V 2 -1.35 [cm -3 Ns<1.897 ×10 18 ×Vs -1.35 [cm -3 1 <1.1247×10 10 ×N 1 -0.85 [cm] Ws<1.1247×10 10 ×Ns -0.85 [cm]
Claims16The invention corresponding to
A semiconductor device corresponding to any one of claims 1 to 3.
And the terminating portion of the first conductivity type semiconductor layer has an inclination.
The semiconductor device has a bevel structure.Furthermore
The invention corresponding to claim 17 provides a first main electrode,
Two main electrodes, the first main electrode and the second main electrode
High-resistance first-conductivity-type semiconductor layer provided between
And is selectively formed in the first conductive type semiconductor layer and floats.
The first main electrode and the second main electrode with a predetermined potential.
It is arranged so as to extend in a direction substantially orthogonal to the connecting direction.
Has a plurality of gaps that function as current paths,
When the depletion layer extending from the vicinity of the main electrode of 1 reaches itself
The floating potential different from any electrode of the semiconductor device body
A semiconductor device having a second conductivity type buried layer
The breakdown voltage between the first main electrode and the second main electrode.
BV and between the first main electrode and the second main electrode
The number M of the buried layers of the second conductivity type in the
The first main electrode between the electric buried layer and the first main electrode.
A first conductive type semiconductor layer disposed adjacent to the electrode;
Voltage V shared by one region 1 And the first conductive type semiconductor layer
Concentration N of the first region of 1 And the first conductivity type semiconductor
Thickness W of the first region of the layer 1 And the buried layer of the second conductivity type
Between the second main electrode and close to the second main electrode
The charge sharing of the second region of the arranged first conductivity type semiconductor layer
Pressure V 2 And impurities in the second region of the first conductivity type semiconductor layer
Concentration N 2 And a first region in the first conductivity type semiconductor layer
And the voltage Vs shared by the third region between the second region and the second region
And the impurity concentration N of the third region of the first conductivity type semiconductor layer.
s And the thickness W of the third region of the first conductivity type semiconductor layer
s And are semiconductor devices that have the following relationship. Vs = (BV-V 1 -V 2 ) / (M-1) [V] V 1 ≧ Vs V 2 ≧ Vs N 1 <1.897 × 10 18 × V 1 -1.35 [Cm -3 ] N 2 <1.897 × 10 18 × V 2 -1.35 [Cm -3 ] Ns <1.897 × 10 18 × Vs -1.35 [Cm -3 ] W 1 <1.1247 × 10 Ten × N 1 -0.85 [Cm] Ws <1.1247 × 10 Ten × Ns -0.85 [Cm] The invention corresponding to claim 18 corresponds to claim 17.
A semiconductor device that is connected to the first conductivity type semiconductor layer.
Provided from the first main electrode to the second main electrode
Current control with control electrode for controlling current flowing to
It is a semiconductor device having a control structure. Further, claim 19
The invention corresponding to is a drain layer and a surface of this drain layer.
The drain electrode formed on the surface and the drain layer.
The high resistance formed on the surface opposite to the drain electrode.
Of the first conductive type semiconductor layer and the first conductive type semiconductor layer
Selective on the surface opposite to the side where the drain layer is formed
And a second conductive type base layer formed on the second conductive type base layer.
Source layer selectively formed on the surface of the source layer
And the first conductive type source layer and the second conductive type base layer
And a source electrode formed on the first conductivity type source layer
And the second conductive type base layer and the first conductive type semiconductor layer
A gate electrode in contact with the first electrode via a gate insulating film,
It is selectively formed in the conductive semiconductor layer and has a floating potential.
And the direction connecting the drain electrode and the source electrode
Are arranged so as to extend in a direction substantially orthogonal to each other.
Near the source electrode with multiple gaps that function as
When the depletion layer extending from the self reaches the semiconductor device body
Second conductivity type having the floating potential different from any of the electrodes
A semiconductor device having a buried layer, wherein the drain
The breakdown voltage BV between the electrode and the source electrode, and the drain voltage.
Second conductivity type between the source electrode and the source electrode
The number M of buried layers, the buried layer of the second conductivity type and the
A source electrode and a source electrode in close proximity to the source electrode.
The voltage V shared by the first region of the first conductivity type semiconductor layer 1
And the impurity concentration N of the first region of the first conductivity type semiconductor layer
1 And the thickness W of the first region of the first conductive type semiconductor layer
1 Of the buried layer of the second conductivity type and the drain electrode
First conductivity type disposed between and adjacent to the drain electrode
The voltage V shared by the second region of the semiconductor layer 2 And the first guide
Impurity concentration N in the second region of the electric semiconductor layer 2 And the first
Between the first region and the second region in the conductivity type semiconductor layer
Voltage Vs shared by the third region and the first conductivity type semiconductor
Impurity concentration N in the third region of the body layer s And said first conductivity type half
Thickness W of the third region of the conductor layer s And are related by the following formula
It is a semiconductor device. Vs = (BV-V 1 -V 2 ) / (M-1) [V] V 1 ≧ Vs V 2 ≧ Vs N 1 <1.897 × 10 18 × V 1 -1.35 [Cm -3 ] N 2 <1.897 × 10 18 × V 2 -1.35 [Cm -3 ] Ns <1.897 × 10 18 × Vs -1.35 [Cm -3 ] W 1 <1.1247 × 10 Ten × N 1 -0.85 [Cm] Ws <1.1247 × 10 Ten × Ns -0.85 [Cm]

【0034】(作用)従って、請求項1に対応する発明
は以上のような手段を講じたことにより、オフ状態の際
に、印加電圧の増加に比例して空乏層が第1導電型半導
体層中を第2の主電極側から第1の主電極側に広がり、
この空乏層が第2導電型埋込み層に到達したとき、パン
チスルー現象により、第2導電型埋込み層が当該空乏層
中の電界強度を固定してその上昇を抑止するので、この
ときの電界強度の最大値を越える電界強度の限界値をも
つ範囲で第1導電型半導体層の不純物濃度を増加させて
オン抵抗を低下させることにより、高耐圧であってもオ
ン状態での電圧降下を低下させることができる。
(Operation) Therefore, in the invention corresponding to claim 1, the depletion layer has the first conductivity type semiconductor layer in proportion to the increase of the applied voltage in the off state by taking the above means. The inside spreads from the second main electrode side to the first main electrode side,
When this depletion layer reaches the second-conductivity-type buried layer, the second-conductivity-type buried layer fixes the electric field strength in the depletion layer and suppresses its rise due to the punch-through phenomenon. Of the first conductivity type semiconductor layer is increased within a range having a limit value of the electric field strength exceeding the maximum value of the above-mentioned value to reduce the on-resistance, thereby reducing the voltage drop in the on-state even with a high breakdown voltage. be able to.

【0035】また、請求項2の発明によれば、請求項1
に対応する作用に加え、電流制御構造により、第1の主
電極から第2の主電極へ流れる電流を制御することがで
きる。
According to the invention of claim 2, claim 1
In addition to the action corresponding to, the current control structure can control the current flowing from the first main electrode to the second main electrode.

【0036】さらに、請求項3の発明によれば、オフ状
態の際に、印加電圧の増加に比例して空乏層が第2導電
型ベース層からドレイン電極側に広がり、この空乏層が
第2導電型埋込み層に到達したとき、パンチスルー現象
により、第2導電型埋込み層が当該空乏層中の電界強度
を固定してその上昇を抑止するので、このときの電界強
度の最大値を越える電界強度の限界値をもつ範囲で第1
導電型半導体層の不純物濃度を増加させてオン抵抗を低
下させることにより、高耐圧であってもオン状態での電
圧降下を低下させることができる。
Further, according to the third aspect of the invention, in the off state, the depletion layer spreads from the second conductivity type base layer to the drain electrode side in proportion to the increase of the applied voltage, and the depletion layer becomes the second depletion layer. When reaching the conductivity type buried layer, the second conductivity type buried layer fixes the electric field strength in the depletion layer and suppresses its rise due to the punch-through phenomenon, so that an electric field exceeding the maximum value of the electric field strength at this time is reached. First in the range with a limit value of strength
By increasing the impurity concentration of the conductive type semiconductor layer to reduce the on-resistance, it is possible to reduce the voltage drop in the on-state even with a high breakdown voltage.

【0037】また、請求項4の発明によれば、ゲート絶
縁膜とゲート電極とが第2導電型ベース層を貫通し、第
1導電型半導体層の途中の深さまで達する溝内に形成さ
れているので、請求項3に対応する作用を奏するトレン
チ構造の半導体装置を実現させることができる。
Further, according to the invention of claim 4, the gate insulating film and the gate electrode are formed in the groove penetrating the second conductivity type base layer and reaching the depth of the middle of the first conductivity type semiconductor layer. Therefore, it is possible to realize a semiconductor device having a trench structure that achieves the action corresponding to claim 3.

【0038】さらに、請求項5の発明によれば、請求項
1乃至請求項3のいずれかに対応する作用に加え、第2
導電型埋込み層がメッシュ形状を有しているため、スト
ライプ形状に比べて容易に高耐圧化させることができ
る。
Further, according to the invention of claim 5, in addition to the action corresponding to any one of claims 1 to 3,
Since the conductive type buried layer has a mesh shape, it is possible to easily increase the breakdown voltage as compared with the stripe shape.

【0039】また、請求項6の発明によれば、第2導電
型埋込み層がストライプ形状を有しているため、請求項
1乃至請求項3のいずれかと同様の作用を奏することが
できる。さらに、請求項7の発明によれば、第2導電型
埋込み層がドット形状を有することにより、請求項1乃
至請求項3のいずれかと同様の作用に加え、素子の終端
部にてガードリングと同様に作用するため、プレーナ構
造の場合、高耐圧の半導体装置を形成することができ
る。また、請求項8の発明によれば、第2導電型埋込み
層としては、ドット形状を有する各ドットが1行毎に半
間隔ずれ、互いに隣り合う行及び列のドットと等間隔に
配置されたので、請求項7に対応する作用に加え、高密
度なドットパターンを形成でき、耐圧的に有利なものと
なる。
Further, according to the invention of claim 6, since the second conductivity type buried layer has a stripe shape, the same operation as that of any one of claims 1 to 3 can be achieved. Further, according to the invention of claim 7, the second conductivity type
The embedding layer has a dot shape, whereby the embedding layer has a dot shape.
In addition to the same effect as that of any one of claims 3 to 3, the termination of the element
Part acts like a guard ring,
In the case of manufacturing, it is possible to form a high breakdown voltage semiconductor device.
It According to the invention of claim 8, the second conductivity type embedded
As a layer, each dot with a dot shape is half a line
Spacing, equidistant with dots in adjacent rows and columns
Since it is arranged, in addition to the action corresponding to claim 7, high density
It is possible to form a precise dot pattern, which is advantageous in terms of pressure resistance.
Become.

【0040】さらに、請求項の発明によれば、請求項
3に対応する作用に加え、高耐圧であっても、オン状態
での電圧降下を低下できるMOSFET等の半導体装置
を実現させることができる。
Further, according to the invention of claim 9 , in addition to the action corresponding to claim 3, it is possible to realize a semiconductor device such as a MOSFET capable of reducing the voltage drop in the ON state even with a high breakdown voltage. it can.

【0041】また、請求項10の発明によれば、請求項
3の効果に加え、ドレイン電極側に第2導電型ドレイン
層を有するバイポーラ素子であっても、前述同様に、高
耐圧であっても、オン状態での電圧降下を低下できるI
GBT等の半導体装置を提供できる。
Further, according to the invention of claim 10 , in addition to the effect of claim 3, even a bipolar element having a second conductivity type drain layer on the drain electrode side has a high breakdown voltage as described above. Can reduce the voltage drop in the ON state
A semiconductor device such as a GBT can be provided.

【0042】さらに、請求項11の発明によれば、第2
導電型埋込み層が、制御電極とは異なる電位であり、電
位的に浮いた状態であるので、請求項2に対応する作用
と同様の作用を奏することができる。
Further, according to the invention of claim 11 , the second
Since the conductivity type buried layer has a potential different from that of the control electrode and is in a potential floating state, the same action as the action corresponding to claim 2 can be achieved.

【0043】また、請求項12,17,18の発明によ
れば、第1の主電極と第2の主電極との間の耐圧BV
と、第1の主電極と第2の主電極との間における第2導
電型埋込み層の層数Mと、これら第2導電型埋込み層に
より(M+1)層に分割された第1導電型半導体層のう
ち、第1の主電極に最も近い第1導電型半導体層の分担
する電圧V1 と、第1の主電極に最も近い第1導電型半
導体層の不純物濃度N1と、第1の主電極に最も近い第
1導電型半導体層の厚さW1 と、各第2導電型埋込み層
により(M+1)層に分割された第1導電型半導体層の
うち、第2の主電極に最も近い第1導電型半導体層の分
担する電圧V2 と、第2の主電極に最も近い第1導電型
半導体層の不純物濃度N2 と、各第2導電型埋込み層に
より(M+1)層に分割された第1導電型半導体層のう
ち、第1の主電極及び第2の主電極から離れた (M−
1)層の第1導電型半導体層の分担する電圧Vsと、
(M−1)層の第1導電型半導体層の不純物濃度Ns
と、(M−1)層の第1導電型半導体層の厚さWsとの
夫々の設計条件を所定の式にて明確化しているので、請
求項1又は請求項2の効果に加え、確実に動作する素子
を再現性よく形成することができる。
According to the twelfth , seventeenth and eighteenth inventions, the breakdown voltage BV between the first main electrode and the second main electrode is high.
And the number M of the second conductivity type buried layers between the first main electrode and the second main electrode, and the first conductivity type semiconductor divided into (M + 1) layers by these second conductivity type buried layers. Among the layers, the voltage V 1 shared by the first conductivity type semiconductor layer closest to the first main electrode, the impurity concentration N 1 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the first main electrode, and the first The thickness W 1 of the first-conductivity-type semiconductor layer closest to the main electrode and the first main-conductivity-type semiconductor layer divided into (M + 1) layers by the respective second-conductivity-type buried layers are the closest to the second main electrode. The voltage is divided into (M + 1) layers by the voltage V 2 shared by the nearby first conductivity type semiconductor layer, the impurity concentration N 2 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the second main electrode, and each second conductivity type buried layer. Of the first conductive type semiconductor layer separated from the first main electrode and the second main electrode (M−
Voltage Vs shared by the first conductivity type semiconductor layer of layer 1),
Impurity concentration Ns of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer
And the thickness Ws of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer are clarified by predetermined formulas, so that in addition to the effect of claim 1 or claim 2, It is possible to form a device that operates in good condition with good reproducibility.

【0044】さらに、請求項13,19の発明によれ
ば、ソース電極とドレイン電極との間の耐圧BVと、ソ
ース電極とドレイン電極との間における第2導電型埋込
み層の層数Mと、これら第2導電型埋込み層により(M
+1)層に分割された第1導電型半導体層のうち、第2
導電型ベース層に接する第1導電型半導体層の分担する
電圧V1 と、第2導電型ベース層に接する第1導電型半
導体層の不純物濃度N1と、第2導電型ベース層に接す
る第1導電型半導体層の厚さW1 と、各第2導電型埋込
み層により(M+1)層に分割された第1導電型半導体
層のうち、ドレイン層に接する第1導電型半導体層の分
担する電圧V2 と、ドレイン層に接する第1導電型半導
体層の不純物濃度N2 と、各第2導電型埋込み層により
(M+1)層に分割された第1導電型半導体層のうち、
第2導電型ベース層及びドレイン層の双方に接しない
(M−1)層の第1導電型半導体層の分担する電圧Vs
と、(M−1)層の第1導電型半導体層の不純物濃度N
sと、(M−1)層の第1導電型半導体層の厚さWsと
の夫々の設計条件を所定の式にて明確化しているので、
請求項3の効果に加え、確実に動作する素子を再現性よ
く形成することができる。
Further, according to the invention of claims 13 and 19 , the breakdown voltage BV between the source electrode and the drain electrode, the number M of the buried layers of the second conductivity type between the source electrode and the drain electrode, By these second conductive type buried layers (M
The second of the first conductivity type semiconductor layers divided into +1) layers
The voltage V 1 shared by the first conductive type semiconductor layer in contact with the conductive type base layer, the impurity concentration N 1 of the first conductive type semiconductor layer in contact with the second conductive type base layer, and the first conductive type semiconductor layer in contact with the second conductive type base layer. The thickness W 1 of the first conductivity type semiconductor layer and the first conductivity type semiconductor layer in contact with the drain layer among the first conductivity type semiconductor layers divided into (M + 1) layers by the respective second conductivity type buried layers are shared. Of the voltage V 2 , the impurity concentration N 2 of the first conductivity type semiconductor layer in contact with the drain layer, and the first conductivity type semiconductor layer divided into (M + 1) layers by each second conductivity type buried layer,
The voltage Vs shared by the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer that is not in contact with both the second conductivity type base layer and the drain layer.
And the impurity concentration N of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer
Since the respective design conditions of s and the thickness Ws of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer are clarified by predetermined formulas,
In addition to the effect of the third aspect, it is possible to form elements that operate reliably with good reproducibility.

【0045】また、請求項14の発明によれば、第2導
電型埋込み層を取り囲むように略方形状に形成された
込み第2導電型ガードリング領域を備えた終端構造なの
で、請求項1乃至請求項3のいずれかの効果に加え、各
埋込み第2導電型ガードリング領域により、半導体装置
終端部における等電位線の間隔を広げて電界集中を緩和
すると共に、半導体装置終端部の耐圧劣化を阻止するこ
とができる。
Further, according to the invention of claim 14, buried formed Ryakukata shape so as to surround the second conductivity type buried layer
In addition to the effect of any one of claims 1 to 3, since the termination structure is provided with the embedded second conductivity type guard ring region,
By the buried second conductivity type guard ring region, it is possible to widen the interval between equipotential lines in the terminal portion of the semiconductor device to mitigate the electric field concentration and prevent the breakdown voltage of the terminal portion of the semiconductor device from deteriorating.

【0046】さらに、請求項15の発明によれば、第2
導電型埋込み層を取り囲むように略方形状に形成され、
第2導電型埋込み層のキャリア密度よりも低いキャリア
密度を有する埋込み第2導電型リサーフ領域を備えたの
で、請求項1乃至請求項3のいずれかに対応する作用と
同様の作用を奏することができる。
Further, according to the invention of claim 15, the second
Formed in a substantially rectangular shape so as to surround the conductive type buried layer,
Since the embedded second-conductivity-type RESURF region having a carrier density lower than that of the second-conductivity-type buried layer is provided, the same operation as that according to any one of claims 1 to 3 can be achieved. it can.

【0047】また、請求項16の発明によれば、請求項
1乃至請求項3のいずれかに対応する作用に加え、第1
導電型半導体層の終端部が、傾斜を有するベベル構造に
形成されたことにより、pn接合終端の電界強度を緩和
するベベル構造の利点を奏することができる。
According to the sixteenth aspect of the invention, in addition to the action corresponding to any one of the first to third aspects, the first aspect
Since the terminal end portion of the conductive type semiconductor layer is formed in the bevel structure having an inclination, it is possible to exert the advantage of the bevel structure that relaxes the electric field strength at the pn junction terminal.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態
では第1導電型をn型、第2導電型をp型としている。
また、添付図面中の同類の参照符号は数多の図中の同等
部分を示すものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type.
Further, like reference numerals in the accompanying drawings indicate the same parts in many drawings.

【0049】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
の実施の形態に係るMOSFETの構成を示す模式図で
ある。このMOSFETは、n型ドレイン層としてのn
型基板11上にドレイン電極12が形成されている。ま
た、n型基板11におけるドレイン電極12とは反対側
の表面には下段のn型ベース層13がエピタキシャル成
長により形成され、下段のn型ベース層13の表面には
ストライプ形状をもつ下側の(floating mesh layer と
しての)p型埋込み層14が形成される。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of the MOSFET according to the embodiment of FIG. This MOSFET has n as an n-type drain layer.
The drain electrode 12 is formed on the mold substrate 11. A lower n-type base layer 13 is formed by epitaxial growth on the surface of the n-type substrate 11 opposite to the drain electrode 12, and the lower n-type base layer 13 has a stripe-shaped lower surface ( A p-type buried layer 14 (as a floating mesh layer) is formed.

【0050】下側のp型埋込み層14上には中段の第2
のn型ベース層15がn型ベース層13と同様に形成さ
れ、中段のn型ベース層15の表面にはストライプ形状
をもつ上側のp型埋込み層16が形成され、同様に、上
側のp型埋込み層16上には上段のn型ベース層17が
形成される。上段のn型ベース層17の表面には複数の
p型ベース層18が選択的に拡散形成されており、各p
型ベース層18の表面にはn型ソース層19が選択的に
形成されている。
The second p-type buried layer 14 on the lower side has a second middle layer.
Is formed in the same manner as the n-type base layer 13, and an upper p-type buried layer 16 having a stripe shape is formed on the surface of the n-type base layer 15 in the middle stage. An upper n-type base layer 17 is formed on the mold burying layer 16. A plurality of p-type base layers 18 are selectively formed on the surface of the upper n-type base layer 17 by diffusion.
An n-type source layer 19 is selectively formed on the surface of the mold base layer 18.

【0051】p型ベース層18及びn型ソース層19か
ら上段のn型ベース層17を介して他方のp型ベース層
18及びn型ソース層19に至る領域上には、Si酸化
膜20を介して、ゲート電極21が設けられている。ま
た、ゲート電極21を挟むように、一方のp型ベース層
18上及びn型ソース層19上と、他方のp型ベース層
18上及びn型ソース層19上とには各々ソース電極2
2が形成されている。
A Si oxide film 20 is formed on the region from the p-type base layer 18 and the n-type source layer 19 to the other p-type base layer 18 and the n-type source layer 19 through the upper n-type base layer 17. A gate electrode 21 is provided through the gate electrode 21. Further, the source electrode 2 is provided on each of the p-type base layer 18 and the n-type source layer 19 and the other p-type base layer 18 and the n-type source layer 19 so as to sandwich the gate electrode 21.
2 is formed.

