JP3913043B2 - Field effect transistor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電界効果トランジスタに関し、特に、高耐圧低抵抗の電界効果トランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電流を基板の厚み方向に流す電界効果トランジスタが電力制御素子として用いられている。
【0003】
図46を参照し、符号105は、従来型の電界効果トランジスタの一例であり、シリコン単結晶基板111を有している。単結晶基板111の表面に、エピタキシャル成長によって形成されたドレイン層112が配置されている。
【0004】
シリコン単結晶基板111内には、N型の不純物が高濃度にドープされており、その裏面には、ドレイン電極膜148が形成されている。また、ドレイン層112内には、N型の不純物が低濃度にドープされており、その表面近傍には、P型のベース領域154が形成されている。
ベース領域154内には、更に、その表面からN型の不純物が拡散され、ソース領域161が形成されている。
【0005】
符号110は、ソース領域161の縁部分とベース領域154の縁部分との間に位置するチャネル領域である。このチャネル領域110の上部には、ゲート絶縁膜126とゲート電極膜127とがこの順序で配置されている。
ゲート電極膜127の表面及び側面には、層間絶縁膜141が形成されており、その表面には、ソース電極膜144が配置されている。
【0006】
上記のようなベース領域154は、ドレイン領域112表面近傍に島状に配置されており、1個のベース領域154と、そのベース領域154内に配置されたソース領域161及びチャネル領域110とで、1個のセル101が形成されている。
【0007】
図47は、ドレイン領域112の表面を示す平面図であり、矩形形状のセル101が複数個行列状に配置されている。
この電界効果トランジスタ105を使用する場合、ソース電極膜144を接地電位に置き、ドレイン電極膜148に正電圧を印加し、ゲート電極膜127にスレッショルド電圧以上のゲート電圧(正電圧)を印加すると、P型のチャネル領域110表面にN型の反転層が形成され、ソース領域161と導電領域111とがその反転層によって接続され、電界効果トランジスタ105は導通する。
その状態からゲート電極膜127にスレッショルド電圧以下の電圧(例えば接地電位)を印加すると、反転層は消滅し、電界効果トランジスタ105は遮断する。
【0008】
上記のような構造の電界効果トランジスタ105では、ドレイン電極膜148に印加した電圧を上げると、ベース領域154とドレイン領域112のPN接合界面でアバランシェブレークダウンが起こる。この場合、電流は、一個の素子の周辺部分に配置されたセル101の側部に流れ、面積が小さい部分に電流が集中しやすくなるので素子が破壊しやすくなってしまうという問題が生じていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、高耐圧低抵抗の電界効果トランジスタを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、第1導電型のドレイン層と、前記ドレイン層内に配置され、前記ドレイン層とPN接合を形成する第2導電型のボディ領域と、前記ボディ領域内に配置され、前記ボディ領域とPN接合を形成する第1導電型のソース領域と、前記ボディ領域の一部であって、前記ボディ領域の縁と前記ソース領域の縁との間に位置するチャネル領域と、前記チャネル領域の表面に配置されたゲート絶縁膜と、前記ドレイン層内の前記ボディ領域を取り囲む位置に配置され、前記ドレイン層とPN接合を形成する第2導電型のリング状のリング拡散領域と、前記ドレイン層内の前記リング拡散領域の底面と接触する位置に配置され、前記リング拡散領域とPN接合を形成する第1導電型の第1の埋め込み領域と、前記ソース拡散領域と前記リング拡散領域に電気的に接続されたソース電極膜とを有し、前記第1の埋め込み領域は前記ドレイン層よりも高濃度にされ、前記リング拡散領域と前記ドレイン層とが形成するPN接合よりも、前記リング拡散領域と前記第1の埋め込み領域とが形成するPN接合の方が低耐圧にされた電界効果トランジスタである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の電界効果トランジスタであって、前記ドレイン層の表面に配置されたフィールド絶縁膜と、前記フィールド絶縁膜上に配置され、ボンディングワイヤが固定されるパッド電極膜と、前記パッド電極膜の下方の前記ドレイン層内に配置され、前記ドレイン層とPN接合を形成する第2導電型のパッド拡散領域と、前記パッド拡散領域の底面と接触して前記パッド拡散領域とPN接合を形成する第1導電型の第2の埋め込み領域とを有し、前記第2の埋め込み領域は前記ドレイン層よりも高濃度にされ、前記パッド拡散領域と前記ドレイン層とが形成するPN接合よりも、前記パッド拡散領域と前記第2の埋め込み領域とが形成するPN接合の方が低耐圧にされた電界効果トランジスタである。