【0052】ここで、このMOSFETは耐圧BVが6
00Vである。
Here, this MOSFET has a withstand voltage BV of 6
It is 00V.

【0053】下段、中段及び上段のn型ベース層13,
15,17の各々は、耐圧BV=600Vを電圧Vs=
200Vずつ分担するため、不純物濃度Ns<1.89
7×1018×Vs-1.35 [cm-3]となっており、ここ
では前式にVs=200を代入した結果に25%の余裕
をみて不純物濃度Ns=1×1015[cm-3]となるよ
うに形成されている。なお、この不純物濃度Nsは、従
来よりも3倍程度増加された値となっている。
The lower, middle and upper n-type base layers 13,
Each of 15 and 17 has a withstand voltage BV = 600V and a voltage Vs =
Since the voltage is shared by 200 V, the impurity concentration Ns <1.89
7 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ], and here, the impurity concentration Ns = 1 × 10 15 [cm −3 ] with a 25% margin in the result of substituting Vs = 200 in the previous equation. It is formed so that. The impurity concentration Ns has a value about three times higher than the conventional one.

【0054】また、中段及び上段のn型ベース層15,
17の各々は、厚さWs<1.1247×1010×Ns
-0.85 [cm]となっており、同様にこの式にNs=1
×1015を代入した結果に25%の余裕をみて厚さWs
=14μmとなるように形成されている。
In addition, the middle and upper n-type base layers 15,
Each of 17 has a thickness Ws <1.1247 × 10 10 × Ns
-0.85 [cm], and Ns = 1 in this formula as well.
With a margin of 25% for the result of substituting × 10 15 , the thickness Ws
= 14 μm.

【0055】一方、下側及び上側のp型埋込み層14,
16の各々は、図2に示すように、その厚さtと、形成
間隔Wとの関係が5t>Wを満たすように形成されてい
る。理由は、形成間隔Wが狭いと電流経路が狭くなって
JFET効果によりオン抵抗の増大を招き、形成間隔W
が広いとp型埋込み層14,16を設けない素子と等価
な構造となるからである。
On the other hand, the lower and upper p-type buried layers 14,
As shown in FIG. 2, each of 16 is formed so that the relationship between its thickness t and the formation interval W satisfies 5t> W. The reason for this is that if the formation interval W is narrow, the current path becomes narrow and the on-resistance increases due to the JFET effect.
Is wide, the structure is equivalent to an element in which the p-type buried layers 14 and 16 are not provided.

【0056】また、下側及び上側のp型埋込み層14,
16の各々は、下段乃至上段のn型ベース層13,1
5,17の各々の厚さをlbulkとしたとき、3Ws>t
W/Wsの関係を満たすように形成される。これらp型
埋込み層14,16は、電位的に浮いた状態を有し、そ
れぞれストライプ状の複数のp型領域が終端部にて互い
に接続されるように形成されている。
The lower and upper p-type buried layers 14,
16 of the n-type base layers 13 and 1 in the lower to upper stages, respectively.
When the thickness of each of 5 and 17 is 1 bulk, 3 Ws> t
It is formed so as to satisfy the W / Ws relationship. These p-type buried layers 14 and 16 have a potential floating state, and are formed such that a plurality of stripe-shaped p-type regions are connected to each other at their terminal ends.

【0057】次に、このようなMOSFETの作用を説
明する。
Next, the operation of such a MOSFET will be described.

【0058】200V以下の印加電圧の場合、図3
(a)に示すように、通常のMOSFETと同様に、p
型ベース層18からドレイン電極12側に向けて上段の
n型ベース層17中に空乏層が広がり、p型ベース層1
8と上側のn型ベース層17との間の界面近傍に電界の
最強点が発生する。
When the applied voltage is 200 V or less, FIG.
As shown in (a), p
A depletion layer spreads in the upper n-type base layer 17 from the type base layer 18 toward the drain electrode 12 side.
The strongest point of the electric field occurs in the vicinity of the interface between 8 and the upper n-type base layer 17.

【0059】印加電圧が200Vに到達すると、図3
(b)に示すように、空乏層が上側のp型埋込み層16
に到達したとき、n型ベース層17が空乏化し、p型埋
込み層16がパンチスルー状態となって電位固定され
る。これにより、p型ベース層18側の電界の最強点の
上昇が抑止される。なお、p型埋込み層16の全領域で
パンチスルーする必要は無く、p型埋込み層16の一部
でのみパンチスルーすればよい。
When the applied voltage reaches 200 V, as shown in FIG.
As shown in (b), the depletion layer is on the upper side of the p-type buried layer 16
When n reaches, the n-type base layer 17 is depleted and the p-type buried layer 16 is in a punch-through state and the potential is fixed. This suppresses an increase in the strongest point of the electric field on the p-type base layer 18 side. It is not necessary to punch through the entire region of the p-type burying layer 16, and it is sufficient to punch through only a part of the p-type burying layer 16.

【0060】印加電圧が200Vを越えると、図3
(c)に示すように、新たに空乏層がこのp型埋込み層
16からドレイン電極12側に向けて中段のn型ベース
層15中を広がり、前述した電界の最強点とは別に、電
界の最強点がp型埋込み層16側に発生する。
When the applied voltage exceeds 200 V, FIG.
As shown in (c), a new depletion layer spreads from the p-type buried layer 16 toward the drain electrode 12 side in the middle n-type base layer 15, and in addition to the strongest point of the electric field described above, The strongest point occurs on the p-type buried layer 16 side.

【0061】印加電圧が400Vに到達すると、図3
(d)に示すように、空乏層が下側のp型埋込み層14
に到達し、p型埋込み層14がパンチスルー状態となっ
て電位固定される。
When the applied voltage reaches 400 V, as shown in FIG.
As shown in (d), the p-type buried layer 14 with the depletion layer on the lower side is formed.
And the potential of the p-type buried layer 14 is fixed in the punch-through state.

【0062】以下同様に、印加電圧が400Vを越える
と、図3(e)に示すように、このp型埋込み層14か
らドレイン電極12側に向けて下段のn型ベース層13
中を空乏層が広がる。
Similarly, when the applied voltage exceeds 400 V, as shown in FIG. 3E, the n-type base layer 13 in the lower stage from the p-type buried layer 14 toward the drain electrode 12 side.
A depletion layer spreads inside.

【0063】印加電圧が600Vに到達すると、図3
(f)に示すように、空乏層がn型基板11に到達す
る。なお、このような電界強度分布の2次元数値計算に
よる算出結果を図4に示す。
When the applied voltage reaches 600 V, as shown in FIG.
As shown in (f), the depletion layer reaches the n-type substrate 11. The calculation result of such an electric field intensity distribution by two-dimensional numerical calculation is shown in FIG.

【0064】このように、n型ベース層を3分割するよ
うに2つのp型埋込み層14,16を設け、これら各p
型埋込み層14,16により各n型ベース層13,1
5,17における電界の最大強度を固定することにより
各n型ベース層13,15,17に夫々200Vずつを
分担させ、もって、耐圧600Vを実現することができ
る。
In this way, the two p-type buried layers 14 and 16 are provided so as to divide the n-type base layer into three parts, and each of these p-type buried layers 14 and 16 is formed.
The n-type base layers 13 and 1 are formed by the mold burying layers 14 and 16.
By fixing the maximum strength of the electric field at 5, 17, each of the n-type base layers 13, 15, 17 is allowed to share a voltage of 200 V, thereby achieving a breakdown voltage of 600 V.

【0065】また、電界の最大強度を越える電界の限界
値をもつ範囲でn型ベース層13,15,17の不純物
濃度を増加させてオン抵抗を低下させるように素子を設
計することにより、高耐圧であってもオン状態での電圧
降下を低下させることができる。
Further, by designing the element to increase the impurity concentration of the n-type base layers 13, 15 and 17 and lower the on-resistance in a range having an electric field limit value exceeding the maximum electric field strength, Even with a withstand voltage, the voltage drop in the on state can be reduced.

【0066】詳述すると、本実施の形態に係るMOSF
ETにおいては、図5(a)に示すように、n型ベース
層13,15,17の不純物濃度が1×1015cm-3
ある。しかしながら、従来、この不純物濃度では耐圧2
50Vしか実現できず、図5(b)に示すように、耐圧
600Vを実現するには約1/3の不純物濃度の3.3
×1014cm-3にする必要があった。本実施の形態に係
るMOSFETは、p型埋込み層14,16で分割され
た3つのn型ベース層が200Vづつ電圧を分担するの
で、1×1015cm-3という高い不純物濃度でも、耐圧
600Vを実現することができる。また、高耐圧MOS
FETのオン抵抗は高抵抗層(n型ベース層)のキャリ
ア密度に反比例して低下する。このため、従来型MOS
FETでは低オン抵抗が実現不可であるのに対し、本実
施の形態に係るMOSFETでは、従来とは異なり、大
幅にオン状態での電圧降下を低下させることができる。
More specifically, the MOSF according to this embodiment is
In ET, as shown in FIG. 5A, the impurity concentration of the n-type base layers 13, 15, 17 is 1 × 10 15 cm −3 . However, conventionally, with this impurity concentration, the withstand voltage is 2
Only 50 V can be realized, and as shown in FIG. 5B, in order to realize a withstand voltage of 600 V, an impurity concentration of about 3.3 is 3.3.
It was necessary to make it 10 14 cm -3 . In the MOSFET according to the present embodiment, the three n-type base layers divided by the p-type buried layers 14 and 16 share the voltage of 200 V each, so that the withstand voltage of 600 V is achieved even with a high impurity concentration of 1 × 10 15 cm −3. Can be realized. In addition, high breakdown voltage MOS
The on-resistance of the FET decreases in inverse proportion to the carrier density of the high resistance layer (n-type base layer). Therefore, conventional MOS
While low on-resistance cannot be realized by the FET, the MOSFET according to the present embodiment can greatly reduce the voltage drop in the on-state unlike the conventional case.

【0067】次に、このような作用を奏するMOSFE
Tの設計方法を具体的に説明する。
Next, a MOSFE having such an action
A method of designing T will be specifically described.

【0068】下段、中段及び上段のn型ベース層13,
15,17の各々は、耐圧BV=600Vを電圧Vs=
200Vずつ分担する。なお、この電圧Vs=200V
は次の(1)式により得られる。
The lower, middle and upper n-type base layers 13,
Each of 15 and 17 has a withstand voltage BV = 600V and a voltage Vs =
Allocate 200V each. This voltage Vs = 200V
Is obtained by the following equation (1).

【0069】Vs=BV/(M+1) …(1) 但し、M;p型埋込み層14,16の層数(=2;本実
施の形態の場合)。また、この(1)式は、各n型ベー
ス層13,15,17の分担する電圧Vsあるいは不純
物濃度Nsが互いに等しい場合の式である。
Vs = BV / (M + 1) (1) Here, M; the number of p-type buried layers 14 and 16 (= 2; in the case of the present embodiment). Further, the expression (1) is an expression when the voltages Vs or the impurity concentrations Ns shared by the n-type base layers 13, 15, and 17 are equal to each other.

【0070】また、各n型ベース層13,15,17
は、この電圧Vsにより、図6又は次の(2)式に基づ
いて、不純物濃度Nsが決定される。
Further, each n-type base layer 13, 15, 17
The impurity concentration Ns is determined by this voltage Vs based on FIG. 6 or the following equation (2).

【0071】 Ns<1.897×1018×Vs-1.35 [cm-3] …(2) 具体的には、各n型ベース層13,15,17は、
(2)式に25%程度の余裕をもたせた(3)式に基づ
いて、不純物濃度Ns=1×1015[cm-3]をもつよ
うに形成される。
Ns <1.897 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ] (2) Specifically, each of the n-type base layers 13, 15, 17 is
The impurity concentration Ns = 1 × 10 15 [cm −3 ] is formed based on the equation (3) in which the equation (2) has a margin of about 25%.

【0072】 Ns0.75×1.897×1018×Vs-1.35 [cm-3] …(3) また、中段及び上段のn型ベース層15,17の各々
は、この不純物濃度Nsにより、図7又は次の(4)式
に基づいて、厚さWsが決定される。
Ns to 0.75 × 1.897 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ] (3) Further, each of the n-type base layers 15 and 17 in the middle stage and the upper stage depends on the impurity concentration Ns. The thickness Ws is determined based on FIG. 7 or the following equation (4).

【0073】 Ws<1.1247×1010×Ns-0.85 [cm] …(4) 但し、厚さWsは、中段のn型ベース層15では各p型
埋込み層14,16相互間の最短距離であり、上段のn
型ベース層17ではp型ベース層18と上側のp型埋込
み層16との間の最短距離を意味している。
Ws <1.1247 × 10 10 × Ns −0.85 [cm] (4) However, the thickness Ws is the shortest distance between the p-type buried layers 14 and 16 in the middle n-type base layer 15. And the upper n
In the mold base layer 17, it means the shortest distance between the p-type base layer 18 and the upper p-type buried layer 16.

【0074】ところで具体的には、中段及び上段のn型
ベース層15,17の各々は、(4)式に25%程度の
余裕をもたせた(5)式に基づいて、厚さWs=14μ
mをもつように形成される。
Specifically, each of the middle and upper n-type base layers 15 and 17 has a thickness Ws = 14 μm based on the equation (5) in which a margin of about 25% is added to the equation (4).
is formed to have m.

【0075】 Ws0.75×1.1247×1010×Ns-0.85 [cm] …(5) 一方、下段のn型ベース層13の厚さWsは、(4)式
及び(5)式を適用せず、(4)式の値を越える値でも
よい。これは、下段のn型ベース層13はn型基板11
に接する層であるため、空乏層が伸びてパンチスルーさ
せる必要がないためである。
Ws to 0.75 × 1.1247 × 10 10 × Ns −0.85 [cm] (5) On the other hand, the thickness Ws of the lower n-type base layer 13 is expressed by the equations (4) and (5). A value exceeding the value of the expression (4) may be applied without applying. This is because the lower n-type base layer 13 is the n-type substrate 11.
This is because there is no need to punch through the depletion layer because it is a layer in contact with.

【0076】続いて、p型埋込み層14,16の設計方
法について述べる。
Next, a method of designing the p type buried layers 14 and 16 will be described.

【0077】本実施の形態に係るMOSFETは、図8
に示すように、MOSFETと2つのSIT(Static I
nduction Transistor )とが直列接続されたものと仮定
でき、オン抵抗が次の(6)式にて示される。
The MOSFET according to this embodiment is shown in FIG.
As shown in, a MOSFET and two SITs (Static I
nduction Transistor) can be assumed to be connected in series, and the on-resistance is expressed by the following equation (6).

【0078】 オン抵抗=Rch+RJFET1+Rbulk1+RJFET2+Rbulk2+RJFET3+Rbu lk3 …(6) オン抵抗を低減するには、(6)式によると、RJFET1
〜3を低い値に抑える必要がある。
ON resistance = Rch + RJFET1 + Rbulk1 + RJFET2 + Rbulk2 + RJFET3 + Rbulk3 (6) To reduce the ON resistance, according to the formula (6), RJFET1
It is necessary to keep ~ 3 low.

【0079】ところで、従来型のMOSFETのオン抵
抗のうちのn型ベース層302の抵抗は、本実施の形態
のMOSFETのパラメータを使うと、次の(7)式の
ように示される。
By the way, the resistance of the n-type base layer 302 of the on-resistance of the conventional MOSFET is expressed by the following equation (7) using the parameters of the MOSFET of the present embodiment.

【0080】従来型の n型ベース層の抵抗=(M+1)×Ws/(qμ(Ns/(M+1))) =(M+1)2 ×Ws/(qμNs) …(7) 但し、qは素電荷であり、μは移動度である。また、従
来型MOSFETのキャリア密度は、本実施の形態のキ
ャリア密度Nsの1/(M+1)倍である。
Resistance of conventional n-type base layer = (M + 1) × Ws / (qμ (Ns / (M + 1))) = (M + 1) 2 × Ws / (qμNs) (7) where q is elementary charge And μ is the mobility. The carrier density of the conventional MOSFET is 1 / (M + 1) times the carrier density Ns of the present embodiment.

【0081】一方、本実施の形態のMOSFETのオン
抵抗のうちのn型ベース層13,15,17の抵抗は、
次の(8)式のように示される。
On the other hand, the resistance of the n-type base layers 13, 15, and 17 of the on-resistance of the MOSFET of this embodiment is
It is expressed as the following equation (8).

【0082】本実施の形態の n型ベース層の抵抗=(M+1)Ws/(qμNs)+M(tW/Ws)/(q μNs) …(8) これより、本実施の形態のオン抵抗が従来のMOSFE
Tに比べて小さい条件は、上の(7)式及び(8)式に
基づいて次の(9)式のように示される。
Resistance of n-type base layer of the present embodiment = (M + 1) Ws / (qμNs) + M (tW / Ws) / (qμNs) (8) Therefore, the on-resistance of the present embodiment is conventional. MOSFE
The condition that is smaller than T is expressed by the following equation (9) based on the above equations (7) and (8).

【0083】 (M+1)Ws>tW/Ws …(9) このような設計方法により、本実施の形態に係るMOS
FETを確実に作成することができる。
(M + 1) Ws> tW / Ws (9) With such a design method, the MOS according to the present embodiment
The FET can be surely created.

【0084】図9はこのように設計されたMOSFET
におけるオン抵抗と耐圧の関係を示す図である。図示す
るように、耐圧600Vの場合に理論限界の半分のオン
抵抗を実現している。また、耐圧1200Vの場合に
は、理論限界の数分の一までオン抵抗を低減可能なこと
を示している。
FIG. 9 shows a MOSFET designed in this way.
6 is a diagram showing the relationship between on-resistance and breakdown voltage in FIG. As shown in the figure, when the breakdown voltage is 600 V, the on-resistance which is half the theoretical limit is realized. Further, it has been shown that when the withstand voltage is 1200 V, the on-resistance can be reduced to a fraction of the theoretical limit.

【0085】図10は本発明に係るMOSFETにて理
論的に可能なオン抵抗と耐圧の関係を示す図である。図
示するように、p型埋込み層の層数Mに比例してオン抵
抗が低減可能となっている。なお、図9と図10とは層
数Mの増加に伴ってずれが生じるが、これは図9に示す
関係は、本素子が3次元構造をもつのに対して数値計算
上、2次元構造と仮定したからである。
FIG. 10 is a diagram showing a theoretically possible relationship between on-resistance and breakdown voltage in the MOSFET according to the present invention. As shown, the on-resistance can be reduced in proportion to the number M of p-type buried layers. It should be noted that although there is a difference between FIGS. 9 and 10 as the number of layers M increases, this is because the relationship shown in FIG. This is because it was assumed.

【0086】上述したように第1の実施の形態によれ
ば、オフ状態の際に、印加電圧の増加に比例して空乏層
がp型ベース層18からドレイン電極12側に広がり、
この空乏層がp型埋込み層16に到達したとき、パンチ
スルー現象により、p型埋込み層16が当該空乏層中の
電界強度を固定してその上昇を抑止するので、このとき
の電界強度の最大値を越える電界強度の限界値をもつ範
囲でn型ベース層17のキャリア密度を増加させてオン
抵抗を低下させることにより、高耐圧であってもオン状
態での電圧降下を低下させることができる。
As described above, according to the first embodiment, in the off state, the depletion layer spreads from the p-type base layer 18 to the drain electrode 12 side in proportion to the increase of the applied voltage.
When this depletion layer reaches the p-type buried layer 16, the punch-through phenomenon causes the p-type buried layer 16 to fix the electric field strength in the depletion layer and suppress its rise. By increasing the carrier density of the n-type base layer 17 and lowering the on-resistance within a range having an electric field strength limit value exceeding the value, the voltage drop in the on-state can be reduced even with a high breakdown voltage. .

【0087】また、本実施の形態によれば、設計条件を
(1)式〜(2)式、(4)式や図6及び図7にて明確
化しているので、確実に動作する素子を再現性よく形成
することができる。
Further, according to the present embodiment, the design conditions are clarified by the equations (1) to (2), the equation (4) and FIGS. It can be formed with good reproducibility.

【0088】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態に係るMOSFETについて説明する。
(Second Embodiment) Next, the second embodiment of the present invention will be described.
The MOSFET according to the embodiment will be described.

【0089】図11(a)はこのMOSFETのp型埋
込み層の構成を示す模式図であり、図11(b)は図1
に示すp型埋込み層の拡大図であって、図1と同一部分
には同一符号を付してその詳しい説明は省略し、ここで
は異なる部分についてのみ述べる。
FIG. 11 (a) is a schematic view showing the structure of the p-type buried layer of this MOSFET, and FIG. 11 (b) is shown in FIG.
2 is an enlarged view of the p-type buried layer shown in FIG. 2, and the same parts as those in FIG.

【0090】すなわち、このMOSFETは、第1の実
施の形態の変形構成であり、図11(b)に示すごとき
p型埋込み層16(又は14)内部のp型部相互間の抵
抗RJFETを低減させてオン抵抗の低下を図るものであっ
て、具体的には図11(a)に示すように、p型埋込み
層16(又は14)内部のp型部相互間のn型ベース層
15に該n型ベース層15のキャリア密度Nsよりも高
いキャリア密度を有するn+ 型層15aを設けた構成と
なっている。
That is, this MOSFET is a modification of the first embodiment, and the resistance RJFET between the p-type portions inside the p-type buried layer 16 (or 14) as shown in FIG. 11B is reduced. In order to reduce the on-resistance, specifically, as shown in FIG. 11A, the n-type base layer 15 between the p-type portions inside the p-type buried layer 16 (or 14) is formed. The n + type layer 15a having a carrier density higher than the carrier density Ns of the n type base layer 15 is provided.

【0091】これにより、第1の実施の形態の効果に加
え、RJFETを低減したので、より一層、オン抵抗を低下
させることができる。
As a result, in addition to the effect of the first embodiment, the RJFET is reduced, so that the ON resistance can be further reduced.

【0092】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施の形態に係るショットキーバリアダイオードにつ
いて説明する。
(Third Embodiment) Next, the third embodiment of the present invention will be described.
The Schottky barrier diode according to the embodiment will be described.