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の電界効果トランジスタであって、前記パッド拡散領域は、前記リング拡散領域の外側に配置された電界効果トランジスタである。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の電界効果トランジスタであって、前記ドレイン層内の前記パッド拡散領域を取り囲む位置に配置され、前記ドレイン層とPN接合を形成し、前記リング拡散領域に電気的に接続されたリング状の小リング拡散領域とを有する電界効果トランジスタである。
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項記載の電界効果トランジスタであって、前記ドレイン層の裏面側に配置された第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板の前記ドレイン層とは反対側の面に配置され、前記半導体基板とオーミック接続されたドレイン電極とを有する電界効果トランジスタである。
請求項6記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項記載の電界効果トランジスタであって、前記ドレイン層の裏面側に配置された第2導電型のコレクタ層と、前記コレクタ層の前記ドレイン層とは反対側の面に配置され、前記コレクタ層とオーミック接続されたコレクタ電極とを有する電界効果トランジスタである。
請求項7記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項記載の電界効果トランジスタであって、前記ドレイン層の裏面側に配置され、前記ドレイン層とショットキー接合を形成するショットキー電極を有する電界効果トランジスタである。
【0011】
本発明の電界効果トランジスタは、第1導電型の埋め込み領域を有しており、埋め込み領域は、ボンディングワイヤが固定されるパッド電極膜の下方の第2導電型のパッド拡散領域の底面よりも深い位置のドレイン層内部に位置し、パッド拡散領域の底面と接している。このため、埋め込み領域とパッド拡散領域との間にはPN接合が形成される。
【0012】
パッド拡散領域近傍の、平面形状がリング状で第2導電型のリング拡散領域が設けられ、そのリング拡散領域の底部に、第1導電型の埋め込み領域が配置された場合には、パッド拡散領域と同様、リング拡散領域と埋め込み領域との間にPN接合が形成される。
【0013】
このような構成の電界効果トランジスタに高電圧が印加されると、ソース電極膜と接続されたリング拡散領域と埋め込み領域との間のPN接合に高電圧が印加され、リング拡散領域と埋め込み領域との間でアバランシェブレークダウンが生じ、この間のPN接合に電流が流れる。
【0014】
このように埋め込み領域とリング拡散領域とで形成されるPN接合の面積を大きくすると、そのPN接合にアバランシェブレークダウンが生じて電流が流れても、その電流は大面積のPN接合全体に広がるので、電流は一箇所に集中しにくくなり、電流集中が原因となる素子破壊は生じにくくなる。従って、ベース領域の周辺でアバランシェブレークダウンすることで電流集中が生じやすく、破壊しがちであった従来素子に比して、素子破壊が生じにくくなる。
【0015】
なお、本発明において、セルのボディ領域の底部に、ボディ領域とともにPN接合を構成する高濃度の埋め込み領域が設けられた場合には、このボディ領域と埋め込み領域の間のPN接合においてもアバランシェブレークダウンが生じ、ボディ領域と埋め込み領域の間のPN接合と、埋め込み領域とリング拡散領域の間のPN接合との両方に電流が流れる。
【0016】