【0093】図12はこのショットキーバリアダイオー
ドの構成を示す模式図である。このショットキーバリア
ダイオードは、n型基板31上に下段のn型ベース層3
2が拡散形成され、下段のn型ベース層32の表面には
ストライプ形状のp型埋込み層33が形成される。
FIG. 12 is a schematic diagram showing the structure of this Schottky barrier diode. This Schottky barrier diode has a structure in which a lower n-type base layer 3 is formed on an n-type substrate 31.
2 is diffused to form a stripe-shaped p-type buried layer 33 on the surface of the lower n-type base layer 32.

【0094】p型埋込み層33上には上段のn型ベース
層34が形成され、上段のn型ベース層34の表面には
ショットキー電極35が形成される。なお、上段のn型
ベース層34の厚さは、ショットキー接合からのリーク
電流の少ない低電圧でショットキー界面の空乏層がp型
埋込み層33に到達するように設計される。一方、n型
基板31における下段のn型ベース層32とは反対側の
表面にはオーミック電極36が形成される。
An upper n-type base layer 34 is formed on the p-type buried layer 33, and a Schottky electrode 35 is formed on the surface of the upper n-type base layer 34. The thickness of the upper n-type base layer 34 is designed so that the depletion layer at the Schottky interface reaches the p-type buried layer 33 at a low voltage with a small leak current from the Schottky junction. On the other hand, an ohmic electrode 36 is formed on the surface of the n-type substrate 31 opposite to the lower n-type base layer 32.

【0095】次に、このショットキーバリアダイオード
の作用を説明する。
Next, the operation of this Schottky barrier diode will be described.

【0096】このショットキーバリアダイオードにおい
ては、逆バイアス電圧(ショットキー電極35に負電
圧、オーミック電極36に正電圧)が印加されたとす
る。
In this Schottky barrier diode, it is assumed that a reverse bias voltage (a negative voltage is applied to the Schottky electrode 35 and a positive voltage is applied to the ohmic electrode 36).

【0097】このとき、下段のn型ベース層34では、
ショットキー電極35との界面から空乏層がオーミック
電極36側に向けて広がり、このショットキー電極35
界面に電界の最強点が発生する。
At this time, in the lower n-type base layer 34,
A depletion layer spreads from the interface with the Schottky electrode 35 toward the ohmic electrode 36 side.
The strongest point of the electric field occurs at the interface.

【0098】しかしながら、逆バイアス電圧の上昇に伴
なって空乏層がp型埋込み層33に到達し、前述同様に
ショットキー界面の電界の最強点が固定されて上昇しな
くなり、空乏層は埋込み層より新たにアノード側(図中
下方)に広がる。ここで、逆バイアス電圧は低い値であ
るように設計されているので、ショットキー界面での電
界も低い値で固定される。これにより、リーク電流を低
減させることができる。
However, as the reverse bias voltage rises, the depletion layer reaches the p-type buried layer 33, the strongest point of the electric field at the Schottky interface is fixed and does not rise, and the depletion layer becomes the buried layer. It spreads more to the anode side (downward in the figure). Here, since the reverse bias voltage is designed to have a low value, the electric field at the Schottky interface is also fixed at a low value. Thereby, the leak current can be reduced.

【0099】なお、このショットキーバリアダイオード
によれば、特に高温動作時のリーク電流を低減させるこ
とができる。さらに、周知技術とは異なり、p型層によ
るガードリングを形成する必要がなく、また、ガードリ
ング部分でバイポーラ動作が起こる問題もない。
According to this Schottky barrier diode, it is possible to reduce the leak current particularly during high temperature operation. Further, unlike the known technique, it is not necessary to form a guard ring with a p-type layer, and there is no problem that a bipolar operation occurs in the guard ring portion.

【0100】(第4の実施の形態)次に、本発明の第4
の実施の形態に係るショットキーバリアダイオードにつ
いて説明する。
(Fourth Embodiment) Next, the fourth embodiment of the present invention will be described.
The Schottky barrier diode according to the embodiment will be described.

【0101】図13はこのショットキーバリアダイオー
ドの構成を示す模式図であり、図12と同一部分には同
一符号を付してその詳しい説明は省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
FIG. 13 is a schematic diagram showing the structure of this Schottky barrier diode. The same parts as those in FIG. 12 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0102】すなわち、このショットキーバリアダイオ
ードは、第3の実施の形態の変形構成であり、高耐圧化
及びオン状態での電圧降下の低減化を図るものであり、
具体的には図13に示すように、n型基板31上に複数
のn型ベース層321 〜323 、複数のp型埋込み層3
1 〜333 とが互いに個別に積層されて形成されてい
る。
That is, this Schottky barrier diode is a modified structure of the third embodiment and is intended to have a high breakdown voltage and a reduced voltage drop in the ON state.
Specifically, as shown in FIG. 13, a plurality of n-type base layers 32 1 to 32 3 and a plurality of p-type buried layers 3 are provided on an n-type substrate 31.
3 1 to 33 3 are formed by being individually laminated with each other.

【0103】これにより、第3の実施の形態の効果に加
え、前述同様に、各p型埋込み層331 〜333 により
分割されたn型ベース層321 〜323 が耐圧を分担す
るので、従来実現不可能であった高耐圧で、オン状態で
の電圧降下の低いショットキーバリアダイオードを実現
することができる。
As a result, in addition to the effects of the third embodiment, the breakdown voltage is shared by the n-type base layers 32 1 to 32 3 divided by the p-type buried layers 33 1 to 33 3 as described above. It is possible to realize a Schottky barrier diode having a high breakdown voltage and a low voltage drop in the ON state, which has been impossible to realize in the past.

【0104】(第5の実施の形態)次に、本発明の第5
の実施の形態に係るIGBTについて説明する。
(Fifth Embodiment) Next, the fifth embodiment of the present invention will be described.
The IGBT according to the embodiment will be described.

【0105】図14はこのIGBTの構成を示す模式図
である。このIGBTは、p型エミッタ層としてのp型
基板41上にドレイン電極42が形成されている。ま
た、p型基板41におけるドレイン電極42とは反対側
の表面にはn型バッファ層43及び下段のn型ベース層
44が形成され、下段のn型ベース層44の表面にはス
トライプ形状のp型埋込み層45が形成される。
FIG. 14 is a schematic diagram showing the structure of this IGBT. In this IGBT, a drain electrode 42 is formed on a p-type substrate 41 as a p-type emitter layer. Further, an n-type buffer layer 43 and a lower n-type base layer 44 are formed on the surface of the p-type substrate 41 opposite to the drain electrode 42, and a stripe-shaped p-type p-layer is formed on the lower n-type base layer 44. The mold embedding layer 45 is formed.

【0106】p型埋込み層45上には上段のn型ベース
層46が形成され、上段のn型ベース層46の表面には
このn型ベース層46のキャリア密度よりも高いキャリ
ア密度を有するn+ 型層47が形成されている。n+ 型
層47にはn型ベース層46に達する深さをもつ複数の
p型ベース層48が選択的に拡散形成されており、各p
型ベース層48の表面にはn型ソース層49が選択的に
形成されている。なお、p型埋込み層45とp型ベース
層48とは、電界の最大強度を低い値に抑えるように互
いに近い位置に形成される。
An upper n-type base layer 46 is formed on the p-type buried layer 45, and the surface of the upper n-type base layer 46 has a carrier density higher than that of the n-type base layer 46. A + type layer 47 is formed. A plurality of p-type base layers 48 having a depth reaching the n-type base layer 46 are selectively formed in the n + -type layer 47 by diffusion.
An n-type source layer 49 is selectively formed on the surface of the mold base layer 48. The p-type buried layer 45 and the p-type base layer 48 are formed at positions close to each other so as to suppress the maximum strength of the electric field to a low value.

【0107】p型ベース層48及びn型ソース層49か
らn+ 型層47を介して他方のp型ベース層48及びn
型ソース層49に至る領域上には、Si酸化膜50を介
して、ゲート電極51が設けられている。また、ゲート
電極51を挟むように、一方のp型ベース層48上及び
n型ソース層49上と、他方のp型ベース層48上及び
n型ソース層49上とには各々ソース電極52が形成さ
れている。
From the p-type base layer 48 and the n-type source layer 49 through the n + -type layer 47, the other p-type base layer 48 and n
A gate electrode 51 is provided on a region reaching the mold source layer 49 with a Si oxide film 50 interposed therebetween. A source electrode 52 is provided on each of the p-type base layer 48 and the n-type source layer 49 and the other p-type base layer 48 and the n-type source layer 49 so as to sandwich the gate electrode 51. Has been formed.

【0108】このような構成としても、n+ 型層47が
キャリア密度の高さに比例してオン状態での電圧降下を
低下させる効果を有し、さらに、このオン状態での電圧
降下の低下に伴なう耐圧の低下をp型埋込み層45によ
って阻止している。すなわち、p型埋込み層45をp型
ベース層48に近い部分に設けたことにより、n+ 型層
47付近での電界の最強点の上昇を低めに抑えるので、
オン状態での電圧降下の低下と高耐圧化とを同時に実現
することができる。
Even with such a structure, the n + -type layer 47 has an effect of reducing the voltage drop in the ON state in proportion to the height of the carrier density, and further, the voltage drop in the ON state is lowered. The p-type buried layer 45 prevents the breakdown voltage from being lowered due to the above. That is, since the p-type buried layer 45 is provided in the portion close to the p-type base layer 48, the rise of the strongest point of the electric field in the vicinity of the n + -type layer 47 is suppressed to a low level.
It is possible to simultaneously realize a reduction in voltage drop in the ON state and a high breakdown voltage.

【0109】(第6の実施の形態)次に、本発明の第6
の実施の形態に係るIGBTについて説明する。
(Sixth Embodiment) Next, the sixth embodiment of the present invention will be described.
The IGBT according to the embodiment will be described.

【0110】図15はこのIBGTの構成を示す模式図
であり、図14と同一部分には同一符号を付し、ほぼ同
一部分にはaの添字を付してその詳しい説明は省略し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。
FIG. 15 is a schematic diagram showing the structure of the IBGT. The same parts as those in FIG. 14 are designated by the same reference numerals, and substantially the same parts are designated by a subscript a, and detailed description thereof will be omitted.
Here, only different parts will be described.

【0111】すなわち、このIGBTは、第5の実施の
形態の変形構成であり、さらなるオン状態での電圧降下
の低下を図るものであり、具体的には図15に示すよう
に、n+ 型層47及び上段のn型ベース層46に代え
て、n+ 型層47と上段のn型ベース層46との領域を
有するn+ 型層47aがp型埋込み層45上に形成され
ている。
That is, this IGBT is a modified structure of the fifth embodiment and is intended to further reduce the voltage drop in the ON state. Specifically, as shown in FIG. 15, as shown in FIG. Instead of the layer 47 and the upper n-type base layer 46, an n + -type layer 47a having a region of the n + -type layer 47 and the upper n-type base layer 46 is formed on the p-type buried layer 45.

【0112】n+ 型層47aは、前述同様に、n型ベー
ス層44のキャリア密度よりも高いキャリア密度を有し
ている。
The n + type layer 47a has a carrier density higher than that of the n type base layer 44, as described above.

【0113】このように、高いキャリア密度をもつn+
型層47aをp型埋込み層45の上全体に形成したの
で、第5の実施の形態の効果に加え、一層、オン状態で
の電圧降下を低下させることができる。
Thus, n + having a high carrier density
Since the mold layer 47a is formed over the entire p-type buried layer 45, the voltage drop in the ON state can be further reduced in addition to the effect of the fifth embodiment.

【0114】(第7の実施の形態)次に、本発明の第7
の実施の形態に係るIGBTについて説明する。
(Seventh Embodiment) Next, the seventh embodiment of the present invention will be described.
The IGBT according to the embodiment will be described.

【0115】図16はこのIGBTの構成を示す模式図
であり、図14と同一部分には同一符号を付してその詳
しい説明は省略し、ここでは異なる部分についてのみ述
べる。
FIG. 16 is a schematic diagram showing the structure of the IGBT. The same parts as those in FIG. 14 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0116】すなわち、このIGBTは、第5の実施の
形態の変形構成であり、より一層のオン状態での電圧降
下の低下を図るものであり、具体的には図16に示すよ
うに、複数のn型ベース層441 〜444 ,46と複数
のp型埋込み層451 〜454 とが個別に交互に積層形
成されている。
That is, this IGBT is a modified configuration of the fifth embodiment and is intended to further reduce the voltage drop in the ON state. Specifically, as shown in FIG. N type base layers 44 1 to 44 4 and 46 and a plurality of p type embedded layers 45 1 to 45 4 are individually and alternately laminated.

【0117】このような構成としても、第5の実施の形
態の効果に加え、複数のp型埋込み層451 〜454
存在によりn型ベース層441 〜444 、46のキャリ
ア密度が増加可能となるので、より一層オン状態での電
圧降下を低下させることができる。
Even with such a structure, in addition to the effect of the fifth embodiment, the carrier density of the n-type base layers 44 1 to 44 4 and 46 is increased by the existence of the plurality of p-type buried layers 45 1 to 45 4. Since it can be increased, the voltage drop in the on-state can be further reduced.

【0118】次に、上記実施の形態に係るMOSFET
及びショットキーバリアダイオードの具体的な4通りの
形成方法(a)〜(d)を図17乃至図20に示す工程
断面図を用いて説明する。なお、以下の説明は、n型基
板に代えて、n型バッファ層を上部に有するp型基板
(p型エミッタ層)を用いることにより、IGBTの形
成方法にも適用可能である。
Next, the MOSFET according to the above embodiment
Further, four specific methods (a) to (d) for forming the Schottky barrier diode will be described with reference to process sectional views shown in FIGS. The following description is also applicable to the method of forming an IGBT by using a p-type substrate (p-type emitter layer) having an n-type buffer layer on the top instead of the n-type substrate.

【0119】(形成方法A)図17(a)〜17(b)
に示すように、n型ドレイン層としてのn型基板61に
対し、第1のn型ベース層62をエピタキシャル成長さ
せる。
(Forming Method A) FIGS. 17 (a) to 17 (b)
As shown in, the first n-type base layer 62 is epitaxially grown on the n-type substrate 61 as the n-type drain layer.

【0120】続いて図17(c)に示すように、第1の
n型ベース層62上にマスク63を形成し、しかる後、
インジウム、ガリウム、ボロン等のいずれかのイオン6
4をイオン注入する。このとき、イオンを高電圧で加速
し、表面から0.2μm〜3μm程度の深さまで打ち込
むことにより、後のエピタキシャル成長時のpの拡散を
小さくでき、p型埋込み層のメッシュを細かく形成でき
る。なお、このイオン注入層65がp型埋込み層の元と
なる。イオン注入後、マスク63を除去し、図17
(d)に示すように、イオン注入された第1のn型ベー
ス層62の表面上に第2のn型ベース層66をエピタキ
シャル成長させる。
Subsequently, as shown in FIG. 17C, a mask 63 is formed on the first n-type base layer 62, and thereafter,
Any ion such as indium, gallium, or boron 6
4 is ion-implanted. At this time, by accelerating the ions at a high voltage and implanting ions to a depth of about 0.2 μm to 3 μm from the surface, the diffusion of p during the subsequent epitaxial growth can be reduced and the mesh of the p-type buried layer can be formed finely. The ion-implanted layer 65 is the source of the p-type buried layer. After the ion implantation, the mask 63 is removed, and FIG.
As shown in (d), a second n-type base layer 66 is epitaxially grown on the surface of the ion-implanted first n-type base layer 62.

【0121】以下同様に、イオン注入とエピタキシャル
成長とを繰返すことにより、層数Mのp型埋込み層をも
つMOSFET(又はショットキーバリアダイオード、
IGBT等)を形成することができる。
Similarly, by repeating the ion implantation and the epitaxial growth, MOSFET (or Schottky barrier diode, Schottky barrier diode,
IGBT, etc.) can be formed.

【0122】(形成方法B)前述した図17(a)〜1
7(b)と同様にして第1のn型ベース層62を上部に
有するn型基板61を用意する。
(Forming Method B) FIGS. 17 (a) -1 mentioned above.
An n-type substrate 61 having a first n-type base layer 62 on its upper portion is prepared in the same manner as in 7 (b).

【0123】一方、図18(a)に示すように、このn
型基板61よりも低キャリア密度のn型基板67上にマ
スク63を形成し、しかる後、インジウム、ガリウム、
ボロン等のいずれかのイオン64をイオン注入する。イ
オン注入後、図18(b)に示すように、マスク63を
除去する。
On the other hand, as shown in FIG.
A mask 63 is formed on an n-type substrate 67 having a carrier density lower than that of the mold substrate 61, and then indium, gallium,
Any ion 64 such as boron is ion-implanted. After the ion implantation, the mask 63 is removed as shown in FIG.

【0124】続いて図18(c)に示すように、このイ
オン注入面を前述した第1のn型ベース層62に接着す
る。
Subsequently, as shown in FIG. 18C, this ion-implanted surface is bonded to the above-mentioned first n-type base layer 62.

【0125】さらに、図18(d)に示すように、反転
接着したn型基板67をポリッシングして所定の厚さに
形成する。
Further, as shown in FIG. 18D, the reverse bonded n-type substrate 67 is polished to a predetermined thickness.

【0126】以下同様に、選択イオン注入とウエハ接着
とを繰り返すことにより、任意の層数Mのp型埋込み層
をもつMOSFET(又はショットキーバリアダイオー
ド、IGBT等)を形成することができる。なお、ウエ
ハ接着後、イオン注入及びエピタキシャル成長によりM
OSFETを形成してもよい。
Similarly, by repeating selective ion implantation and wafer adhesion, a MOSFET (or Schottky barrier diode, IGBT, etc.) having an arbitrary number M of p-type buried layers can be formed. After the wafer is bonded, M is formed by ion implantation and epitaxial growth.
An OSFET may be formed.

【0127】(形成方法C)前述同様に、図19(a)
〜19(c)に示すように、n型基板61上に第1のn
型ベース層62を形成し、第1のn型ベース層62の表
面にイオン注入層65を選択的に形成する。
(Forming Method C) As described above, FIG.
-19 (c), the first n
The mold base layer 62 is formed, and the ion implantation layer 65 is selectively formed on the surface of the first n-type base layer 62.

【0128】しかる後、図19(d)に示すように、こ
の第1のn型ベース層62の表面上に、他のn型基板6
8を接着する。
Thereafter, as shown in FIG. 19D, another n-type substrate 6 is formed on the surface of the first n-type base layer 62.
Adhere 8

【0129】このような形成方法Cとしても、形成方法
Bと同様に、層数Mのp型埋込み層をもつMOSFET
等を形成することができる。
As in the case of the forming method B, the MOSFET having a p-type buried layer having the number of layers M is also used as the forming method C.
Etc. can be formed.

【0130】これら形成方法(A)〜(C)において
は、p型埋込み層は、逐次拡散させてもよい。しかしな
がら、全てのp型埋込み層を形成した後、p型ベース層
を形成する際に、同時に拡散させる方がp型埋込み層の
大きさ、厚さ及び間隔を均一化する観点から好ましい。
In these forming methods (A) to (C), the p-type buried layer may be sequentially diffused. However, it is preferable to diffuse the p-type base layer at the same time when forming the p-type base layer after forming all the p-type buried layers, from the viewpoint of making the size, thickness and interval of the p-type buried layer uniform.

【0131】また、層数Mのp型埋込み層を形成する際
に、形成時の温度などの影響により、上層のp型埋込み
層16よりも下層のp型埋込み層14の方が大きく形成
される場合があるので、図21に示すように、p型埋込
み層14,16における各p型部相互間の間隔を下層の
p型埋込み層14ほど大きくすることが望ましい。
Further, when forming the p-type buried layer having the number M of layers, the lower p-type buried layer 14 is formed larger than the upper p-type buried layer 16 due to the influence of the temperature during the formation. Therefore, as shown in FIG. 21, it is desirable to increase the distance between the p-type portions in the p-type buried layers 14 and 16 as much as the lower p-type buried layer 14.

【0132】また、p型埋込み層は、拡散により形成し
なくてもポリシリコンを埋込んで形成してもよい。
The p-type buried layer may be formed by burying polysilicon without being formed by diffusion.

【0133】(形成方法d)図20(a)〜20(c)
に示すように、n型ドレイン層としてのn型基板61に
対し、n型ベース層62をエピタキシャル成長させる。
続いて、所定のパターンにパタ−ニングされたマスク6
3がn型ベース層62上に形成される。次に高エネルギ
ー加速器により、BF2 等のp型不純物層を形成するイ
オン64がn型ベース層62中に注入される。なお、イ
オン注入時の加速エネルギーを変化させることにより、
所定の深さにイオン注入層65を形成することができ
る。次に、マスク63を除去した後、n型基板61及び
n型ベース層62が高温で熱処理されることにより、イ
オン注入層65のイオンは拡散され及び活性化されてp
型埋込み層となる。なお、この熱処理により、イオン注
入の際に、図20(b)の図中点線で囲まれた領域65
aに生じた欠陥が消滅され、n型ベース層62の結晶性
が回復される。
(Forming method d) FIGS. 20 (a) to 20 (c)
As shown in, the n-type base layer 62 is epitaxially grown on the n-type substrate 61 as the n-type drain layer.
Subsequently, the mask 6 patterned into a predetermined pattern
3 is formed on the n-type base layer 62. Next, ions 64 forming a p-type impurity layer such as BF 2 are implanted into the n-type base layer 62 by a high energy accelerator. By changing the acceleration energy during ion implantation,
The ion implantation layer 65 can be formed at a predetermined depth. Next, after removing the mask 63, the n-type substrate 61 and the n-type base layer 62 are heat-treated at a high temperature to diffuse and activate the ions in the ion implantation layer 65.
It becomes the mold embedding layer. By this heat treatment, at the time of ion implantation, a region 65 surrounded by a dotted line in FIG.
The defects generated in a are eliminated, and the crystallinity of the n-type base layer 62 is restored.