この場合、埋め込み領域とパッド拡散領域の間のPN接合の面積を、セル内のボディ領域と埋め込み領域の間のPN接合の面積より大きくすると、アバランシェブレークダウンにより流れる電流は、その大部分が、埋め込み領域とパッド拡散領域の間のPN接合に流れるので、セル内のPN接合に流れる電流を小さくすることができる。従って、セルに集中的に大電流が流れて素子が破壊することもない。
【0017】
なお、パッド拡散領域は、他の拡散層との配置関係により、その周囲の電界分布に影響を与え、その結果耐圧が低下してしまう場合がある。例えば、パッド拡散領域を避けるためにリング拡散領域が素子の内側に入り込んでいると、リング拡散領域とその外側に配置されたガードリング領域との距離が一定でなくなるため、リング拡散領域とその外側に配置されたガードリング領域との間の電界分布が不均一になり、耐圧が低下してしまう。
【0018】
そこで、本発明において、リング拡散領域に接続され、第2導電型の不純物が拡散されて成る矩形リング状の小リング拡散領域を形成し、小リング拡散領域で囲まれた領域内に、パッド拡散領域を配置し、その小リング拡散領域での底面に沿って配置され、平面形状がリング状になるように第1導電型の不純物が拡散されて成る小リング埋め込み領域を配置してもよい。
【0019】
このように構成すると、小リング拡散領域はリング拡散領域に囲まれ、その存在が周囲の電界分布にほとんど影響を及ぼさないため、その影響により素子の耐圧が低下しない。例えば、上述したようにパッド拡散領域を避けるためにリング拡散領域が素子の内側に入り込んでいた場合でも、内側に入り込んだ部分を接続して、パッド拡散領域を囲う小リング拡散領域を形成し、リング拡散領域及び小リング拡散領域の外縁部分と、その外側に配置されたガードリング領域との距離が一定になるようにすると、互いに電位が等しいリング拡散領域及び小リング拡散領域の外縁部分と、ガードリング領域との間の電界分布が均一になるので、素子の耐圧は低下しない。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
以下では、本発明の一実施形態に係る電界効果トランジスタであるMOSFETの製造方法について説明する。以下では、第1導電型不純物をN型不純物とし、第2導電型不純物をP型不純物としている。
【0021】
まず、シリコンからなるN+型の基板本体と、その表面に形成されたN-型のエピタキシャル層とを備えた基板を用意する。その基板には、後述する複数の素子が形成できるようになっている。これら複数の素子のうち、一個の素子の製造工程を説明する断面図を図1(a)乃至図37(a)及び図1(b)乃至図37(b)に示す。なお、図1(a)乃至図37(a)は、後述するパッド領域における断面図を示し、図1(b)乃至図37(b)は、後述するセル領域及び周辺領域における断面図を示している。また、図1(a)、(b)中符号10は基板を示し、符号11は基板本体を示し、符号12はエピタキシャル層を示している。
【0022】
次に、基板10を熱酸化処理すると、図2(a)、(b)に示すように、エピタキシャル層12の表面にシリコン酸化膜からなる熱酸化膜13が形成される。
【0023】
次いで、熱酸化膜13表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成した後、パターニングする。図3(a)、(b)の符号61にパターニングされたレジスト膜を示す。
【0024】
図3(a)、(b)の状態における素子の平面図を図38に示す。図3(a)は図38のA−A線断面図を示し、図3(b)は図38のB−B線断面図を示している。
図38にその平面形状を示すように、パターニングされたレジスト膜61は開口51を複数有しており、各開口51は四角リング状に形成され、互いが同心状に配置されている。ここでは四本の開口51が形成されている。このうち最外周の開口51は、その外縁部が一個の素子を画定する縁の近傍に位置するように配置され、最内周の開口51は、一個の素子の中央部分を取り囲むように配置されている。
【0025】
次いで、そのレジスト膜61をマスクにして、レジスト膜61の開口51の底面に露出する熱酸化膜13をエッチングし、レジスト膜61を除去する。その状態を図4(a)、(b)に示す。図中符号52は、熱酸化膜13のエッチングにより形成された熱酸化膜13の開口を示しており、開口52の底部からはエピタキシャル層12が露出している。
【0026】
次に、ボロン(B)等のP型不純物を熱酸化膜13の表面に照射すると、熱酸化膜13の開口52の底面にP型不純物が打ち込まれ、図5(a)、(b)に示すように開口52の底部にP型の高濃度層14が形成される。