【0134】また、互いに異なる加速エネルギーを用
い、数回、不純物イオンをn型ベース層62中に注入す
ることにより、夫々異なる深さの数層のp型電位固定層
を形成することもできる。
By implanting impurity ions into the n-type base layer 62 several times by using different acceleration energies, it is possible to form several p-type potential fixed layers having different depths.

【0135】次に、このような形成方法に用いられるマ
スクパターンについて説明する。
Next, the mask pattern used in such a forming method will be described.

【0136】図22乃至図29は夫々p型埋込み層を形
成するためのマスクパターンの平面図である。図22は
ストライプ形状のp型埋込み層14,…を形成するため
のマスクパターンを示す平面図である。このマスクパタ
ーンは、略正方形の枠部71と、枠部71の内側に形成
されたストライプ部72と、枠部71の内側の略中央に
配置された略正方形の中心部73とからなり、これら枠
部71、ストライプ部72及び中心部73は互いにつな
がって構成されている。
22 to 29 are plan views of mask patterns for forming a p-type buried layer, respectively. 22 is a plan view showing a mask pattern for forming the stripe-shaped p-type buried layers 14, .... This mask pattern is composed of a substantially square frame portion 71, a stripe portion 72 formed inside the frame portion 71, and a substantially square central portion 73 arranged substantially in the center of the frame portion 71. The frame portion 71, the stripe portion 72, and the central portion 73 are connected to each other.

【0137】ここで、中心部73はパンチスルーにより
p型埋込み層14,…の電位を決定するためのものであ
り、同図22のXXXV−XXXV線矢視断面図である図30に
示すように、ゲート電極パッド74下方にて空乏層の広
がる(図中破線でしめす)領域75に位置するように位
置合せされる。また、中心部73は、位置合せによりゲ
ート電極パッド74の下方に破線で示す広い面積の領域
75を用いて電位決定しているので、形成工程上のばら
つきにより位置合せがズレても重なる部分が十分あるこ
とから耐圧変化を無くして歩留まり向上を期待でき、ま
た、半導体装置の有効面積の縮小化を回避できる。但
し、耐圧の向上効果のみであれば、位置合せをしなくて
もよい。
Here, the central portion 73 is for determining the potential of the p-type buried layers 14, ... By punch-through, and as shown in FIG. 30, which is a sectional view taken along the line XXXV-XXXV in FIG. In addition, the gate electrode pad 74 is positioned below the gate electrode pad 74 in a region 75 where the depletion layer extends (indicated by a broken line in the drawing). Further, since the central portion 73 determines the potential by using the region 75 having a large area indicated by the broken line below the gate electrode pad 74 by the alignment, even if the alignment is misaligned due to variations in the forming process, the overlapping portion is Since it is sufficient, it is possible to expect a yield improvement by eliminating a change in breakdown voltage, and it is possible to avoid reduction of the effective area of the semiconductor device. However, if only the effect of improving the breakdown voltage is provided, the alignment may not be performed.

【0138】図23は図22の変形パターンを示す平面
図であり、中心部73と枠部71との間にストライプ部
72と直交するように直線状の接続部76を有してい
る。この接続部76は、中心部73と枠部71とを確実
に電気的に接続するためのものであり、ストライプ部7
2の個々の平行直線の幅よりも広い幅を有している。
FIG. 23 is a plan view showing the modified pattern of FIG. 22 and has a linear connecting portion 76 between the central portion 73 and the frame portion 71 so as to be orthogonal to the stripe portion 72. The connecting portion 76 is for reliably electrically connecting the central portion 73 and the frame portion 71, and the stripe portion 7
It has a width greater than the width of the two individual parallel straight lines.

【0139】図24及び図25はメッシュ形状のp型埋
込み層を形成するためのマスクパターンを示す平面図で
あり、夫々図22又は図23のストライプ部72に代え
て、格子状のメッシュ部77を有している。これらメッ
シュ形状のマスクパターンによれば、ストライプ状のマ
スクパターンを用いた場合よりも高耐圧の半導体装置を
形成することができる。
24 and 25 are plan views showing mask patterns for forming a mesh-shaped p-type buried layer. Instead of the stripe portion 72 shown in FIG. 22 or 23, a grid-like mesh portion 77 is shown. have. With these mesh-shaped mask patterns, it is possible to form a semiconductor device having a higher breakdown voltage than when a stripe-shaped mask pattern is used.

【0140】図26はドット状のマスクパターンを示す
平面図である。このマスクパターンは、複数のドット7
8が行方向及び列方向に互いに等間隔に配置されてい
る。ドット状に形成されたp型埋込み層は、互いに電気
的に接続されていないので、素子の終端部にてガードリ
ングと同様に作用するため、プレーナ構造の場合、高耐
圧の半導体装置を形成することができる。
FIG. 26 is a plan view showing a dot-shaped mask pattern. This mask pattern consists of multiple dots 7
8 are arranged at equal intervals in the row direction and the column direction. Since the p-type buried layers formed in the dot shape are not electrically connected to each other, they act similarly to the guard ring at the terminal end of the element. Therefore, in the case of the planar structure, a high breakdown voltage semiconductor device is formed. be able to.

【0141】図27は図26の変形パターンを示す平面
図であり、図26と比べ、各ドット78が1行毎に半間
隔ずれ、互いに隣り合う行及び列のドット78と等間隔
に配置される高密度なドットパターンを形成しているた
め、耐圧的に有利である。
FIG. 27 is a plan view showing the modified pattern of FIG. 26. Compared with FIG. 26, the dots 78 are displaced by half a space for each row, and are arranged at equal intervals with the dots 78 in the adjacent rows and columns. Since a high-density dot pattern is formed, it is advantageous in terms of pressure resistance.

【0142】図28はストライプ形状で且つ位置合せの
不要なマスクパターンを示す平面図であり、複数の平行
直線からなるストライプ部81と、ストライプ部81と
直交するように互いに平行に配置された複数の接続部8
2を有している。この接続部82は、ストライプ部81
の個々の平行直線の幅よりも広い幅を有し、ストライプ
部81の各平行直線相互を確実に電気的に接続する機能
と、パンチスルーによりp型埋込み層14,…の電位を
決定する機能とをもっている。
FIG. 28 is a plan view showing a mask pattern which is stripe-shaped and does not require alignment. A stripe portion 81 composed of a plurality of parallel straight lines and a plurality of stripe portions 81 arranged in parallel to each other so as to be orthogonal to the stripe portion 81. Connection part 8
Have two. The connecting portion 82 is the stripe portion 81.
Has a width wider than the width of each parallel straight line, and has a function of reliably electrically connecting the parallel straight lines of the stripe portion 81 with each other, and a function of determining the potentials of the p-type buried layers 14, ... By punch-through. Has.

【0143】ここで、各接続部82の間隔は、少なくと
も1本の接続部82が各チップの素子部分に位置するよ
う、チップの大きさに基づいて設定されている。なお、
各接続部82とストライプ部81とは互いに斜交する関
係でもよい。
Here, the interval between the connecting portions 82 is set based on the chip size so that at least one connecting portion 82 is located at the element portion of each chip. In addition,
The connection portions 82 and the stripe portions 81 may be in a relationship of obliquely crossing each other.

【0144】図29は図28の変形パターンを示す平面
図であり、接続部82よりも広い幅をもつ方形部83を
設けている。この方形部83は、パンチスルーによりp
型埋込み層の電位が決定される領域を広くするものであ
り、p型埋込み層の電位の変動を阻止している。また、
この方形部は、位置合せなしでも、各チップの素子部分
には少なくとも1つが入るように大きさ及び間隔が設定
される。
FIG. 29 is a plan view showing the modified pattern of FIG. 28, in which a rectangular portion 83 having a width wider than that of the connecting portion 82 is provided. This square portion 83 is p
It widens the region where the potential of the buried layer is determined, and prevents fluctuations in the potential of the p buried layer. Also,
The square portions are sized and spaced so that at least one is included in the element portion of each chip without alignment.

【0145】なお、前述した図22乃至図29におい
て、枠部71、中心部73、接続部76、接続部82及
び方形部83はそれぞれ白抜きで示されているが、実線
以外の白抜き部分もマスクパターンにおける露光部であ
り、その他の部分が遮光部となっている。
22 to 29, the frame portion 71, the central portion 73, the connecting portion 76, the connecting portion 82, and the rectangular portion 83 are shown as white portions, but white portions other than solid lines are shown. Also is an exposed portion in the mask pattern, and the other portion is a light shielding portion.

【0146】(第8の実施の形態)次に、本発明の第8
の実施の形態に係るMOSFETについて説明する。
(Eighth Embodiment) Next, the eighth embodiment of the present invention
The MOSFET according to the embodiment will be described.

【0147】図31はこのMOSFETの終端構造を示
す模式図であり、図1と同一部分には同一符号を付して
その詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。
FIG. 31 is a schematic diagram showing the termination structure of this MOSFET. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0148】すなわち、このMOSFETは、各実施の
形態の変形構成であり、プレーナ構造の素子終端部での
耐圧劣化の阻止を図るものであって、具体的には図31
に示すように、各p型埋込み層14,16の外周側に、
素子上方からみてp型埋込み層14,16を取り囲むよ
うに略方形状に形成された複数の埋込みガードリング9
1を備えている。
That is, this MOSFET is a modification of each of the embodiments and is intended to prevent breakdown of breakdown voltage at the element termination portion of the planar structure. Specifically, FIG.
As shown in, on the outer peripheral side of each p-type buried layer 14, 16,
A plurality of embedded guard rings 9 formed in a substantially rectangular shape so as to surround the p-type embedded layers 14 and 16 when viewed from above the element.
1 is provided.

【0149】従って、このような終端構造によれば、各
埋込みガードリング91により、素子終端部における等
電位線92の間隔を広げて電界強度を緩和すると共に、
素子終端部の耐圧劣化を阻止することができる。
Therefore, according to such a termination structure, each embedded guard ring 91 widens the interval between the equipotential lines 92 at the element termination portion to relax the electric field strength, and
It is possible to prevent the breakdown voltage of the element end portion from deteriorating.

【0150】(第9の実施の形態)次に、本発明の第9
の実施の形態に係るMOSFETについて説明する。
(Ninth Embodiment) Next, the ninth embodiment of the present invention will be described.
The MOSFET according to the embodiment will be described.

【0151】図32はこのMOSFETの終端構造を示
す模式図であり、図31と同一部分には同一符号を付し
てその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。
FIG. 32 is a schematic diagram showing the termination structure of this MOSFET. The same parts as those in FIG. 31 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0152】すなわち、このMOSFETは、上記実施
の形態の変形構成であり、プレーナ構造の素子終端部で
の耐圧劣化の阻止を図るものであって、具体的には図3
2に示すように、各p型埋込み層14,16の外周部
に、素子上方からみてp型埋込み層14,16を取り囲
むように略方形状に形成され、p型埋込み層14,16
よりも低いキャリア密度を有する埋込みリサーフ(RESU
RF)93を備えている。
That is, this MOSFET is a modified structure of the above-mentioned embodiment, and is intended to prevent breakdown voltage deterioration at the element termination portion of the planar structure. Specifically, FIG.
As shown in FIG. 2, the p-type buried layers 14 and 16 are formed in a substantially rectangular shape on the outer peripheral portions of the p-type buried layers 14 and 16 so as to surround the p-type buried layers 14 and 16 when viewed from above the element.
Embedded RESURF (RESU with lower carrier density than
RF) 93.

【0153】このような構成としても、第8の実施例と
同様の効果を得ることができる。
Even with such a structure, the same effect as that of the eighth embodiment can be obtained.

【0154】(第10の実施の形態)次に、本発明の第
10の実施の形態に係るMOSFETについて説明す
る。
(Tenth Embodiment) Next, a MOSFET according to a tenth embodiment of the present invention will be described.

【0155】図33はこのMOSFETの終端構造を示
す模式図であり、図1と同一部分には同一符号を付し、
ほぼ同一部分にはaの添字を付してその詳しい説明は省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
FIG. 33 is a schematic diagram showing the termination structure of this MOSFET. The same parts as those in FIG.
Substantially the same parts are denoted by a subscript a and detailed description thereof is omitted, and only different parts will be described here.

【0156】すなわち、このMOSFETは、第1の実
施の形態の変形構成であり、ベベル構造又はメサエッチ
ングによる終端構造をもつものであり、具体的には図3
3に示すように、素子終端部に傾斜を有するベベル構造
が形成され、且つ素子終端部のp型埋込み層14a,1
6aがストライプ部又はメッシュ部を取り囲むように略
方形の枠形状に形成されている。
That is, this MOSFET is a modification of the first embodiment and has a bevel structure or a termination structure by mesa etching. Specifically, FIG.
As shown in FIG. 3, a bevel structure having an inclination is formed at the device end portion, and the p-type buried layers 14a, 1 at the device end portion are formed.
6a is formed in a substantially rectangular frame shape so as to surround the stripe portion or the mesh portion.

【0157】従って、このような終端構造によれば、p
n接合終端の電界を緩和するベベル構造の利点に加え、
終端部のp型埋込み層14a,16aが枠形状を有して
いるので終端部の電位を決定でき、もって、動作の信頼
性向上を図ることができる。
Therefore, according to such a termination structure, p
In addition to the advantage of the bevel structure that relaxes the electric field at the n-junction termination,
Since the p-type buried layers 14a and 16a at the terminal end have a frame shape, the potential at the terminal end can be determined, and thus the reliability of the operation can be improved.

【0158】(第11の実施の形態)次に、本発明の第
11の実施の形態に係るMOSFETについて説明す
る。
(Eleventh Embodiment) Next, a MOSFET according to an eleventh embodiment of the present invention will be described.

【0159】図34はこのMOSFETの終端構造を示
す模式図であり、図33と同一部分には同一符号を付し
てその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。
FIG. 34 is a schematic diagram showing the termination structure of this MOSFET. The same parts as those in FIG. 33 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0160】すなわち、このMOSFETは、第10の
実施の形態の変形構成であり、ベベル構造又はメサエッ
チングによる終端構造にてp型埋込み層14a,16b
の形状を変えたものであって、具体的には図34に示す
ように、p型埋込み層14a,16aの枠形状に代え
て、ストライプ部又はメッシュ部が素子終端部にまで延
長して形成されている。
That is, this MOSFET is a modified structure of the tenth embodiment, and the p-type buried layers 14a and 16b have a bevel structure or a termination structure by mesa etching.
34. Specifically, as shown in FIG. 34, instead of the frame shape of the p-type buried layers 14a and 16a, a stripe portion or a mesh portion is formed to extend to the element end portion. Has been done.

【0161】従って、このような終端構造によれば、p
n接合端面の電界集中を緩和するベベル構造の利点に加
え、p型埋込み層14,16が枠形状をもたないので、
p型埋込み層14,16のマスクパターンの位置合せを
省略することができる。
Therefore, according to such a termination structure, p
In addition to the advantage of the bevel structure that alleviates the electric field concentration on the n-junction end face, the p-type buried layers 14 and 16 do not have a frame shape
The alignment of the mask patterns of the p-type buried layers 14 and 16 can be omitted.

【0162】次に、本発明の第12の実施の形態に係る
MOSFETについて説明する。
Next explained is a MOSFET according to the twelfth embodiment of the invention.

【0163】図35はこのMOSFETの構成を模式的
に示す断面図であり、図36はこのMOSFETの平面
図である。このMOSFETは、基板101上にn- 型
層(又はp- 型層)102が形成され、n- 型層102
上に不純物総量(ドーズ量)が1×1012cm-2以上の
n型オフセット層103が選択的に形成される。n型オ
フセット層103表面には、n型ドレイン層105がn
- 型層102に達する深さに選択的に形成される一方、
p型埋込み層104がドット状に選択的に形成されてい
る。なお、p型埋込み層104は、図37に示すよう
に、ストライプ状としてもよい。また、p型埋込み層1
04におけるドット状(又はストライプ状)のパターン
は、図37(又は図36)と異なって不揃いでもよい。
FIG. 35 is a sectional view schematically showing the structure of this MOSFET, and FIG. 36 is a plan view of this MOSFET. In this MOSFET, an n-type layer (or p-type layer) 102 is formed on a substrate 101, and an n-type layer 102 is formed.
An n-type offset layer 103 having a total impurity amount (dose amount) of 1 × 10 12 cm −2 or more is selectively formed thereon. An n-type drain layer 105 is formed on the surface of the n-type offset layer 103.
-While selectively formed to a depth reaching the mold layer 102,
The p-type buried layer 104 is selectively formed in a dot shape. The p-type buried layer 104 may have a stripe shape as shown in FIG. In addition, the p-type buried layer 1
The dot-shaped (or stripe-shaped) pattern in 04 may be irregular, unlike FIG. 37 (or FIG. 36).

【0164】また、n- 型層102表面にはp型ベース
層106がn型オフセット層103に接するように選択
的に形成され、p型ベース層106表面にはn型ソース
層107が選択的に形成されている。
A p-type base layer 106 is selectively formed on the surface of the n − -type layer 102 so as to be in contact with the n-type offset layer 103, and an n-type source layer 107 is selectively formed on the surface of the p-type base layer 106. Is formed in.

【0165】p型ベース層106上及びn型ソース層1
07上にはソース電極108が選択的に形成されてい
る。n型ソース層107上、p型ベース層106上及び
n型オフセット層103上には酸化膜109を介してゲ
ート電極110が選択的に埋込み形成されている。
On the p-type base layer 106 and the n-type source layer 1
A source electrode 108 is selectively formed on 07. A gate electrode 110 is selectively formed on the n-type source layer 107, the p-type base layer 106, and the n-type offset layer 103 via an oxide film 109.

【0166】n型ドレイン層105上には、選択的にド
レイン電極111が形成されている。
A drain electrode 111 is selectively formed on the n-type drain layer 105.

【0167】ここで、n型オフセット層103の表面に
p型埋込み層104を形成することにより、前述同様に
n型オフセット層103では不純物量を増加可能となる
ため、オン抵抗を低減することができる。
Here, by forming the p-type buried layer 104 on the surface of the n-type offset layer 103, it is possible to increase the amount of impurities in the n-type offset layer 103 as described above, so that the on-resistance can be reduced. it can.

【0168】(第13の実施の形態)次に、本発明の第
13の実施の形態に係るMOSFETについて説明す
る。
(Thirteenth Embodiment) Next, a MOSFET according to the thirteenth embodiment of the present invention will be described.

【0169】図38はこのMOSFETの構成を示す模
式図であり、図35と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。
FIG. 38 is a schematic diagram showing the structure of this MOSFET. The same parts as those in FIG. 35 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0170】すなわち、このMOSFETは、第12の
実施の形態の変形構成であり、具体的には図38に示す
ように、p型埋込み層104に代えて、n型オフセット
層103表面に、p型ソース層106の深さと同様の深
さまで選択的に形成されたp型埋込み層112を備えて
いる。
That is, this MOSFET has a modified structure of the twelfth embodiment. Specifically, as shown in FIG. 38, instead of the p-type buried layer 104, the p-type on the surface of the n-type offset layer 103. The p-type buried layer 112 is selectively formed to a depth similar to the depth of the mold source layer 106.

【0171】ここで、p型埋込み層112は、n型オフ
セット層103上に形成されたマスクにRIE等により
トレンチ(例えば丸穴)を形成し、イオン注入等により
トレンチを介してp型のドーパントをn型オフセット層
103及びn- 型層102にドーピングし、マスクを除
去することにより形成可能である。なお、n型オフセッ
ト層103表面にn- 型層102まで到達する深さのト
レンチを形成し、このトレンチにp型多結晶を埋込んで
もよい。
Here, the p-type buried layer 112 has a trench (for example, a round hole) formed in the mask formed on the n-type offset layer 103 by RIE or the like, and a p-type dopant is formed through the trench by ion implantation or the like. Can be formed by doping the n-type offset layer 103 and the n-type layer 102 with and removing the mask. A trench having a depth reaching the n-type layer 102 may be formed on the surface of the n-type offset layer 103, and the p-type polycrystal may be embedded in the trench.

【0172】このような構成としても、第12の実施の
形態と同様の効果を得ることができる。
With such a structure, the same effect as that of the twelfth embodiment can be obtained.

【0173】(第14の実施の形態)次に、本発明の第
14の実施の形態に係るMOSFETについて説明す
る。
(Fourteenth Embodiment) Next, a MOSFET according to a fourteenth embodiment of the present invention will be described.

【0174】図39はこのMOSFETの構成を示す模
式図である。このMOSFETは、SOI(Silicon-On
-Insulator)基板を用いたものであり、基板121上に
埋込み酸化膜122及びSiのn型オフセット層123
が順次形成されている。
FIG. 39 is a schematic diagram showing the structure of this MOSFET. This MOSFET is SOI (Silicon-On
-Insulator) substrate, a buried oxide film 122 and an n-type offset layer 123 of Si are formed on the substrate 121.
Are sequentially formed.

【0175】n型オフセット層123はドーズ量が1×
1012cm-2以上であり、表面にp型ベース層124及
びn型ドレイン層125が選択的に形成され、p型ベー
ス層124は表面にn型ソース層126が選択的に形成
されている。また、n型オフセット層123は、p型ベ
ース層124とn型ドレイン層125との間の表面から
埋込み酸化膜122に達するp型埋込み層127が例え
ばRIEによる丸穴形状で選択的に形成されている。
The dose of the n-type offset layer 123 is 1 ×
10 12 cm −2 or more, the p-type base layer 124 and the n-type drain layer 125 are selectively formed on the surface, and the n-type source layer 126 is selectively formed on the surface of the p-type base layer 124. . In the n-type offset layer 123, the p-type buried layer 127 reaching the buried oxide film 122 from the surface between the p-type base layer 124 and the n-type drain layer 125 is selectively formed in a round hole shape by RIE, for example. ing.

【0176】p型ベース層124上及びn型ソース層1
26上にはソース電極128が選択的に形成されてい
る。n型ソース層126上、p型ベース層124上及び
n型オフセット層123上には酸化膜129を介してゲ
ート電極130が選択的に埋込み形成されている。
On p-type base layer 124 and n-type source layer 1
A source electrode 128 is selectively formed on 26. A gate electrode 130 is selectively embedded and formed on the n-type source layer 126, the p-type base layer 124, and the n-type offset layer 123 via an oxide film 129.

【0177】n型ドレイン層125上には、選択的にド
レイン電極131が形成されている。
A drain electrode 131 is selectively formed on the n-type drain layer 125.

【0178】このような構成としても、第12及び第1
3の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Even with such a configuration, the twelfth and first
The same effect as that of the third embodiment can be obtained.

【0179】(第15の実施の形態)次に、本発明の第
15の実施の形態に係るMOSFETについて説明す
る。
(Fifteenth Embodiment) Next, a MOSFET according to the fifteenth embodiment of the present invention will be described.

【0180】図40はこのMOSFETの構成を示す模
式図であり、図41は図40のXLVI−XLVI線矢視断面図
であって、図35と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。
FIG. 40 is a schematic diagram showing the structure of this MOSFET, and FIG. 41 is a sectional view taken along the line XLVI-XLVI of FIG. 40, in which the same parts as in FIG. Description is omitted, and only different parts will be described here.

【0181】すなわち、このMOSFETは、第12の
実施の形態の変形構成であり、形成工程上のばらつきに
よる耐圧劣化を阻止するものであって、具体的には図4
0及び図41に示すように、n型オフセット層103
上、p型埋込み層104上及びn型ドレイン層105上
に絶縁膜141が形成され、この絶縁膜141表面に各
p型埋込み層104に達するようにコンタクトホール1
42が形成され、ゲート電極から等距離の各p型埋込み
層104相互を接続するように4本の等電位電極143
が形成されている。
That is, this MOSFET has a modified structure of the twelfth embodiment and prevents deterioration of breakdown voltage due to variations in the forming process. Specifically, FIG.
0 and FIG. 41, the n-type offset layer 103
An insulating film 141 is formed on the p-type buried layer 104 and the n-type drain layer 105, and contact holes 1 are formed on the surface of the insulating film 141 so as to reach the p-type buried layers 104.
42 are formed, and four equipotential electrodes 143 are formed so as to connect each p-type buried layer 104 equidistant from the gate electrode.
Are formed.

【0182】ここで、4本の等電位電極143は、コン
タクトホール142の径よりも長い幅を有し、この径か
ら突出る部分がドレイン電極111側に突出していわゆ
るフィールドプレート構造となるように形成されてい
る。
Here, each of the four equipotential electrodes 143 has a width longer than the diameter of the contact hole 142, and a portion protruding from this diameter projects toward the drain electrode 111 to form a so-called field plate structure. Has been formed.

【0183】従って、等電位電極143により、ゲート
電極110からの等距離の各p型埋込み層104が等電
位に接続されて形成工程上のばらつきによる耐圧劣化を
阻止でき、且つ、等電位電極143がフィールドプレー
ト構造をとることにより、p型埋込み層104での電界
集中を阻止して耐圧の向上を図ることができる。
Therefore, the equipotential electrodes 143 connect the p-type buried layers 104 equidistant from the gate electrode 110 to the equipotential, and prevent the breakdown voltage from deteriorating due to variations in the formation process, and the equipotential electrodes 143. By adopting the field plate structure, it is possible to prevent electric field concentration in the p-type buried layer 104 and improve the breakdown voltage.

【0184】(第16の実施の形態)次に、本発明の第
16の実施の形態に係るMOSFETについて説明す
る。
(Sixteenth Embodiment) Next, a MOSFET according to the sixteenth embodiment of the present invention will be described.

【0185】図42はこのMOSFETの構成を示す模
式図であり、図40と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。
FIG. 42 is a schematic diagram showing the structure of this MOSFET. The same parts as those in FIG. 40 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0186】すなわち、このMOSFETは、第15の
実施の形態の変形構成であり、p型埋込み層による抵抗
RJFETの低下を図るものであって、具体的には図42に
示すように、n型オフセット層103内のp型埋込み層
104を省略し、n型オフセット層103上及びn型ド
レイン層105上に絶縁膜141が形成され、この絶縁
膜表面にn型オフセット層に達するように複数のコンタ
クトホール142がドット状(又は図37と同様のスト
ライプ状)に形成され、コンタクトホール142に埋込
まれたp形多結晶によりp型埋込み層144が形成さ
れ、前述同様に、ゲート電極110から等距離の各p型
埋込み層144相互を接続するように4本のp型接続層
145が形成されている。
That is, this MOSFET has a modified structure of the fifteenth embodiment and is intended to reduce the resistance RJFET by the p-type buried layer. Specifically, as shown in FIG. The p-type buried layer 104 in the offset layer 103 is omitted, an insulating film 141 is formed on the n-type offset layer 103 and the n-type drain layer 105, and a plurality of insulating films 141 are formed on the surface of the insulating film so as to reach the n-type offset layer. The contact hole 142 is formed in a dot shape (or a stripe shape similar to FIG. 37), and the p-type buried layer 144 is formed by the p-type polycrystal embedded in the contact hole 142. Four p-type connecting layers 145 are formed so as to connect the p-type buried layers 144 that are equidistant from each other.

【0187】ここで、4本のp型接続層145は、前述
同様に、フィールドプレート構造となるように形成され
ている。
Here, the four p-type connection layers 145 are formed so as to have a field plate structure as described above.

【0188】従って、第15の実施の形態の効果に加
え、p形埋込み層144をn型オフセット層103上に
形成したことにより、p型埋込み層144による抵抗R
JFETを低下させることができる。
Therefore, in addition to the effects of the fifteenth embodiment, since the p-type buried layer 144 is formed on the n-type offset layer 103, the resistance R due to the p-type buried layer 144 is increased.
The JFET can be lowered.

【0189】(第17の実施の形態)次に、本発明の第
17の実施の形態に係るMOSFETについて説明す
る。
(Seventeenth Embodiment) Next, a MOSFET according to a seventeenth embodiment of the present invention will be described.

【0190】図43はこのMOSFETの構成を示す模
式図であり、図40と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。
FIG. 43 is a schematic diagram showing the structure of this MOSFET. The same parts as those in FIG. 40 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0191】すなわち、このMOSFETは、第12の
実施の形態の変形構成であり、SIPOS(Semi-Insul
ating POlycrystalline Silicon )等の抵抗膜を用いて
各p型埋込み層104の電位を固定するものである。
That is, this MOSFET has a modified structure of the twelfth embodiment, and has a SIPOS (Semi-Insul) structure.
The potential of each p-type buried layer 104 is fixed by using a resistance film such as ating POlycrystalline silicon).

【0192】本実施形態に係るMOSFETは、SIP
OS等の高抵抗膜を介して電極に接続された状態に関す
る。
The MOSFET according to this embodiment is SIP
It relates to a state of being connected to an electrode through a high resistance film such as OS.

【0193】具体的にはこのMOSFETは、図43に
示すように、n型オフセット層103上、p型埋込み層
104上及びn型ドレイン層105上に絶縁膜141が
形成され、この絶縁膜141表面に各p型埋込み層10
4に達するようにコンタクトホール142が形成され、
この絶縁膜141上にゲート電極110からドレイン電
極111に向けて各p型埋込み層104相互と当該両電
極110,111を接続するようにSIPOS部146
が形成されている。
Specifically, in this MOSFET, as shown in FIG. 43, an insulating film 141 is formed on the n-type offset layer 103, the p-type buried layer 104 and the n-type drain layer 105, and the insulating film 141 is formed. Each p-type buried layer 10 on the surface
The contact hole 142 is formed to reach 4
The SIPOS portion 146 is formed on the insulating film 141 so as to connect the p-type buried layers 104 to each other and the electrodes 110 and 111 from the gate electrode 110 to the drain electrode 111.
Are formed.

【0194】従って、SIPOS部146の有する電気
抵抗により、ゲート電極110とドレイン電極111と
の間の電圧が各p型埋込み層104に分担され、各p型
埋込み層104が電位固定されるため、高耐圧化を期待
することができる。
Therefore, due to the electric resistance of the SIPOS portion 146, the voltage between the gate electrode 110 and the drain electrode 111 is shared by each p-type buried layer 104, and the potential of each p-type buried layer 104 is fixed. High breakdown voltage can be expected.

【0195】(第18の実施の形態)次に、本発明の第
18の実施の形態に係るMOSFETについて説明す
る。
(Eighteenth Embodiment) Next, a MOSFET according to an eighteenth embodiment of the present invention will be described.

【0196】図44はこのMOSFETの構成を示す模
式図であり、図40と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。
FIG. 44 is a schematic diagram showing the structure of this MOSFET. The same parts as those in FIG. 40 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0197】すなわち、このMOSFETは、第12又
は第17の実施の形態の変形構成であり、SIPOS等
の抵抗膜を用いて各p型埋込み層の電位を固定するもの
であり、具体的には図44に示すように、n型オフセッ
ト層103上、p型埋込み層104上及びn型ドレイン
層105上に絶縁膜141が形成され、この絶縁膜14
1表面に各p型埋込み層104に達するようにコンタク
トホール142が形成され、この絶縁膜141上にソー
ス電極108からドレイン電極111に向けて各p型埋
込み層104相互と当該両電極108,111を接続す
るようにSIPOS部147が形成されている。
That is, this MOSFET has a modified structure of the twelfth or seventeenth embodiment, in which the potential of each p-type buried layer is fixed by using a resistance film such as SIPOS. As shown in FIG. 44, an insulating film 141 is formed on the n-type offset layer 103, the p-type buried layer 104, and the n-type drain layer 105.
A contact hole 142 is formed on one surface so as to reach each p-type buried layer 104, and each p-type buried layer 104 and both electrodes 108, 111 are formed on the insulating film 141 from the source electrode 108 toward the drain electrode 111. The SIPOS unit 147 is formed so as to connect to each other.

【0198】従って、SIPOS部147の有する電気
抵抗により、ソース電極108とドレイン電極111と
の間の電圧が各p型埋込み層104に分担され、各p型
埋込み層104が電位固定されるため、高耐圧化を期待
することができる。
Therefore, due to the electric resistance of the SIPOS portion 147, the voltage between the source electrode 108 and the drain electrode 111 is shared by each p-type buried layer 104, and the potential of each p-type buried layer 104 is fixed. High breakdown voltage can be expected.

【0199】(第19の実施の形態)次に、本発明の第
19の実施の形態に係るMOSFETについて説明す
る。
(Nineteenth Embodiment) Next, a MOSFET according to a nineteenth embodiment of the present invention will be described.

【0200】図45はこのMOSFETの構成を模式的
に示す断面図である。このMOSFETは、n型ドレイ
ン層としてのn型基板201上にn型ベース層202が
形成され、n型ベース層202内にはストライプ状のp
型埋込み層210が形成されている。また、n型ベース
層202の表面にはp型ベース層203が形成されてい
る。p型ベース層203およびn型ベース層202内に
は、p型ベース層203を貫通し、n型ベース層202
の途中の深さまで達する深さの複数のトレンチ204が
形成される。トレンチ204内にはゲート絶縁膜205
を介してゲート電極206が埋め込み形成されている。
FIG. 45 is a sectional view schematically showing the structure of this MOSFET. In this MOSFET, an n-type base layer 202 is formed on an n-type substrate 201 as an n-type drain layer, and stripe-shaped p layers are formed in the n-type base layer 202.
A mold embedding layer 210 is formed. A p-type base layer 203 is formed on the surface of the n-type base layer 202. In the p-type base layer 203 and the n-type base layer 202, the p-type base layer 203 is penetrated and
A plurality of trenches 204 having a depth reaching the middle depth are formed. A gate insulating film 205 is formed in the trench 204.
A gate electrode 206 is embedded and formed via the.

【0201】p型ベース層203の表面内にはトレンチ
204の上部に接してn型ソース層207が形成されて
いる。p型ベース層203およびn型ソース層207の
両方にコンタクトするようにソース電極208が設けら
れている。また、n型基板201には、n型ベース層2
02とは反対側の表面上にドレイン電極209が形成さ
れている。
An n-type source layer 207 is formed in the surface of the p-type base layer 203 in contact with the upper portion of the trench 204. A source electrode 208 is provided so as to contact both the p-type base layer 203 and the n-type source layer 207. In addition, the n-type base layer 2 is formed on the n-type substrate 201.
A drain electrode 209 is formed on the surface opposite to 02.

【0202】ここで、p型埋込み層210は、前述同様
に、複数のストライプ状のp型領域が終端部にて互いに
接続されて形成されている。
Here, the p-type buried layer 210 is formed by connecting a plurality of stripe-shaped p-type regions to each other at the terminal end, as described above.

【0203】次に、このようなMOSFETの作用を説
明する。
Next, the operation of such a MOSFET will be described.

【0204】始めに、このMOSFETのオン状態につ
いて述べる。
First, the on-state of this MOSFET will be described.

【0205】いま、ソース電極208に対して正となる
電圧がドレイン電極209に印加された状態で、ゲート
電極206が正バイアスされたとする。このゲート電極
206の正バイアスにより、p型ベース層203のトレ
ンチ204に接した部分はn型の反転層が形成される。
よって、電子がこの反転層を通ってn型ソース層207
からn型ベース層202に流れ、MOSFETが導通状
態となる。
Now, it is assumed that the gate electrode 206 is positively biased in the state where a voltage which is positive with respect to the source electrode 208 is applied to the drain electrode 209. By the positive bias of the gate electrode 206, an n-type inversion layer is formed in the portion of the p-type base layer 203 in contact with the trench 204.
Therefore, electrons pass through the inversion layer and the n-type source layer 207.
To the n-type base layer 202, the MOSFET becomes conductive.

【0206】次に、このMOSFETのオフ状態につい
て説明する。
Next, the off state of this MOSFET will be described.

【0207】いま、ゲート電極206が0バイアス又は
負バイアスされた状態で、ソース電極208に対して正
となる電圧がドレイン電極209に印加されたとする。
It is now assumed that a positive voltage with respect to the source electrode 208 is applied to the drain electrode 209 while the gate electrode 206 is biased to 0 or negative.

【0208】このとき、n型ベース層202では、p型
ベース層203からドレイン電極209に向けて空乏層
が広がり、各トレンチ204に挟まれたn型ベース層2
02内に、電界の最強点が発生する。
At this time, in the n-type base layer 202, a depletion layer spreads from the p-type base layer 203 toward the drain electrode 209, and the n-type base layer 2 sandwiched between the trenches 204 is formed.
In 02, the strongest point of the electric field occurs.

【0209】さらに、ソース−ドレイン間電圧が上昇す
ると、空乏層がp型埋込み層210に到達し、p型埋込
み層210はパンチスルー状態となって電位が固定され
る。またさらに、ソース−ドレイン間電圧が上昇する
と、空乏層はp型埋込み層210からドレイン電極20
9側に広がる。したがって、n型ベース層202内の電
界最強点の電界は固定されて上昇が阻止される。
Further, when the source-drain voltage rises, the depletion layer reaches the p-type buried layer 210, and the p-type buried layer 210 becomes a punch-through state and the potential is fixed. Furthermore, when the source-drain voltage rises, the depletion layer changes from the p-type buried layer 210 to the drain electrode 20.
Spread on the 9 side. Therefore, the electric field at the strongest electric field in the n-type base layer 202 is fixed and prevented from rising.

【0210】ここで、p型埋込み層210とトレンチ2
04との間の距離と、n型ベース層202の不純物濃度
とを、電界最強点の電界がn型ベース層202の電界強
度の限界値を越えないように設計することにより、半導
体装置の高耐圧化、低抵抗化を図ることができる。
Here, the p-type buried layer 210 and the trench 2 are formed.
04 and the impurity concentration of the n-type base layer 202 are designed so that the electric field at the strongest electric field does not exceed the limit value of the electric field strength of the n-type base layer 202. The breakdown voltage and the resistance can be reduced.

【0211】また、n型ベース層202内にp型埋込み
層210を複数積層することにより、更に高耐圧化、低
抵抗化を図ることができる。
Further, by stacking a plurality of p-type buried layers 210 in the n-type base layer 202, higher breakdown voltage and lower resistance can be achieved.

【0212】(第20の実施の形態)図46は本発明の
第20の実施の形態に係る半導体装置の構成を模式的に
示す断面図である。この半導体装置は、n型ドレイン層
としてのn型基板211上にn型ベース層212が形成
され、n型ベース層212内にはストライプ状のp型埋
込み層220が形成されている。また、n型ベース層2
12の表面にはn型ソース層213が形成されている。
また、n型ベース層212内にはp型ベース層214が
埋め込み形成されている。各々のp型ベース層214は
電気的に接続されており、p型ベース層214に接して
ベース電極215が設けられている。またn型ソース層
213の表面にはソース電極216が設けられている。
さらに、n型基板211には、n型ベース層212とは
反対側の表面上にドレイン電極217が形成されてい
る。
(Twentieth Embodiment) FIG. 46 is a sectional view schematically showing the structure of a semiconductor device according to a twentieth embodiment of the present invention. In this semiconductor device, an n-type base layer 212 is formed on an n-type substrate 211 as an n-type drain layer, and a stripe-shaped p-type buried layer 220 is formed in the n-type base layer 212. In addition, the n-type base layer 2
An n-type source layer 213 is formed on the surface of 12.
A p-type base layer 214 is embedded in the n-type base layer 212. Each p-type base layer 214 is electrically connected, and a base electrode 215 is provided in contact with the p-type base layer 214. A source electrode 216 is provided on the surface of the n-type source layer 213.
Further, on the n-type substrate 211, a drain electrode 217 is formed on the surface opposite to the n-type base layer 212.

【0213】次に、この半導体装置の動作を説明する。Next, the operation of this semiconductor device will be described.

【0214】いま、ベース電極215が0バイアスされ
た状態で、ソース電極216に対して正となる電圧がド
レイン電極217に印加されたとする。半導体装置は、
電子がn型ソース層213から各p型ベース層214の
間を通ってn型ドレイン層211に流れ、導通状態とな
る。
It is now assumed that a positive voltage with respect to the source electrode 216 is applied to the drain electrode 217 while the base electrode 215 is biased to 0. Semiconductor device
Electrons flow from the n-type source layer 213 between the p-type base layers 214 to the n-type drain layer 211, and become conductive.

【0215】ここで、ベース電極215を正バイアス状
態にすると、正孔がp型ベース層214からn型ベース
層212中に注入され、p型ベース層214の近傍で導
伝変調が起こり、半導体装置の抵抗が減少する。
Here, when the base electrode 215 is placed in a positive bias state, holes are injected from the p-type base layer 214 into the n-type base layer 212, and conduction modulation occurs near the p-type base layer 214, so that the semiconductor The resistance of the device is reduced.

【0216】一方、半導体装置のオフ状態、すなわちベ
ース電極215が負バイアスされた状態で、ソース電極
216に対して正となる電圧がドレイン電極217に印
加されたとする。ベース電極215が負バイアスされる
と、空乏層が各p型ベース層214からn型ベース層中
に広がり、これら空乏層同士が接触して電流経路が遮断
される。さらに、ドレイン電極217に向かって空乏層
が広がり、p型ベース層214直下に電界の最強点が発
生する。
On the other hand, it is assumed that a positive voltage with respect to the source electrode 216 is applied to the drain electrode 217 while the semiconductor device is in the off state, that is, the base electrode 215 is negatively biased. When the base electrode 215 is negatively biased, a depletion layer spreads from each p-type base layer 214 into the n-type base layer, these depletion layers contact each other, and the current path is cut off. Further, the depletion layer spreads toward the drain electrode 217, and the strongest point of the electric field occurs just below the p-type base layer 214.

【0217】さらに、ソース・ドレイン間電圧が上昇す
ると、空乏層がp型埋込み層220に到達し、このと
き、p型埋込み層220はパンチスルー状態となって電
位が固定される。またさらに、ソース−ドレイン間電圧
が上昇すると、空乏層は埋込み層220からドレイン電
極側に広がる。したがって、n型ベース層2内の電界最
強点の電界は固定されて上昇が阻止される。
Further, when the source-drain voltage rises, the depletion layer reaches the p-type buried layer 220, and at this time, the p-type buried layer 220 is in a punch-through state and the potential is fixed. Furthermore, when the source-drain voltage rises, the depletion layer spreads from the buried layer 220 to the drain electrode side. Therefore, the electric field at the strongest electric field in the n-type base layer 2 is fixed and prevented from rising.

【0218】p型埋込み層220とp型ベース層214
との間の距離と、n型ベース層212の不純物濃度と
を、電界最強点の電界がn型ベース層212の電界強度
の限界値を越えないように設計することにより、この半
導体装置の高耐圧化、低抵抗化を図ることができる。
P-type buried layer 220 and p-type base layer 214
And the impurity concentration of the n-type base layer 212 are designed such that the electric field at the strongest electric field does not exceed the limit value of the electric field strength of the n-type base layer 212. The breakdown voltage and the resistance can be reduced.

【0219】また、n型ベース層212内にp型埋込み
層220を複数積層することにより、更に高耐圧化、低
抵抗化を図ることができる。
Further, by stacking a plurality of p-type buried layers 220 in the n-type base layer 212, higher breakdown voltage and lower resistance can be achieved.

【0220】(第21の実施の形態)図47は本発明の
第21の実施の形態に係る半導体装置の構成を模式的に
示す断面図であり、図46と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。
(Twenty-first Embodiment) FIG. 47 is a sectional view schematically showing the structure of a semiconductor device according to a twenty-first embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. The detailed description is omitted, and only different parts will be described here.

【0221】すなわち、この半導体装置は、第20の実
施形態の半導体装置の変形構成であり、ターンオフの確
実性を向上させたものである。具体的にはn型ベース層
212の途中の深さまで達するトレンチ218を形成
し、その側壁および底面全面にp型ベース層214が形
成されている。
That is, this semiconductor device is a modified structure of the semiconductor device of the twentieth embodiment and has improved reliability of turn-off. Specifically, a trench 218 that reaches a depth in the middle of the n-type base layer 212 is formed, and a p-type base layer 214 is formed on the entire sidewall and bottom surface thereof.