【0027】
次いで、基板10を熱処理すると、図6(a)、(b)に示すように、P型の高濃度層14が拡散して、P型の拡散領域からなる四本の四角リング状のガードリング領域15が形成されるとともに、ガードリング領域15表面が熱酸化膜で覆われる。これらのガードリング領域15の平面形状は、上述した、レジスト膜61の開口51と同じにされている。
【0028】
次に、図7(a)、(b)に示すように、パターニングしたレジスト膜66を熱酸化膜13表面に形成する。このレジスト膜66は、ガードリング領域15上に配置されており、ガードリング領域15を被覆している。
【0029】
このレジスト膜66をマスクにして、熱酸化膜13をエッチングすると、ガードリング領域15上の熱酸化膜13はレジスト膜66により被覆されており、エッチングされない。他方、ガードリング領域15が形成されていない他の領域では、熱酸化膜13が除去され、エピタキシャル層12の表面が露出する。その後レジスト膜66を除去する。その状態を図8(a)、(b)に示す。
【0030】
次いで、基板10を熱酸化処理すると、図9(a)、(b)に示すように露出したエピタキシャル層12の表面に、シリコン酸化膜からなる熱酸化膜16が形成される。
【0031】
次に、図10(a)、(b)に示すように、熱酸化膜16、13の表面にレジスト膜を形成し、パターニングして、レジスト膜に溝と、後述する開口とを形成する。レジスト膜の平面形状を図39に示す。なお、図10(a)、(b)は図39のC−C線断面図、D−D線断面図にそれぞれ対応している。
【0032】
この溝は、四角リング状に形成された幅が一定の溝であり、その外側端部が、最も内側に配置されたガードリング領域15の内側端部よりも一定距離だけ内側に位置しており、溝の一部は内側に入り込んでいる。その溝を図10(a)、図39の符号251に示す。
【0033】
この溝251により、レジスト膜は二個に分離される。このうち溝251より内側に位置するレジスト膜(以下で内側レジスト膜と称する。)を符号62に示し、外側に位置するレジスト膜(以下で外側レジスト膜と称する。)を符号262に示す。
【0034】
内側レジスト膜62は、その外側端部が溝251の内側端部と一致している。他方、外側レジスト膜262は、その内側端部が溝251の外側端部と一致し、外側端部が、一個の素子を画定する縁より内側に位置しており、その結果、一個の素子を画定する縁と、外側レジスト膜262の外縁部との間では、熱酸化膜13の表面が露出している。
【0035】
外側レジスト膜262は、内側に膨出した部分の一部に矩形の開口252を有している。なお、溝251と開口252とは、図10(a)、(b)ではほぼ同じ大きさになっているが、実際には、開口252の方が大きい。
【0036】
他方、内側のレジスト膜62は、その内部に櫛状の開口53を有している。この開口53は、それぞれ細長に形成された二本の幹状開口部731、732と、一本の接続開口部75と複数本の枝状開口部74とを有している。
【0037】
二本の幹状開口部731、732には、複数の枝状開口部74の端部が接続されている。接続開口部75と各枝状開口部74とは、幹状開口部731、732に対して垂直になっている。かかる開口53の底部には熱酸化膜16の表面が露出している。
【0038】
次いで、かかる内側レジスト膜62と外側レジスト膜262をマスクにして、熱酸化膜16、13をエッチングする。
すると、図11(a)に示すように、溝251が形成された箇所の熱酸化膜16が除去されて四角リング状の溝251と同じ位置に四角リング状の溝253が形成されるとともに、外側レジスト膜262の矩形の開口252が形成された箇所の熱酸化膜16が除去されて開口252と同じ位置に矩形の開口254が形成される。
【0039】
以下で溝253の外側端部よりも外側の領域を周辺領域72とし、溝251の内側端部よりも内側の領域をセル領域71とする。また、上述したように溝251の一部は内側に入り込んでいるので、外側レジスト膜262の一部は内側に膨出している。この膨出した部分を、以下でパッド領域77とする。
【0040】
セル領域71では、図11(b)に示すように、内側レジスト膜62の櫛状の開口53と同じパターンの開口54が形成され、周辺領域72では、一個の素子を画定する縁付近の部分の熱酸化膜13が除去される。
【0041】