【0222】これにより、ベース電極215が負バイア
スされたオフ状態のとき、破線で示すように、各々のp
型ベース層214から伸びる空乏層が接する部分が面状
になるので、電流経路を確実に遮断することができる。
As a result, when the base electrode 215 is in a negatively biased off state, as shown by a broken line, each p
Since the portion in contact with the depletion layer extending from the mold base layer 214 is planar, the current path can be reliably cut off.

【0223】(第22の実施の形態)図48は本発明の
第22の実施の形態に係る半導体装置の構成を模式的に
示す断面斜視図である。この半導体装置は、n型ドレイ
ン層としてのn型基板221上にn型ベース層222が
形成され、n型ベース層222内にはストライプ状のp
型埋込み層230が形成されている。また、n型ベース
層222内には、n型ベース層222の途中の深さまで
達する深さの複数のトレンチ224がストライプ状に形
成されている。トレンチ224内には絶縁膜225を介
してp型ポリシリコン電極226が埋め込み形成されて
いる。また、n型ベース層222の表面内には、トレン
チ224の上部に接するように、n型ソース層227が
選択的に形成されている。p型ポリシリコン電極226
およびn型ソース層227に接するようにソース電極2
28が形成されている。
(Twenty-second Embodiment) FIG. 48 is a sectional perspective view schematically showing the structure of a semiconductor device according to a twenty-second embodiment of the present invention. In this semiconductor device, an n-type base layer 222 is formed on an n-type substrate 221 as an n-type drain layer, and stripe-shaped p layers are formed in the n-type base layer 222.
A mold embedding layer 230 is formed. Further, in the n-type base layer 222, a plurality of trenches 224 having a depth reaching a depth in the middle of the n-type base layer 222 are formed in a stripe shape. A p-type polysilicon electrode 226 is embedded in the trench 224 with an insulating film 225 interposed therebetween. In addition, an n-type source layer 227 is selectively formed in the surface of the n-type base layer 222 so as to contact the upper portion of the trench 224. p-type polysilicon electrode 226
And the source electrode 2 in contact with the n-type source layer 227.
28 is formed.

【0224】また、n型ベース層222表面の、トレン
チ224の端部付近には、トレンチ224より深くp型
ベース層223が拡散形成されている。p型ベース層2
23の表面にはベース電極229が形成されている。ま
た、n型基板221には、n型ベース層222とは反対
側の表面上にドレイン電極231が形成されている。
Further, on the surface of the n-type base layer 222, a p-type base layer 223 is diffused and formed deeper than the trench 224 near the end of the trench 224. p-type base layer 2
A base electrode 229 is formed on the surface of 23. A drain electrode 231 is formed on the surface of the n-type substrate 221 opposite to the n-type base layer 222.

【0225】次に、この半導体装置の動作を説明する。Next, the operation of this semiconductor device will be described.

【0226】この素子のソース電極227に対して、ド
レイン電極231に正電圧が印加された状態で、ベース
電極229が正バイアスされると、正孔がp型ベース層
223からn型ベース層222に注入されると共に、絶
縁膜225に沿ってn型ソース層227に向かって流れ
込む。一方、電子は、流れ込んだ正孔の量に応じてn型
ソース層227からn型ベース層222中に注入され、
ソース・ドレイン間に印加された電圧に引かれて、ドレ
イン電極231に向かって流れる。よって、半導体装置
が導通状態となる。このとき、p型ベース層223から
正孔が注入されたことにより、n型ベース層22内で導
伝変調が起きるので、更に抵抗が減少する。
When the base electrode 229 is positively biased with a positive voltage applied to the drain electrode 231 with respect to the source electrode 227 of this element, holes are transferred from the p-type base layer 223 to the n-type base layer 222. While flowing into the n-type source layer 227 along the insulating film 225. On the other hand, electrons are injected from the n-type source layer 227 into the n-type base layer 222 according to the amount of holes that flow,
Due to the voltage applied between the source and drain, the current flows toward the drain electrode 231. Therefore, the semiconductor device becomes conductive. At this time, since holes are injected from the p-type base layer 223, conduction modulation occurs in the n-type base layer 22, further reducing the resistance.

【0227】この半導体装置のオフ状態、すなわちベー
ス電極229が0バイアス又は負バイアスされた状態
で、ソース電極228に対して正となる電圧がドレイン
電極231に印加されたとする。
It is assumed that a positive voltage with respect to the source electrode 228 is applied to the drain electrode 231 in the off state of the semiconductor device, that is, with the base electrode 229 biased to 0 or negative.

【0228】このとき、n型ベース層222とp型ポリ
シリコン電極226の拡散電位差により、トレンチ22
4から空乏層が広がり、空乏層同士が接触する。また、
p型ベース層223からも同時に空乏層が広がるので、
電流経路が遮断される。さらに、空乏層はドレイン電極
231側に向かって広がり、p型ベース電極232直下
に、電界の最強点が発生する。
At this time, due to the difference in diffusion potential between the n-type base layer 222 and the p-type polysilicon electrode 226, the trench 22 is formed.
The depletion layer spreads from 4, and the depletion layers contact each other. Also,
Since the depletion layer also spreads from the p-type base layer 223 at the same time,
The current path is cut off. Furthermore, the depletion layer expands toward the drain electrode 231 side, and the strongest point of the electric field occurs just below the p-type base electrode 232.

【0229】さらに、ソース・ドレイン間電圧の上昇に
比例し、空乏層がp型埋込み層230に到達し、このと
き、p型埋込み層230はパンチスルー状態となって電
位が固定される。さらに、ソース・ドレイン間電圧が上
昇すると、空乏層はp型埋込み層230からドレイン電
極231側に広がる。したがって電界最強点の電界は固
定されて上昇が阻止される。
Further, the depletion layer reaches the p-type buried layer 230 in proportion to the increase in the source-drain voltage, and at this time, the p-type buried layer 230 is in a punch-through state and the potential is fixed. Further, when the source-drain voltage rises, the depletion layer spreads from the p-type buried layer 230 to the drain electrode 231 side. Therefore, the electric field at the strongest point of the electric field is fixed and prevented from rising.

【0230】p型埋込み層230とp型ベース層223
の距離とn型ベース層222の不純物濃度を、電界最強
点の電界がn型ベース層222の電界強度の限界値を越
えないように設計することにより、この半導体装置の高
耐圧化、低抵抗化を図ることができる。また、n型ベー
ス層222内にp型埋込み層230を複数積層すること
により、更に高耐圧化、低抵抗化を図ることができる。
P-type buried layer 230 and p-type base layer 223
And the impurity concentration of the n-type base layer 222 are designed so that the electric field at the strongest electric field does not exceed the limit value of the electric field strength of the n-type base layer 222. Can be realized. Further, by stacking a plurality of p-type buried layers 230 in the n-type base layer 222, higher breakdown voltage and lower resistance can be achieved.

【0231】なお、第20ないし第22の実施の形態に
おいては各p型埋込み層220(,230)で分けられ
たn型ベース層212(,222)のうち、p型ベース
層213(,223)と隣接するn型ベース層21
2(,222)は濃度を薄くし且つ他のn型ベース層2
12(,222)に比べて厚さを厚くし、且つ分担電圧
を高くすることで、さらに低抵抗化、高耐圧化を図るこ
とができる。理由は、p型ベース層213(,223)
の付近は高注入状態となるので、高抵抗のn型ベース層
212(,222)でもオン状態の抵抗が低く抑制され
るため、p型ベース層213(,223)から離れたn
型ベース層212(,222)の分担電圧を低下させて
抵抗を下げた方が素子全体の抵抗が低下されるからであ
る。
In the twentieth to twenty-second embodiments, of the n-type base layers 212 (, 222) divided by the p-type buried layers 220 (, 230), the p-type base layers 213 (, 223) are included. ) Adjacent to the n-type base layer 21
2 (, 222) is a lighter concentration and the other n-type base layer 2
By making the thickness thicker than 12 (, 222) and increasing the shared voltage, it is possible to further reduce the resistance and the breakdown voltage. The reason is that the p-type base layer 213 (, 223)
Since the high-injection state is present in the vicinity of, the resistance in the on-state is suppressed to be low even in the high-resistance n-type base layer 212 (, 222).
This is because the resistance of the entire element is lowered by lowering the voltage shared by the mold base layers 212 (, 222) to lower the resistance.

【0232】次に、このときのp型埋込み層の具体的な
設計方法を、前述した図1を用いて説明する。
Next, a specific design method of the p-type buried layer at this time will be described with reference to FIG.

【0233】例えば製品仕様により、ソース電極22と
ドレイン電極12との間の耐圧BVと、ソース電極22
とドレイン電極12との間におけるp型埋込み層14,
16の層数Mとが決定されたとする。
Depending on the product specifications, for example, the breakdown voltage BV between the source electrode 22 and the drain electrode 12 and the source electrode 22
P-type buried layer 14 between the drain electrode 12 and the drain electrode 12,
It is assumed that the number of layers M of 16 is determined.

【0234】続いて、各p型埋込み層14,16により
(M+1)層に分割されたn型ベース層13,15,1
7のうち、ソース電極22側でp型ベース層18に接す
るn型ベース層17の分担する電圧V1 が決定される。
Subsequently, the n-type base layers 13, 15, 1 divided into (M + 1) layers by the p-type buried layers 14, 16 respectively.
Among them, the voltage V 1 shared by the n-type base layer 17 in contact with the p-type base layer 18 on the source electrode 22 side is determined.

【0235】具体的には、仮に前述した(1)式による
分担電圧Vsが算出され、この仮の分担電圧Vs以上と
なる値に、分担電圧V1 が次の(10)式の通りに決定
される。
More specifically, the sharing voltage Vs is temporarily calculated by the above-mentioned equation (1), and the sharing voltage V 1 is determined to be a value equal to or higher than the provisional sharing voltage Vs according to the following equation (10). To be done.

【0236】 V1 ≧Vs …(10) 同様に、分担電圧V2 が次の(10a)式のように得ら
れる。
V 1 ≧ Vs (10) Similarly, the shared voltage V 2 is obtained by the following equation (10a).

【0237】 V2 ≧Vs …(10a) 但し、V2 は、p型埋込み層14,16により(M+
1)層に分割されたn型ベース層13,15,17のう
ち、n型ドレイン層11に接するn型ベース層13の分
担する電圧である。
V 2 ≧ Vs (10a) However, V 2 is (M +) due to the p-type buried layers 14 and 16.
The voltage is shared by the n-type base layer 13 in contact with the n-type drain layer 11 among the n-type base layers 13, 15, and 17 divided into 1) layers.

【0238】また、以上の決定内容に基づいて、他の部
分の分担電圧Vsが次の(11)式により得られる。な
お、ここで決定したVsも上記(10)式,(10a)
式を満たすのはいうまでもない。
Further, the shared voltage Vs of other portions is obtained by the following equation (11) based on the above determination contents. Note that the Vs determined here is also the above equation (10), (10a)
It goes without saying that the formula is satisfied.

【0239】 Vs=(BV−V1 −V2 )/(M−1)[V] …(11) 但し、Vsは、p型埋込み層14,16により(M+
1)層に分割されたn型ベース層13,15,17のう
ち、p型ベース層18及びn型(又はp型)ドレイン層
11の双方に接しない(M−1)層のn型ベース層15
の分担する電圧である。
Vs = (BV−V 1 −V 2 ) / (M−1) [V] (11) However, Vs is (M +) due to the p-type buried layers 14 and 16.
1) Of the n-type base layers 13, 15, 17 divided into layers, an (M-1) -layer n-type base that is not in contact with both the p-type base layer 18 and the n-type (or p-type) drain layer 11 Layer 15
Is the voltage shared by

【0240】V2 は、p型埋込み層14,16により
(M+1)層に分割されたn型ベース層13,15,1
7のうち、n型ドレイン層11に接するn型ベース層1
3の分担する電圧である。
V 2 is an n-type base layer 13, 15, 1 divided into (M + 1) layers by the p-type buried layers 14, 16.
N-type base layer 1 in contact with n-type drain layer 11
It is a voltage shared by three.

【0241】以下、前述同様に、分担電圧V1 のn型ベ
ース層17における不純物濃度N1と厚さW1 とが次の
(12)式及び(13)式に示すように得られる。
Thereafter, similarly to the above, the impurity concentration N 1 and the thickness W 1 in the n-type base layer 17 having the shared voltage V 1 are obtained as shown in the following equations (12) and (13).

【0242】 N1 <1.897 ×1018×V1 -1.35 [cm-3] …(12) W1 <1.1247×1010×N1 -0.85 [cm] …(13) また同様に、分担電圧V2 のn型ベース層13における
不純物濃度N2 と厚さW2 とが次の(14)式及び(1
5)式に示すように得られる。
N 1 <1.897 × 10 18 × V 1 -1.35 [cm −3 ] (12) W 1 <1.1247 × 10 10 × N 1 -0.85 [cm] (13) Similarly, , The impurity concentration N 2 and the thickness W 2 in the n-type base layer 13 having the sharing voltage V 2 are expressed by the following equation (14) and (1)
It is obtained as shown in the equation (5).

【0243】 N2 <1.897 ×1018×V2 -1.35 [cm-3] …(14) W2 <1.1247×1010×N2 -0.85 [cm] …(15) なお、式(15)は一例であり、厚さW2 は、任意に設
定可能であって式(15)に制限されない。
N 2 <1.897 × 10 18 × V 2 −1.35 [cm −3 ] (14) W 2 <1.1247 × 10 10 × N 2 −0.85 [cm] (15) where (15) is an example, and the thickness W 2 can be set arbitrarily and is not limited to the expression (15).

【0244】また同様に、分担電圧Vsのn型ベース層
15における不純物濃度Nsと厚さWsとが次の(1
6)式及び(17)式に示すように得られる。
Similarly, the impurity concentration Ns and the thickness Ws in the n-type base layer 15 having the shared voltage Vs are as follows (1)
It is obtained as shown in the equations (6) and (17).

【0245】 Ns<1.897 ×1018×Vs-1.35 [cm-3] …(16) Ws<1.1247×1010×Ns-0.85 [cm] …(17) 以上のように各n型ベース層13,15,17に異なる
電圧を分担させることもできる。また、(10)式〜
(17)式に示すように設計条件を明確化しているの
で、確実に動作する素子を再現性よく形成することがで
きる。さらに、これら(10)式〜(17)式に示す設
計条件は、プレーナ構造やトレンチ構造あるいは縦型、
横型などの素子構造を問わず、前述した各実施形態に適
用可能である。
Ns <1.897 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ] (16) Ws <1.1247 × 10 10 × Ns −0.85 [cm] (17) As described above, each n-type Different voltages may be shared by the base layers 13, 15, and 17. Also, equation (10)
Since the design conditions are clarified as shown in the equation (17), it is possible to form the element that operates reliably with good reproducibility. Furthermore, the design conditions shown in these equations (10) to (17) are as follows:
The invention can be applied to each of the above-described embodiments regardless of a lateral type or the like.

【0246】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。
Besides, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

【0247】[0247]

【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、オフ状態の際に、印加電圧の増加に比例して空乏
層が第1導電型半導体層中を第2の主電極側から第1の
主電極側に広がり、この空乏層が第2導電型埋込み層に
到達したとき、パンチスルー現象により、第2導電型埋
込み層が当該空乏層中の電界強度を固定してその上昇を
抑止するので、このときの電界強度の最大値を越える電
界強度の限界値をもつ範囲で第1導電型半導体層の不純
物濃度を増加させてオン抵抗を低下させることにより、
高耐圧であってもオン状態での電圧降下を低下できる
型の半導体装置を提供できる。
As described above, according to the first aspect of the invention, in the off state, the depletion layer is proportional to the increase of the applied voltage in the first conductivity type semiconductor layer in the second main electrode side. When the depletion layer reaches the second conductivity type buried layer, the second conductivity type buried layer fixes the electric field strength in the depletion layer and raises it. Therefore, by increasing the impurity concentration of the first conductivity type semiconductor layer and reducing the on-resistance in a range having a limit value of the electric field strength exceeding the maximum value of the electric field strength at this time,
Vertical that can reduce the voltage drop in the ON state even with high withstand voltage
Type semiconductor device can be provided.

【0248】また、請求項2の発明によれば、請求項1
と同様の効果に加え、電流制御構造により、第1の主電
極から第2の主電極へ流れる電流を制御できる縦型の
導体装置を提供できる。
According to the invention of claim 2, claim 1
In addition to the effect similar to the above, it is possible to provide a vertical semiconductor device capable of controlling the current flowing from the first main electrode to the second main electrode by the current control structure.

【0249】さらに、請求項3の発明によれば、オフ状
態の際に、印加電圧の増加に比例して空乏層が第2導電
型ベース層からドレイン電極側に広がり、この空乏層が
第2導電型埋込み層に到達したとき、パンチスルー現象
により、第2導電型埋込み層が当該空乏層中の電界強度
を固定してその上昇を抑止するので、このときの電界強
度の最大値を越える電界強度の限界値をもつ範囲で第1
導電型半導体層の不純物濃度を増加させてオン抵抗を低
下させることにより、高耐圧であってもオン状態での電
圧降下を低下できる縦型の半導体装置を提供できる。
Further, according to the invention of claim 3, in the off state, the depletion layer spreads from the second conductivity type base layer to the drain electrode side in proportion to the increase of the applied voltage, and the depletion layer becomes the second depletion layer. When reaching the conductivity type buried layer, the second conductivity type buried layer fixes the electric field strength in the depletion layer and suppresses its rise due to the punch-through phenomenon. First in the range with a limit value of strength
By increasing the impurity concentration of the conductive type semiconductor layer to reduce the on-resistance, it is possible to provide a vertical semiconductor device capable of reducing the voltage drop in the on-state even with a high breakdown voltage.

【0250】また、請求項4の発明によれば、ゲート絶
縁膜とゲート電極とが第2導電型ベース層を貫通し、第
1導電型半導体層の途中の深さまで達する溝内に形成さ
れているので、請求項3と同様の効果を奏するトレンチ
構造の半導体装置を提供できる。
Further, according to the invention of claim 4, the gate insulating film and the gate electrode are formed in the trench penetrating the second conductivity type base layer and reaching the depth of the middle of the first conductivity type semiconductor layer. Therefore, it is possible to provide the semiconductor device having the trench structure, which has the same effect as the third aspect.

【0251】さらに、請求項5の発明によれば、請求項
1乃至請求項3のいずれかの効果に加え、第2導電型埋
込み層がメッシュ形状を有しているため、ストライプ形
状に比べて容易に高耐圧化できる半導体装置を提供でき
る。
Further, according to the invention of claim 5, in addition to the effect of any one of claims 1 to 3, since the second conductivity type buried layer has a mesh shape, it has a mesh shape as compared with the stripe shape. It is possible to provide a semiconductor device whose breakdown voltage can be easily increased.

【0252】また、請求項6の発明によれば、第2導電
型埋込み層がストライプ形状を有しているため、請求項
1乃至請求項3のいずれかと同様の作用を奏する半導体
装置を提供できる。さらに、請求項7の発明によれば、
第2導電型埋込み層がドット形状を有することにより、
請求項1乃至請求項3のいずれかの効果に加え、素子の
終端部にてガードリングと同様に作用するため、プレー
ナ構造の場合、高耐圧の半導体装置を形成できる。ま
た、請求項8の発明によれば、請求項7の効果に加え、
第2導電型埋込み層としては、ドット形状を有する各ド
ットが1行毎に半間隔ずれ、互いに隣り合う行及び列の
ドットと等間隔に配置されたので、高密度なドットパタ
ーンを形成でき、耐圧的に有利な半導体装置を提供でき
る。
Further, according to the invention of claim 6, since the second conductivity type buried layer has a stripe shape, it is possible to provide a semiconductor device having the same effect as that of any one of claims 1 to 3. . Further, according to the invention of claim 7,
Since the second conductivity type buried layer has a dot shape,
In addition to the effect of any one of claims 1 to 3,
Since it acts like a guard ring at the end, play
In the case of the trench structure, a high breakdown voltage semiconductor device can be formed. Well
According to the invention of claim 8, in addition to the effect of claim 7,
As the second conductivity type buried layer, each dot-shaped buried layer is formed.
Of rows and columns that are half-spaced apart from each other
Since it is arranged at equal intervals with the dots, it has a high-density dot pattern.
It is possible to provide a semiconductor device that is advantageous in pressure resistance.
It

【0253】さらに、請求項の発明によれば、請求項
3の効果に加え、高耐圧であっても、オン状態での電圧
降下を低下できるMOSFET等の半導体装置を提供で
きる。
Further, according to the invention of claim 9 , in addition to the effect of claim 3, it is possible to provide a semiconductor device such as a MOSFET capable of reducing the voltage drop in the ON state even with a high breakdown voltage.

【0254】また、請求項10の発明によれば、請求項
3の効果に加え、ドレイン電極側に第2導電型ドレイン
層を有するバイポーラ素子であっても、前述同様に、高
耐圧であっても、オン状態での電圧降下を低下できるI
GBT等の半導体装置を提供できる。
According to the invention of claim 10 , in addition to the effect of claim 3, even a bipolar element having a second conductivity type drain layer on the drain electrode side has a high breakdown voltage as described above. Can reduce the voltage drop in the ON state
A semiconductor device such as a GBT can be provided.

【0255】さらに、請求項11の発明によれば、第2
導電型埋込み層が、制御電極とは異なる電位であり、電
位的に浮いた状態であるので、請求項2と同様の効果を
奏する半導体装置を提供できる。
Further, according to the invention of claim 11 , the second
Since the conductivity type buried layer has a potential different from that of the control electrode and is in a state of floating potential, it is possible to provide a semiconductor device having the same effect as that of the second aspect.

【0256】また、請求項12,17,18の発明によ
れば、第1の主電極と第2の主電極との間の耐圧BV
と、第1の主電極と第2の主電極との間における第2導
電型埋込み層の層数Mと、これら第2導電型埋込み層に
より(M+1)層に分割された第1導電型半導体層のう
ち、第1の主電極に最も近い第1導電型半導体層の分担
する電圧V1 と、第1の主電極に最も近い第1導電型半
導体層の不純物濃度N1と、第1の主電極に最も近い第
1導電型半導体層の厚さW1 と、各第2導電型埋込み層
により(M+1)層に分割された第1導電型半導体層の
うち、第2の主電極に最も近い第1導電型半導体層の分
担する電圧V2 と、第2の主電極に最も近い第1導電型
半導体層の不純物濃度N2 と、各第2導電型埋込み層に
より(M+1)層に分割された第1導電型半導体層のう
ち、第1の主電極及び第2の主電極から離れた (M−
1)層の第1導電型半導体層の分担する電圧Vsと、
(M−1)層の第1導電型半導体層の不純物濃度Ns
と、(M−1)層の第1導電型半導体層の厚さWsとの
夫々の設計条件を所定の式にて明確化しているので、請
求項1又は請求項2の効果に加え、確実に動作する素子
を再現性よく形成できる半導体装置を提供できる。
According to the twelfth , seventeenth and eighteenth aspects of the invention, the breakdown voltage BV between the first main electrode and the second main electrode is BV.
And the number M of the second conductivity type buried layers between the first main electrode and the second main electrode, and the first conductivity type semiconductor divided into (M + 1) layers by these second conductivity type buried layers. Among the layers, the voltage V 1 shared by the first conductivity type semiconductor layer closest to the first main electrode, the impurity concentration N 1 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the first main electrode, and the first The thickness W 1 of the first-conductivity-type semiconductor layer closest to the main electrode and the first main-conductivity-type semiconductor layer divided into (M + 1) layers by the respective second-conductivity-type buried layers are the closest to the second main electrode. The voltage is divided into (M + 1) layers by the voltage V 2 shared by the nearby first conductivity type semiconductor layer, the impurity concentration N 2 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the second main electrode, and each second conductivity type buried layer. Of the first conductive type semiconductor layer separated from the first main electrode and the second main electrode (M−
Voltage Vs shared by the first conductivity type semiconductor layer of layer 1),
Impurity concentration Ns of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer
And the thickness Ws of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer are clarified by predetermined formulas, so that in addition to the effect of claim 1 or claim 2, It is possible to provide a semiconductor device capable of forming an element that operates in good condition with good reproducibility.

【0257】さらに、請求項13,19の発明によれ
ば、ソース電極とドレイン電極との間の耐圧BVと、ソ
ース電極とドレイン電極との間における第2導電型埋込
み層の層数Mと、これら第2導電型埋込み層により(M
+1)層に分割された第1導電型半導体層のうち、第2
導電型ベース層に接する第1導電型半導体層の分担する
電圧V1 と、第2導電型ベース層に接する第1導電型半
導体層の不純物濃度N1と、第2導電型ベース層に接す
る第1導電型半導体層の厚さW1 と、各第2導電型埋込
み層により(M+1)層に分割された第1導電型半導体
層のうち、ドレイン層に接する第1導電型半導体層の分
担する電圧V2 と、ドレイン層に接する第1導電型半導
体層の不純物濃度N2 と、各第2導電型埋込み層により
(M+1)層に分割された第1導電型半導体層のうち、
第2導電型ベース層及びドレイン層の双方に接しない
(M−1)層の第1導電型半導体層の分担する電圧Vs
と、(M−1)層の第1導電型半導体層の不純物濃度N
sと、(M−1)層の第1導電型半導体層の厚さWsと
の夫々の設計条件を所定の式にて明確化しているので、
請求項3の効果に加え、確実に動作する素子を再現性よ
く形成できる半導体装置を提供できる。
According to the thirteenth and nineteenth aspects of the invention, the breakdown voltage BV between the source electrode and the drain electrode, the number M of the buried layers of the second conductivity type between the source electrode and the drain electrode, By these second conductive type buried layers (M
The second of the first conductivity type semiconductor layers divided into +1) layers
The voltage V 1 shared by the first conductive type semiconductor layer in contact with the conductive type base layer, the impurity concentration N 1 of the first conductive type semiconductor layer in contact with the second conductive type base layer, and the first conductive type semiconductor layer in contact with the second conductive type base layer. The thickness W 1 of the first conductivity type semiconductor layer and the first conductivity type semiconductor layer in contact with the drain layer among the first conductivity type semiconductor layers divided into (M + 1) layers by the respective second conductivity type buried layers are shared. Of the voltage V 2 , the impurity concentration N 2 of the first conductivity type semiconductor layer in contact with the drain layer, and the first conductivity type semiconductor layer divided into (M + 1) layers by each second conductivity type buried layer,
The voltage Vs shared by the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer that is not in contact with both the second conductivity type base layer and the drain layer.
And the impurity concentration N of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer
Since the respective design conditions of s and the thickness Ws of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer are clarified by predetermined formulas,
In addition to the effect of the third aspect, it is possible to provide a semiconductor device in which an element that operates reliably can be formed with good reproducibility.

【0258】また、請求項14の発明によれば、第2導
電型埋込み層を取り囲むように略方形状に形成された
込み第2導電型ガードリング領域を備えた終端構造なの
で、請求項1乃至請求項3のいずれかの効果に加え、各
埋込み第2導電型ガードリング領域により、半導体装置
終端部における等電位線の間隔を広げて電界集中を緩和
すると共に、半導体装置終端部の耐圧劣化を阻止できる
半導体装置を提供できる。
[0258] According to the invention of claim 14, buried formed Ryakukata shape so as to surround the second conductivity type buried layer
In addition to the effect of any one of claims 1 to 3, since the termination structure is provided with the embedded second conductivity type guard ring region,
By the buried second conductivity type guard ring region, it is possible to provide a semiconductor device in which the interval between equipotential lines in the end portion of the semiconductor device is widened to reduce electric field concentration and prevent breakdown of breakdown voltage of the end portion of the semiconductor device.

【0259】さらに、請求項15の発明によれば、第2
導電型埋込み層を取り囲むように略方形状に形成され、
第2導電型埋込み層のキャリア密度よりも低いキャリア
密度を有する埋込み第2導電型リサーフ領域を備えたの
で、請求項1乃至請求項3のいずれかと同様の効果を奏
する半導体装置を提供できる。
Further, according to the invention of claim 15, the second
Formed in a substantially rectangular shape so as to surround the conductive type buried layer,
Since the buried second conductivity type RESURF region having a carrier density lower than the carrier density of the second conductivity type buried layer is provided, it is possible to provide a semiconductor device having the same effect as that of any one of claims 1 to 3.

【0260】また、請求項16の発明によれば、請求項
1乃至請求項3のいずれかの効果に加え、第1導電型半
導体層の終端部が、傾斜を有するベベル構造に形成され
たことにより、pn接合終端の電界強度を緩和するベベ
ル構造の利点を奏する半導体装置を提供できる。
According to the sixteenth aspect of the invention, in addition to the effect of any one of the first to third aspects, the terminal end portion of the first conductivity type semiconductor layer is formed in a bevel structure having an inclination. As a result, it is possible to provide a semiconductor device having the advantages of the bevel structure for relaxing the electric field strength at the pn junction termination.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るMOSFET
の構成を示す模式図。
FIG. 1 is a MOSFET according to a first embodiment of the present invention.
FIG.

【図2】同実施の形態におけるp型埋込み層の寸法を説
明するための模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the dimensions of a p-type buried layer in the same embodiment.

【図3】図3は同実施の形態におけるMOSFETの作
用を説明するための図。
FIG. 3 is a view for explaining the operation of the MOSFET in the same embodiment.

【図4】同実施の形態における電界強度分布の2次元数
値計算による算出結果を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a calculation result of a field intensity distribution by two-dimensional numerical calculation in the same embodiment.

【図5】図5は同実施の形態におけるMOSFETと従
来のMOSFETとを比較説明するための模式図。
FIG. 5 is a schematic diagram for comparatively explaining the MOSFET in the same embodiment and a conventional MOSFET.

【図6】同実施の形態における分担電圧Vsからキャリ
ア密度Nsを決定するための図。
FIG. 6 is a diagram for determining a carrier density Ns from a shared voltage Vs in the same embodiment.

【図7】同実施の形態におけるキャリア密度Nsから厚
さWsを決定するための図。
FIG. 7 is a diagram for determining the thickness Ws from the carrier density Ns in the same embodiment.

【図8】同実施の形態におけるMOSFETの等価回路
を説明するための模式図。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an equivalent circuit of the MOSFET in the same embodiment.

【図9】同実施の形態におけるMOSFETにおけるオ
ン抵抗と耐圧の関係を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between on-resistance and breakdown voltage in the MOSFET according to the same embodiment.

【図10】本発明に係るMOSFETにて理論的に可能
なオン抵抗と耐圧の関係を示す図。
FIG. 10 is a view showing a theoretically possible relationship between on-resistance and breakdown voltage in the MOSFET according to the present invention.

【図11】図11は本発明の第2の実施の形態に係るM
OSFETのp型埋込み層の構成を示す模式図並びに図
1に示すp型埋込み層の拡大図。
FIG. 11 is an M according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of a p-type buried layer of OSFET and an enlarged view of the p-type buried layer shown in FIG. 1.

【図12】本発明の第3の実施の形態に係るショットキ
ーバリアダイオードの構成を示す模式図。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a Schottky barrier diode according to a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4の実施の形態に係るショットキ
ーバリアダイオードの構成を示す模式図。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration of a Schottky barrier diode according to a fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第5の実施の形態に係るIGBTの
構成を示す模式図。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration of an IGBT according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第6の実施の形態に係るIGBTの
構成を示す模式図。
FIG. 15 is a schematic diagram showing a configuration of an IGBT according to a sixth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第7の実施の形態に係るIGBTの
構成を示す模式図。
FIG. 16 is a schematic diagram showing a configuration of an IGBT according to a seventh embodiment of the present invention.

【図17】本発明に係る半導体装置の形成方法を説明す
るための工程断面図。
FIG. 17 is a process sectional view for explaining the method for forming the semiconductor device according to the invention.

【図18】本発明に係る半導体装置の形成方法を説明す
るための工程断面図。
FIG. 18 is a process sectional view for explaining the method for forming the semiconductor device according to the invention.

【図19】本発明に係る半導体装置の形成方法を説明す
るための工程断面図。
FIG. 19 is a process sectional view for explaining the method for forming the semiconductor device according to the invention.

【図20】本発明に係る半導体装置の形成方法を説明す
るための工程断面図。
FIG. 20 is a process sectional view for explaining the method for forming the semiconductor device according to the invention.

【図21】本発明に係る半導体装置の形成方法を説明す
るための模式図。
FIG. 21 is a schematic diagram for explaining a method for forming a semiconductor device according to the present invention.

【図22】本発明に係るストライプ形状のp型埋込み層
を形成するためのマスクパターンを示す平面図。
FIG. 22 is a plan view showing a mask pattern for forming a stripe-shaped p-type buried layer according to the present invention.

【図23】本発明に係る図16の変形パターンを示す平
面図。
FIG. 23 is a plan view showing a modification pattern of FIG. 16 according to the present invention.

【図24】本発明に係るメッシュ形状のp型埋込み層を
形成するためのマスクパターンを示す平面図。
FIG. 24 is a plan view showing a mask pattern for forming a mesh-shaped p-type buried layer according to the present invention.

【図25】本発明に係るメッシュ形状のp型埋込み層を
形成するためのマスクパターンを示す平面図。
FIG. 25 is a plan view showing a mask pattern for forming a mesh-shaped p-type buried layer according to the present invention.

【図26】本発明に係るドット状のp型埋込み層を形成
するためのマスクパターンを示す平面図。
FIG. 26 is a plan view showing a mask pattern for forming a dot-shaped p-type buried layer according to the present invention.

【図27】本発明に係る図26の変形パターンを示す平
面図。
FIG. 27 is a plan view showing a modified pattern of FIG. 26 according to the present invention.

【図28】本発明に係るストライプ形状で位置合せの不
要なp型埋込み層のマスクパターンを示す平面図。
FIG. 28 is a plan view showing a mask pattern of a p-type buried layer which is stripe-shaped and does not require alignment according to the present invention.

【図29】本発明に係る図28の変形パターンを示す平
面図。
FIG. 29 is a plan view showing a modification pattern of FIG. 28 according to the present invention.

【図30】本発明に係る図22のXXXV−XXXV線矢視断面
図、
30 is a sectional view taken along the line XXXV-XXXV of FIG. 22 according to the present invention,

【図31】本発明の第8の実施の形態に係るMOSFE
Tの終端構造を示す模式図。
FIG. 31 is a MOSFE according to an eighth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the termination structure of T.

【図32】本発明の第9の実施の形態に係るMOSFE
Tの終端構造を示す模式図。
FIG. 32 is a MOSFE according to a ninth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the termination structure of T.

【図33】本発明の第10の実施の形態に係るMOSF
ETの終端構造を示す模式図。
FIG. 33 is a MOSF according to the tenth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the termination structure of ET.

【図34】本発明の第11の実施の形態に係るMOSF
ETの終端構造を示す模式図。
FIG. 34 is a MOSF according to an eleventh embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the termination structure of ET.

【図35】本発明の第12の実施の形態に係るMOSF
ETの構成を示す模式図。
FIG. 35 is a MOSF according to a twelfth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the structure of ET.

【図36】同実施の形態におけるMOSFETの平面
図。
FIG. 36 is a plan view of the MOSFET according to the same embodiment.

【図37】同実施の形態におけるMOSFETの変形構
成を示す平面図。
FIG. 37 is a plan view showing a modified configuration of the MOSFET according to the same embodiment.

【図38】本発明の第13の実施の形態に係るMOSF
ETの構成を示す模式図。
FIG. 38 is a MOSF according to the thirteenth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the structure of ET.

【図39】本発明の第14の実施の形態に係るMOSF
ETの構成を示す模式図。
FIG. 39 is a MOSF according to the fourteenth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the structure of ET.

【図40】本発明の第15の実施の形態に係るMOSF
ETの構成を示す模式図。
FIG. 40 is a MOSF according to the fifteenth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the structure of ET.

【図41】同実施の形態における図40のXLVI−XLVI線
矢視断面図。
FIG. 41 is a cross-sectional view taken along the line XLVI-XLVI of FIG. 40 in the embodiment.

【図42】本発明の第16の実施の形態に係るMOSF
ETの構成を示す模式図。
FIG. 42 is a MOSF according to the 16th embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the structure of ET.

【図43】本発明の第17の実施の形態に係るMOSF
ETの構成を示す模式図。
FIG. 43 is a MOSF according to a seventeenth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the structure of ET.

【図44】本発明の第18の実施の形態に係るMOSF
ETの構成を示す模式図。
FIG. 44 is a MOSF according to the eighteenth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the structure of ET.

【図45】本発明の第19の実施の形態に係るMOSF
ETの構成を示す模式図。
FIG. 45 is a MOSF according to the nineteenth embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the structure of ET.

【図46】本発明の第20の実施の形態に係る半導体装
置の構成を示す模式図。
FIG. 46 is a schematic diagram showing the structure of a semiconductor device according to a twentieth embodiment of the present invention.

【図47】本発明の第21の実施の形態に係る半導体装
置の構成を示す模式図。
FIG. 47 is a schematic diagram showing the structure of a semiconductor device according to a twenty-first embodiment of the present invention.

【図48】本発明の第22の実施の形態に係る半導体装
置の構成を模式的に示す断面斜視図。
FIG. 48 is a sectional perspective view schematically showing the configuration of a semiconductor device according to a twenty-second embodiment of the present invention.

【図49】従来のMOSFETの構成を示す模式図。FIG. 49 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional MOSFET.

【図50】従来のMOSFETにおけるオン抵抗と耐圧
の関係を示す図。
FIG. 50 is a diagram showing the relationship between on-resistance and breakdown voltage in a conventional MOSFET.

【図51】従来のバイポーラトランジスタの構成を模式
的に示す断面図。
FIG. 51 is a sectional view schematically showing the configuration of a conventional bipolar transistor.

【図52】従来のIGBTの構成を模式的に示す断面
図。
FIG. 52 is a sectional view schematically showing the configuration of a conventional IGBT.

【図53】従来のMOSFET及びIGBTにおけるオ
ン状態での電圧降下と電流との関係を示す図。
FIG. 53 is a diagram showing a relationship between a voltage drop and a current in an ON state of a conventional MOSFET and IGBT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,31,61,67,68,201,211,22
1…n型基板 12,42,111,131,209,217,231
…ドレイン電極 13,15,17,32,321 〜323 ,34,4
4,441 〜444 ,46,62,66,202,21
2,222…n型ベース層 14,14a,16,16a,33,331 〜333
45,451 〜454,104,112,127,14
4,210,230…p型埋込み層 18,48,106,124,203,214…p型ベ
ース層 19,49,107,126,207,213,227
…n型ソース層 20,50…Si酸化膜 21,51,110,130,206…ゲート電極 22,52,108,128,208,216,228
…ソース電極 35…ショットキー電極 36…オーミック電極 41…p型基板 43…n型バッファ層 47,47a…n+ 型層 63…マスク 64…イオン 65…イオン注入層 71…枠部 72,81…ストライプ部 73…中心部 74…ゲート電極パッド 75…領域 76,82…接続部 77…メッシュ部 78…ドット 83…方形部 91…埋込みガードリング 92…等電位線 93…埋込みリサーフ 101,121…基板 102…n- 型層 103,123…n型オフセット層 105,125…n型ドレイン層 109,129…酸化膜 122…埋込み酸化膜 141,225…絶縁膜 142…コンタクトホール 143…等電位電極 145…p型接続層 146,147…SIPOS部 204,218,224…トレンチ 205…ゲート絶縁膜 215,229…ベース電極 226…p型ポリシリコン電極 BV…耐圧 Vs,V1 ,V2 …(分担)電圧 Ns,N1 ,N2 …不純物濃度 Ws,W1 ,W2 …厚さ t…厚さ W…形成間隔 M…層数
11, 31, 61, 67, 68, 201, 211, 22
1 ... N-type substrate 12, 42, 111, 131, 209, 217, 231
... Drain electrodes 13, 15, 17, 32, 32 1 to 32 3 , 34, 4
4,44 1 to 44 4 , 46, 62, 66, 202, 21
2,222 ... n-type base layer 14,14a, 16,16a, 33,33 1 ~33 3 ,
45, 45 1-45 4, 104,112,127,14
4, 210, 230 ... P-type buried layers 18, 48, 106, 124, 203, 214 ... P-type base layers 19, 49, 107, 126, 207, 213, 227
... n-type source layers 20, 50 ... Si oxide films 21, 51, 110, 130, 206 ... Gate electrodes 22, 52, 108, 128, 208, 216, 228
Source electrode 35 Schottky electrode 36 Ohmic electrode 41 p type substrate 43 n type buffer layers 47, 47a n + type layer 63 mask 64 ion 65 ion implantation layer 71 frame 72, 81 Stripe portion 73 ... Central portion 74 ... Gate electrode pad 75 ... Region 76, 82 ... Connection portion 77 ... Mesh portion 78 ... Dot 83 ... Square portion 91 ... Embedded guard ring 92 ... Equipotential line 93 ... Embedded RESURF 101, 121 ... Substrate 102 ... N- type layers 103, 123 ... N type offset layers 105, 125 ... N type drain layers 109, 129 ... Oxide film 122 ... Buried oxide films 141, 225 ... Insulating film 142 ... Contact hole 143 ... Equipotential electrode 145 ... p-type connection layers 146, 147 ... SIPOS portions 204, 218, 224 ... Trench 205 ... Gate insulating films 215, 229 ... Source electrode 226 ... p-type polysilicon electrode BV ... withstand voltage Vs, V 1, V 2 ... ( shared) voltage Ns, N 1, N 2 ... impurity concentration Ws, W 1, W 2 ... thickness t ... thickness W ... Forming interval M ... Number of layers

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−7154(JP,A) 特開 平5−82792(JP,A) 特開 平7−130996(JP,A) 特開 平4−332173(JP,A) 特開 平6−334188(JP,A) 特開 昭64−11367(JP,A) 特開 昭55−98872(JP,A) 実開 昭54−108660(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 29/06 H01L 29/47 H01L 29/73 - 29/735 H01L 29/74 - 29/747 H01L 29/80 - 29/812 H01L 29/872 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-7-7154 (JP, A) JP-A-5-82792 (JP, A) JP-A-7-130996 (JP, A) JP-A-4- 332173 (JP, A) JP-A-6-334188 (JP, A) JP-A-64-11367 (JP, A) JP-A-55-98872 (JP, A) Actually developed JP-A-54-108660 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 29/06 H01L 29/47 H01L 29/73-29/735 H01L 29/74-29/747 H01L 29/80-29 / 812 H01L 29/872