これらの櫛状の開口54と、矩形の開口254と、四角リング状の溝253との各底部と、一個の素子を画定する縁付近の部分には、ともにエピタキシャル層12が露出している。
【0042】
次いで、レジスト膜62、262を除去し、熱酸化膜16、13をマスクにして、N型不純物を素子形成面に照射する。ここではN型不純物としてリンを用いており、ドーズ量を2×1013cm-2としている。
【0043】
すると、そのN型不純物は、櫛状の開口54と、矩形の開口254と、四角リング状の溝253との各底部と、一個の素子を画定する縁付近の部分で露出するエピタキシャル層12の内部にそれぞれ打ち込まれ、図12(a)、(b)に示すように、櫛状の開口54と、矩形の開口254と、四角リング状の溝253との各底部に、それぞれN型不純物からなる櫛状の第1の注入領域18と、矩形の第1の注入領域264と、四角リング状の第1の注入領域263とが形成される。
【0044】
次に、基板10を熱処理する。ここでは、温度1100℃で、200分間熱処理している。すると、図13(a)、(b)に示すように、各第1の注入領域263、264、18の不純物がそれぞれ拡散し、矩形の第1の注入領域264、四角リング状の第1の注入領域263、櫛状の第1の注入領域18の形成された部分に、それぞれ矩形の低抵抗領域221、四角リング状の低抵抗領域220、櫛状の低抵抗領域20が形成されるとともに、熱酸化膜が形成され、これらの低抵抗領域221、220、20がともに熱酸化膜で被覆される。
【0045】
その後、図14(a)、(b)に示すようにパターニングされたレジスト膜67を熱酸化膜16、13の表面に形成する。
レジスト膜67の平面形状を図40に示す。図14(a)、(b)は、それぞれ図40のE−E線断面図とF−F線断面図に対応している。このレジスト膜67は開口59を有している。開口59は、セル領域71の内部に位置し、その外側端部が、四角リング状の低抵抗層220の内側端部より一定距離だけ内側に位置するように配置されている。
【0046】
このレジスト膜67をマスクにして、熱酸化膜16をエッチングすると、開口59の底面と溝43の底面とにそれぞれ位置する熱酸化膜16、13が除去され、周辺領域72では最外周導電領域5の表面が露出し、セル領域71では、エピタキシャル層12及び櫛状の低抵抗領域20が露出する。その後レジスト膜67を除去する。レジスト膜67が除去された状態の断面図を図15(a)、(b)に示す。
【0047】
次いで、N型不純物を素子形成面に照射する。ここではN型不純物としてリンを用いており、ドーズ量を2×1012cm-2としている。図16(a)、(b)に示すようにパッド領域77、周辺領域72のガードリング領域15はそれぞれ厚い熱酸化膜16、13で被覆されているので、照射されたN型不純物は注入されない。他方、セル領域71では、露出した櫛状の低抵抗領域20とエピタキシャル層12の内部にN型不純物が注入され、櫛状の低抵抗領域20とその周辺の領域のエピタキシャル層12に、N型不純物が注入されて成る櫛状の第2の注入領域23が形成される。
【0048】
次に、熱酸化膜を形成しない条件で基板10を熱処理する。ここでは、窒素雰囲気中温度1100℃の条件で500分間熱処理している。すると、第2の注入領域23中に含まれる不純物がエピタキシャル層12及び櫛状の低抵抗領域20に拡散する。
【0049】
ところで、第2の注入領域23中に含まれる不純物はN型であり、エピタキシャル層12及び櫛状の低抵抗領域20もN型であるから、拡散される不純物と拡散される対象物の不純物とは同じ導電型である。また、櫛状の低抵抗領域20が形成される際でも、櫛状の第1の注入領域18から拡散される不純物はN型であり、エピタキシャル層12もN型であるから、この場合にも拡散される不純物と拡散される対象物の不純物とは同じ導電型になっている。
【0050】
これらの場合には、拡散された不純物によって形成された拡散領域と、拡散される対象物との間にはPN接合が形成されないので、拡散される不純物と拡散領域とが同じ導電型である場合は、その拡散深さを本来規定することができない。
そこでこの場合、拡散領域の不純物濃度が、拡散される対象物の不純物濃度の二倍となる深さの位置を、拡散領域の拡散深さとして規定するものとする。
【0051】
このとき、第2の注入領域23が拡散されると、図17(b)に示すように櫛状の低抵抗領域20上には第1の高濃度領域24が形成され、エピタキシャル層12の表面側には第2の高濃度領域25が形成される。
【0052】