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の主電極と、 第2の主電極と、 前記第1の主電極と前記第2の主電極との間に介在して
設けられた高抵抗の第1導電型半導体層と、 前記第1の主電極と第2の主電極とを結ぶ方向とは略直
交する層であって、電流経路となる複数の間隙を有し、
前記第1の主電極付近から伸びる空乏層が達したときに
パンチスルー状態となって半導体装置本体のどの電極と
も異なる電位となる、前記第1導電型半導体層中に選択
的に形成された第2導電型埋込み層とを備えたことを特
徴とする縦型の半導体装置。
1. A high-resistance first conductivity type semiconductor provided between a first main electrode, a second main electrode, and the first main electrode and the second main electrode. A layer and a layer that is substantially orthogonal to the direction connecting the first main electrode and the second main electrode, and has a plurality of gaps that serve as current paths,
When the depletion layer extending from the vicinity of the first main electrode reaches
A vertical type having a second-conductivity-type buried layer selectively formed in the first-conductivity-type semiconductor layer, which has a potential different from that of any electrode of the semiconductor device body in a punch-through state. semiconductor device.
【請求項2】第1の主電極と、 第2の主電極と、 前記第1の主電極と前記第2の主電極との間に介在して
設けられた高抵抗の第1導電型半導体層と、 前記第1導電型半導体層に接して設けられ、前記第1の
主電極から前記第2の主電極へ流れる電流を制御するた
めの制御電極を有する電流制御構造と、 前記第1の主電極と前記第2の主電極とを結ぶ方向とは
略直交する層であって、前記第1導電型半導体層中に選
択的に形成され、前記第1の主電極付近から伸びる空乏
層が達したときにパンチスルー状態となって電位固定さ
れる第2導電型埋込み層とを備えたことを特徴とする
型の半導体装置。
2. A high-resistance first conductivity type semiconductor provided between a first main electrode, a second main electrode, and the first main electrode and the second main electrode. A current control structure that has a layer and a control electrode that is provided in contact with the first conductivity type semiconductor layer and that controls a current flowing from the first main electrode to the second main electrode; A depletion layer that is substantially perpendicular to the direction connecting the main electrode and the second main electrode, is selectively formed in the first-conductivity-type semiconductor layer, and extends from the vicinity of the first main electrode.
When the layer reaches the punch-through state, the potential is fixed.
Vertical, characterized in that a second conductivity type buried layer
Type semiconductor device.
【請求項3】ドレイン層と、 このドレイン層の表面上に形成されたドレイン電極と、 前記ドレイン層における前記ドレイン電極とは反対側の
面に形成された高抵抗の第1導電型半導体層と、 この第1導電型半導体層の前記ドレイン層を形成した側
とは反対側の表面上に選択的に形成された第2導電型ベ
ース層と、 この第2導電型ベース層の表面に選択的に形成された第
1導電型ソース層と、 この第1導電型ソース層と前記第2導電型ベース層とに
形成されたソース電極と、 前記第1導電型ソース層と前記第2導電型ベース層と前
記第1導電型半導体層とにゲート絶縁膜を介して接する
ゲート電極と、 前記ドレイン電極と前記ソース電極とを結ぶ方向とは略
直交する層であって、電流経路となる複数の間隙を有し
て前記第1導電型半導体層中に選択的に形成され、前記
ソース電極付近から伸びる空乏層が達したときにパンチ
スルー状態となって電位固定される第2導電型埋込み層
とを備えたことを特徴とする縦型の半導体装置。
3. A drain layer, a drain electrode formed on a surface of the drain layer, and a high resistance first conductivity type semiconductor layer formed on a surface of the drain layer opposite to the drain electrode. A second conductivity type base layer selectively formed on the surface of the first conductivity type semiconductor layer opposite to the side where the drain layer is formed, and a second conductivity type base layer selectively formed on the surface of the second conductivity type base layer. A first conductive type source layer formed on the first conductive type source layer, a source electrode formed on the first conductive type source layer and the second conductive type base layer, the first conductive type source layer and the second conductive type base A plurality of gaps serving as current paths, the layers being substantially orthogonal to a direction connecting the drain electrode and the source electrode with a gate electrode that is in contact with the first conductive type semiconductor layer via a gate insulating film. Having the first conductivity type semiconductor layer Selectively formed in the above
Punch when the depletion layer extending from near the source electrode is reached
A vertical semiconductor device, comprising: a second conductive type buried layer in which the potential is fixed in a through state .
【請求項4】 請求項3に記載の半導体装置であって、 前記ゲート絶縁膜と前記ゲート電極とは、前記第2導電
型ベース層を貫通し、前記第1導電型半導体層の途中の
深さまで達する溝内に形成されていることを特徴とする
半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the gate insulating film and the gate electrode penetrate the second conductive type base layer, and have a depth in the middle of the first conductive type semiconductor layer. A semiconductor device characterized in that it is formed in a groove reaching up to that point.
【請求項5】 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に
記載の半導体装置であって、 前記第2導電型埋込み層はメッシュ形状を有することを
特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second-conductivity-type buried layer has a mesh shape.
【請求項6】 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に
記載の半導体装置であって、 前記第2導電型埋込み層はストライプ形状を有すること
を特徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductivity type buried layer has a stripe shape.
【請求項7】 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に
記載の半導体装置であって、 前記第2導電型埋込み層はドット形状を有することを特
徴とする半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductivity type buried layer has a dot shape.
【請求項8】 請求項7に記載の半導体装置であって、 前記第2導電型埋込み層は、前記ドット形状を有する各
ドットが1行毎に半間隔ずれ、互いに隣り合う行及び列
のドットと等間隔に配置されたことを特徴とする半導体
装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein, in the second conductive type buried layer, the dots having the dot shape are shifted by a half interval for each row, and the dots in rows and columns adjacent to each other. A semiconductor device characterized by being arranged at equal intervals.
【請求項9】 請求項3に記載の半導体装置であって、 前記ドレイン層は第1導電型であることを特徴とする半
導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 3, wherein the drain layer is of a first conductivity type.
【請求項10】 請求項3に記載の半導体装置であっ
て、 前記ドレイン層は第2導電型であることを特徴とする半
導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 3, wherein the drain layer is of a second conductivity type.
【請求項11】 請求項2に記載の半導体装置であっ
て、 前記第2導電型埋込み層は、前記制御電極とは異なる電
位であることを特徴とする半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 2, wherein the second conductivity type buried layer has a potential different from that of the control electrode.
【請求項12】 請求項1又は請求項2に記載の半導体
装置であって、 前記第1の主電極と前記第2の主電極との間の耐圧BV
と、 前記第1の主電極と前記第2の主電極との間における前
記第2導電型埋込み層の層数Mと、 これら第2導電型埋込み層により(M+1)層に分割さ
れた第1導電型半導体層のうち、前記第1の主電極に最
も近い第1導電型半導体層の分担する電圧V1と、 前記第1の主電極に最も近い第1導電型半導体層の不純
物濃度N1 と、 前記第1の主電極に最も近い第1導電型半導体層の厚さ
1 と、 前記各第2導電型埋込み層により(M+1)層に分割さ
れた第1導電型半導体層のうち、前記第2の主電極に最
も近い第1導電型半導体層の分担する電圧V2と、 前記第2の主電極に最も近い第1導電型半導体層の不純
物濃度N2 と、 前記各第2導電型埋込み層により(M+1)層に分割さ
れた第1導電型半導体層のうち、前記第1の主電極及び
前記第2の主電極から離れた(M−1)層の第1導電型
半導体層の分担する電圧Vsと、 前記(M−1)層の第1導電型半導体層の不純物濃度N
sと、 前記(M−1)層の第1導電型半導体層の厚さWsとが
下記式の関係にあることを特徴とする半導体装置。 Vs=(BV−V1 −V2 )/(M−1)[V] V1 ≧Vs V2 ≧Vs N1 <1.897 ×1018×V1 -1.35 [cm-3] N2 <1.897 ×1018×V2 -1.35 [cm-3] Ns<1.897 ×1018×Vs-1.35 [cm-3] W1 <1.1247×1010×N1 -0.85 [cm] Ws<1.1247×1010×Ns-0.85 [cm]
12. The semiconductor device according to claim 1, wherein a breakdown voltage BV between the first main electrode and the second main electrode.
And the number M of layers of the second-conductivity-type buried layer between the first main electrode and the second main electrode, and a first (M + 1) layer divided by these second-conductivity-type buried layers. Among the conductivity type semiconductor layers, the voltage V 1 shared by the first conductivity type semiconductor layer closest to the first main electrode and the impurity concentration N 1 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the first main electrode. A thickness W 1 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the first main electrode, and a first conductivity type semiconductor layer divided into (M + 1) layers by each of the second conductivity type buried layers, The voltage V 2 shared by the first conductivity type semiconductor layer closest to the second main electrode, the impurity concentration N 2 of the first conductivity type semiconductor layer closest to the second main electrode, and the second conductivity type The first main electrode of the first conductivity type semiconductor layer divided into (M + 1) layers by the type burying layer; Serial voltage Vs to share the second distant from the main electrode (M-1) layer first conductive type semiconductor layer, the (M-1) impurity concentration of the first conductivity type semiconductor layer of the layer N
s and the thickness Ws of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer have a relationship of the following formula. Vs = (BV−V 1 −V 2 ) / (M−1) [V] V 1 ≧ Vs V 2 ≧ Vs N 1 <1.897 × 10 18 × V 1 −1.35 [cm −3 ] N 2 < 1.897 × 10 18 × V 2 −1.35 [cm −3 ] Ns <1.897 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ] W 1 <1.1247 × 10 10 × N 1 −0.85 [cm] Ws <1.1247 × 10 10 × Ns -0.85 [cm]
【請求項13】 請求項3に記載の半導体装置であっ
て、 前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の耐圧BV
と、 前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記
第2導電型埋込み層の層数Mと、 これら第2導電型埋込み層により(M+1)層に分割さ
れた第1導電型半導体層のうち、前記第2導電型ベース
層に接する第1導電型半導体層の分担する電圧V1 と、 前記第2導電型ベース層に接する第1導電型半導体層の
不純物濃度N1 と、 前記第2導電型ベース層に接する第1導電型半導体層の
厚さW1 と、 前記各第2導電型埋込み層により(M+1)層に分割さ
れた第1導電型半導体層のうち、前記ドレイン層に接す
る第1導電型半導体層の分担する電圧V2 と、 前記ドレイン層に接する第1導電型半導体層の不純物濃
度N2 と、 前記各第2導電型埋込み層により(M+1)層に分割さ
れた第1導電型半導体層のうち、前記第2導電型ベース
層及び前記ドレイン層の双方に接しない(M−1)層の
第1導電型半導体層の分担する電圧Vsと、 前記(M−1)層の第1導電型半導体層の不純物濃度N
sと、 前記(M−1)層の第1導電型半導体層の厚さWsと が下記式の関係にあることを特徴とする半導体装置。 Vs=(BV−V1 −V2 )/(M−1)[V] V1 ≧Vs V2 ≧Vs N1 <1.897 ×1018×V1 -1.35 [cm-3] N2 <1.897 ×1018×V2 -1.35 [cm-3] Ns<1.897 ×1018×Vs-1.35 [cm-3] W1 <1.1247×1010×N1 -0.85 [cm] Ws<1.1247×1010×Ns-0.85 [cm]
13. The semiconductor device according to claim 3, wherein a breakdown voltage BV between the source electrode and the drain electrode.
And the number M of the second conductivity type buried layers between the source electrode and the drain electrode, and among the first conductivity type semiconductor layers divided into (M + 1) layers by these second conductivity type buried layers. A voltage V 1 shared by a first conductivity type semiconductor layer in contact with the second conductivity type base layer, an impurity concentration N 1 of a first conductivity type semiconductor layer in contact with the second conductivity type base layer, and the second conductivity The thickness W 1 of the first conductive type semiconductor layer in contact with the type base layer, and the first conductive type semiconductor layer in the (M + 1) layer divided by the second conductive type embedded layers into the first conductive type semiconductor layer in contact with the drain layer. The voltage V 2 shared by the first-conductivity-type semiconductor layer, the impurity concentration N 2 of the first-conductivity-type semiconductor layer in contact with the drain layer, and the first M-layer divided by the second-conductivity-type buried layer Of the conductive type semiconductor layer, the second conductive type ba Not in contact with both layers and the drain layers (M-1) and the voltage Vs to share the first conductive type semiconductor layer of layers, the (M-1) impurity concentration of the first conductivity type semiconductor layer of the layer N
s and the thickness Ws of the first conductivity type semiconductor layer of the (M-1) layer have a relationship of the following formula. Vs = (BV−V 1 −V 2 ) / (M−1) [V] V 1 ≧ Vs V 2 ≧ Vs N 1 <1.897 × 10 18 × V 1 −1.35 [cm −3 ] N 2 < 1.897 × 10 18 × V 2 −1.35 [cm −3 ] Ns <1.897 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ] W 1 <1.1247 × 10 10 × N 1 −0.85 [cm] Ws <1.1247 × 10 10 × Ns -0.85 [cm]
【請求項14】 請求項1乃至請求項3のいずれか1項
に記載の半導体装置であって、 前記第2導電型埋込み層を取り囲むように略方形状に形
成された埋込み第2導電型ガードリング領域を備えたこ
とを特徴とする半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 1, wherein the buried second conductivity type guard is formed in a substantially rectangular shape so as to surround the second conductivity type buried layer. A semiconductor device comprising a ring region.
【請求項15】 請求項1乃至請求項3のいずれか1項
に記載の半導体装置であって、 前記第2導電型埋込み層を取り囲むように略方形状に形
成され、前記第2導電型埋込み層のキャリア密度よりも
低いキャリア密度を有する埋込み第2導電型リサーフ領
域を備えたことを特徴とする半導体装置。
15. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed in a substantially rectangular shape so as to surround the second conductive type buried layer, and the second conductive type buried layer is formed. A semiconductor device comprising a buried second conductivity type RESURF region having a carrier density lower than that of the layer.
【請求項16】 請求項1乃至請求項3のいずれか1項
に記載の半導体装置であって、 前記第1導電型半導体層の終端部は傾斜を有するベベル
構造に形成されたことを特徴とする半導体装置。
16. The semiconductor device according to claim 1, wherein a terminal portion of the first conductivity type semiconductor layer is formed in a bevel structure having an inclination. Semiconductor device.
【請求項17】 第1の主電極と、 第2の主電極と、 前記第1の主電極と前記第2の主電極との間に介在して
設けられた高抵抗の第1導電型半導体層と、 前記第1導電型半導体層中に選択的に形成され、浮いた
電位を有して前記第1の主電極と第2の主電極とを結ぶ
方向とは略直交する方向に拡がって配置されており、電
流経路として機能する複数の間隙を有し、前記第1の主
電極付近から伸びる空乏層が自己に達したときに半導体
装置本体のどの電極とも異なる前記浮いた電位となる第
2導電型埋込み層とを備えた半導体装置であって、 前記第1の主電極と前記第2の主電極との間の耐圧BV
と、 前記第1の主電極と前記第2の主電極との間における前
記第2導電型埋込み層の層数Mと、 前記第2導電型埋込み層と前記第1の主電極との間で前
記第1の主電極に近接して配置された前記第1導電型半
導体層の第1領域の分担する電圧V1 と、 前記第1導電型半導体層の第1領域の不純物濃度N
1 と、 前記第1導電型半導体層の第1領域の厚さW1 と、 前記第2導電型埋込み層と前記第2の主電極との間で前
記第2の主電極に近接して配置された第1導電型半導体
層の第2領域の分担する電圧V2 と、 前記第1導電型半導体層の第2領域の不純物濃度N
2 と、 前記第1導電型半導体層における第1領域と第2領域と
の間である第3領域の分担する電圧Vsと、 前記第1導電型半導体層の第3領域の不純物濃度N
と、 前記第1導電型半導体層の第3領域の厚さWと、 が下記式の関係にあることを特徴とする半導体装置。 Vs=(BV−V1 −V2 )/(M−1)[V] V1 ≧Vs V2 ≧Vs N1 <1.897 ×1018×V1 -1.35 [cm-3] N2 <1.897 ×1018×V2 -1.35 [cm-3] Ns<1.897 ×1018×Vs-1.35 [cm-3] W1 <1.1247×1010×N1 -0.85 [cm] Ws<1.1247×1010×Ns-0.85 [cm]
17. A high-resistance first conductivity type semiconductor provided between a first main electrode, a second main electrode, and the first main electrode and the second main electrode. A layer and a layer selectively formed in the first conductivity type semiconductor layer and having a floating potential and extending in a direction substantially orthogonal to a direction connecting the first main electrode and the second main electrode. A plurality of gaps that are arranged and function as a current path, and have a floating potential that is different from any electrode of the semiconductor device body when the depletion layer extending from the vicinity of the first main electrode reaches itself. A withstand voltage BV between the first main electrode and the second main electrode, which is a semiconductor device having a two-conductivity type buried layer.
And the number M of layers of the second conductivity type buried layer between the first main electrode and the second main electrode, and between the second conductivity type buried layer and the first main electrode. The voltage V 1 shared by the first region of the first conductivity type semiconductor layer arranged close to the first main electrode and the impurity concentration N of the first region of the first conductivity type semiconductor layer.
1 , a thickness W 1 of the first region of the first conductive type semiconductor layer, and a space between the second conductive type buried layer and the second main electrode, which is disposed close to the second main electrode. It has been the voltage V 2 to share the second region of the first conductivity type semiconductor layer, the impurity concentration of the second region of the first conductivity type semiconductor layer N
2 , a voltage Vs shared by a third region between the first region and the second region of the first conductivity type semiconductor layer, and an impurity concentration N of the third region of the first conductivity type semiconductor layer.
and s and the thickness W s of the third region of the first conductivity type semiconductor layer have the following relationship. Vs = (BV−V 1 −V 2 ) / (M−1) [V] V 1 ≧ Vs V 2 ≧ Vs N 1 <1.897 × 10 18 × V 1 −1.35 [cm −3 ] N 2 < 1.897 × 10 18 × V 2 −1.35 [cm −3 ] Ns <1.897 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ] W 1 <1.1247 × 10 10 × N 1 −0.85 [cm] Ws <1.1247 × 10 10 × Ns -0.85 [cm]
【請求項18】 請求項17に記載の半導体装置であっ
て、 前記第1導電型半導体層に接して設けられ、前記第1の
主電極から前記第2の主電極へ流れる電流を制御するた
めの制御電極を有する電流制御構造を備えたことを特徴
とする半導体装置。
18. The semiconductor device according to claim 17, wherein the semiconductor device is provided in contact with the first conductivity type semiconductor layer and controls a current flowing from the first main electrode to the second main electrode. 7. A semiconductor device comprising a current control structure having the control electrode according to claim 1.
【請求項19】ドレイン層と、 このドレイン層の表面上に形成されたドレイン電極と、 前記ドレイン層における前記ドレイン電極とは反対側の
面に形成された高抵抗の第1導電型半導体層と、 この第1導電型半導体層の前記ドレイン層を形成した側
とは反対側の表面に選択的に形成された第2導電型ベー
ス層と、 この第2導電型ベース層の表面に選択的に形成された第
1導電型ソース層と、 この第1導電型ソース層と前記第2導電型ベース層とに
形成されたソース電極と、 前記第1導電型ソース層と前記第2導電型ベース層と前
記第1導電型半導体層とにゲート絶縁膜を介して接する
ゲート電極と、 前記第1導電型半導体層中に選択的に形成され、浮いた
電位を有して前記ドレイン電極と前記ソース電極とを結
ぶ方向とは略直交する方向に拡がって配置されており、
電流経路として機能する複数の間隙を有し、前記ソース
電極付近から伸びる空乏層が自己に達したときに半導体
装置本体のどの電極とも異なる前記浮いた電位となる第
2導電型埋込み層とを備えた半導体装置であって、 前記ドレイン電極と前記ソース電極との間の耐圧BV
と、 前記ドレイン電極と前記ソース電極との間における前記
第2導電型埋込み層の層数Mと、 前記第2導電型埋込み層と前記ソース電極との間で前記
ソース電極に近接して配置された前記第1導電型半導体
層の第1領域の分担する電圧V1 と、 前記第1導電型半導体層の第1領域の不純物濃度N
1 と、 前記第1導電型半導体層の第1領域の厚さW1 と、 前記第2導電型埋込み層と前記ドレイン電極との間で前
記ドレイン電極に近接して配置された第1導電型半導体
層の第2領域の分担する電圧V2 と、 前記第1導電型半導体層の第2領域の不純物濃度N
2 と、 前記第1導電型半導体層における第1領域と第2領域と
の間である第3領域の分担する電圧Vsと、 前記第1導電型半導体層の第3領域の不純物濃度N
と、 前記第1導電型半導体層の第3領域の厚さWと、 が下記式の関係にあることを特徴とする半導体装置。 Vs=(BV−V1 −V2 )/(M−1)[V] V1 ≧Vs V2 ≧Vs N1 <1.897 ×1018×V1 -1.35 [cm-3] N2 <1.897 ×1018×V2 -1.35 [cm-3] Ns<1.897 ×1018×Vs-1.35 [cm-3] W1 <1.1247×1010×N1 -0.85 [cm] Ws<1.1247×1010×Ns-0.85 [cm]
19. A drain layer, a drain electrode formed on a surface of the drain layer, and a high resistance first conductivity type semiconductor layer formed on a surface of the drain layer opposite to the drain electrode. A second conductivity type base layer selectively formed on the surface of the first conductivity type semiconductor layer opposite to the side where the drain layer is formed, and a second conductivity type base layer selectively on the surface of the second conductivity type base layer. The formed first conductivity type source layer, the source electrode formed on the first conductivity type source layer and the second conductivity type base layer, the first conductivity type source layer and the second conductivity type base layer A gate electrode in contact with the first conductive type semiconductor layer via a gate insulating film, and the drain electrode and the source electrode selectively formed in the first conductive type semiconductor layer and having a floating potential. A direction that is approximately orthogonal to the direction that connects It is spread over the
A second conductivity type buried layer having a plurality of gaps functioning as a current path and having a floating potential different from any electrode of the semiconductor device body when the depletion layer extending from the vicinity of the source electrode reaches itself. And a breakdown voltage BV between the drain electrode and the source electrode.
A number M of buried layers of the second conductivity type between the drain electrode and the source electrode, and a space between the buried layer of the second conductivity type and the source electrode, which is disposed close to the source electrode. And the voltage V 1 shared by the first region of the first conductivity type semiconductor layer and the impurity concentration N of the first region of the first conductivity type semiconductor layer.
1 , a thickness W 1 of the first region of the first conductive type semiconductor layer, and a first conductive type disposed between the buried layer of the second conductive type and the drain electrode in proximity to the drain electrode. The voltage V 2 shared by the second region of the semiconductor layer and the impurity concentration N of the second region of the first conductivity type semiconductor layer.
2 , a voltage Vs shared by a third region between the first region and the second region of the first conductivity type semiconductor layer, and an impurity concentration N of the third region of the first conductivity type semiconductor layer.
and s and the thickness W s of the third region of the first conductivity type semiconductor layer have the following relationship. Vs = (BV−V 1 −V 2 ) / (M−1) [V] V 1 ≧ Vs V 2 ≧ Vs N 1 <1.897 × 10 18 × V 1 −1.35 [cm −3 ] N 2 < 1.897 × 10 18 × V 2 −1.35 [cm −3 ] Ns <1.897 × 10 18 × Vs −1.35 [cm −3 ] W 1 <1.1247 × 10 10 × N 1 −0.85 [cm] Ws <1.1247 × 10 10 × Ns -0.85 [cm]
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