櫛状の低抵抗領域20の不純物濃度がエピタキシャル層12の二倍の不純物濃度になる位置で、櫛状の低抵抗領域20の拡散深さが規定されるものとすると、その拡散深さは、エピタキシャル層12の表面から、エピタキシャル層12と基板本体11との境界面までの深さよりも浅く、低抵抗領域20の底面はエピタキシャル層12の底面より上方に位置している。
【0053】
また、第2の高濃度領域25の不純物濃度がエピタキシャル層12の二倍の不純物濃度になる位置で、第2の高濃度領域25の拡散深さが規定されるものとすると、その拡散深さは低抵抗領域20の拡散深さよりも浅くなっており、第2の高濃度領域25の底面は低抵抗領域20の底面よりも上方に位置している。
【0054】
第1の高濃度領域24の拡散深さが、第2の高濃度領域25の拡散深さと同じ深さであるものとすると、第1の高濃度領域24は、既にN型不純物が拡散された櫛状の低抵抗領域20内に、第2の注入領域23から更にN型不純物が拡散されることで構成されるので、第1の高濃度領域24の不純物濃度は、第2の高濃度領域25よりも高濃度になっている。
【0055】
次いで、基板10を熱酸化処理すると、図18(a)、(b)に示すように、第1、第2の高濃度領域24、25の表面に熱酸化膜からなるゲート絶縁膜27が形成されるとともに、パッド領域77と周辺領域72にそれぞれ配置された熱酸化膜16、13の膜厚がともに厚くなる。
【0056】
次に、CVD法により、不純物が予めドープされたポリシリコンを堆積させる。すると、図19(a)、(b)に示すように、セル領域71のゲート絶縁膜27と、周辺領域72と、パッド領域77にそれぞれ配置された熱酸化膜13、16との表面に、ゲート電極膜28が形成される。
【0057】
次いで、ゲート電極膜28の表面にレジスト膜を形成した後、パターニングして、レジスト膜に溝と、後述する開口とを形成する。この状態のレジスト膜の平面形状を図41に示す。図20(a)、(b)は図41のG−G線断面図、H−H線断面図にそれぞれ対応している。
【0058】
この溝は、四角リング状に形成された幅が一定の溝であり、その外側端部が、上述した四角リング状の低抵抗層221の外側端部より一定距離だけ外側に位置するように配置されている。その溝を図20(a)、図41の符号255に示す。
【0059】
この溝255により、レジスト膜は二個に分離される。このうち溝255より内側に位置する内側レジスト膜を符号63に示し、外側に位置する外側レジスト膜を符号263に示す。
【0060】
外側レジスト膜263は、その内側端部が溝255の外側端部と一致し、内側レジスト膜63は、その外側端部が溝255の内側端部と一致しており、ガードリング領域15を含む周辺領域72と、外側レジスト膜263の外縁部との間では、ゲート電極膜28の表面が露出している。外側レジスト膜263は、その一部が内側に膨出しており、その膨出した部分の一部に矩形の開口256が設けられ、開口256の表面からもゲート電極膜28の表面が露出している。
【0061】
他方、内側レジスト膜63は、開口55を有している。この開口55は、平面形状が上述した第1の高濃度領域24と同じく櫛状であって、その端部が、櫛状の第1の高濃度領域24の外縁部よりも一定距離だけ外側に位置するように配置されている。そして、この櫛状の開口55の底部にも、ともにゲート電極膜28が露出している。
【0062】
かかるレジスト膜63、263をマスクにして、ゲート電極膜28をエッチングすると、図21(a)、(b)に示すように、矩形の開口256と、櫛状の開口55と四角リング状の溝255の底部のゲート電極膜28が除去されてゲート絶縁膜27と熱酸化膜16が露出する。次いでレジスト膜63、263を剥離した後に、ゲート電極膜28をマスクにしてゲート絶縁膜27をエッチングすると、矩形の開口256と、櫛状の開口55と四角リング状の溝255の底部で露出するゲート絶縁膜27と熱酸化膜16が除去される。
【0063】
次いで、ゲート電極膜28及びゲート絶縁膜27をマスクにしてP型不純物を素子形成面に照射する。ここではP型不純物としてボロンを用いており、ドーズ量を2×1013cm-2としている。図22(a)、(b)に示すように、セル領域71では、照射されたP型不純物は、矩形の開口256、櫛状の開口55と四角リング状の溝255の底部に露出する第1の高濃度領域24と、その周囲の第2の高濃度領域25とに注入され、第1、第2の高濃度領域24、25の両方の表面側に、P型不純物からなる櫛状の第3の注入領域31が形成される。またパッド領域77では、矩形の開口256と溝255の底部に露出する第1の高濃度領域220、221と、その周囲のエピタキシャル層12とに注入され、矩形の開口256と四角リング状の溝255の底部にそれぞれP型不純物からなり、平面形状がそれぞれ四角リング状、矩形の第3の注入領域2311、2312が形成される。
他方、周辺領域72は、厚い熱酸化膜13で被覆されているので、最外周導電領域5と、ガードリング領域15にはP型不純物は注入されない。
【0064】
次いで、熱酸化膜が形成されない条件で基板10を熱処理する。ここでは、1135℃の温度で、400分間熱処理している。すると、各第3の注入領域31、2311、2312のP型不純物がそれぞれ拡散し、図23(a)、(b)に示すように、セル領域71では櫛状の第3の注入領域31の位置に、櫛状のボディ領域32が形成され、他方、パッド領域77では、四角リング状、矩形の第3の注入領域2311、2312の位置に、それぞれ四角リング状のリング拡散領域2321と、矩形状のパッド拡散領域2322が形成される。
【0065】
このうち、セル領域71の第3の注入領域31中のP型不純物は、第1、第2の高濃度領域24、25の両方に拡散するが、第2の高濃度領域25におけるボディ領域32の拡散深さは、第2の高濃度領域25の拡散深さよりも浅くなっている。また、第1の高濃度領域24のN型不純物濃度は、第2の高濃度領域25のN型不純物濃度よりも大きいので、ボディ領域32では、第1の高濃度領域24における拡散深さが第2の高濃度領域25における拡散深さよりも浅くなる。
【0066】
このため第1の高濃度領域24では、P型不純物が拡散されてボディ領域32が形成されても、そのボディ領域32の下方には、第1の高濃度領域が残っている。ボディ領域32の縁部分は横方向拡散により、ゲート絶縁膜27の下方位置まで潜り込んでいる。このボディ領域32は、平面形状が上述したレジスト膜63の開口55と同じく櫛状にされ、一個の素子に一個だけ配置されている。このためボディ領域32が一個の素子内部で占める面積は大きくなっている。
【0067】
図23(b)中、符号22は、第1の高濃度領域24のうち残った部分である埋め込み領域を示しており、この埋め込み領域22は、その縁がボディ領域32の縁よりも内側に位置し、ボディ領域32の下に埋め込まれた状態になっている。
かかる埋め込み領域22は、平面形状が櫛状のボディ領域32の底部に沿って配置され、平面形状がボディ領域32と同様に櫛状にされている。
【0068】
他方、四角リング状のリング拡散領域2321と、矩形状のパッド拡散領域2322の下方にも、第1の高濃度領域が残る。符号222、223はそれぞれ第1の高濃度領域20のうち残った部分である埋め込み領域を示しており、これらの埋め込み領域222、223は、その縁がリング拡散領域2321と、パッド拡散領域2322の縁よりも内側に位置し、それぞれリング拡散領域2321と、パッド拡散領域2322の下に埋め込まれた状態になっている。
【0069】
かかる埋め込み領域222、223は、それぞれリング拡散領域2321と、パッド拡散領域2322の底部に沿って配置されており、平面形状が、それぞれ矩形状、四角リング状のリング拡散領域2321、パッド拡散領域2322と同じになっている。
【0070】
この状態では、ボディ領域32と、リング拡散領域2321と、パッド拡散領域2322の表面が露出しており、図24(a)、(b)に示すように、露出したボディ領域32とリング拡散領域2321と、パッド拡散領域2322の表面に、パターニングされたレジスト膜64、264をそれぞれ形成する。レジスト膜64、264の平面形状を図42に示す。図24(a)、(b)は、図42のK−K線断面図とL−L線断面図にそれぞれ相当している。
【0071】
これらのレジスト膜64、264のうち、ボディ領域32表面に配置されたレジスト膜64は、その平面図を図42に示すように、平面形状がボディ領域32と同様に櫛状であって、その外縁部がボディ領域32の外縁部よりも一定距離だけ内側に位置するように配置されている。
【0072】
櫛状のレジスト膜64の外縁部と、ゲート電極膜28の内側端部との間には、間隙57が形成されている。この間隙57は、平面形状がリング状であって、外側の周縁部がゲート電極膜28の縁部分と一致し、内側の周縁部がレジスト膜64の縁と一致している。セル領域71では間隙57の底面にボディ領域32が露出している。これに対し、パッド拡散領域2322に配置されたレジスト膜264は、熱酸化膜13と最外周導電領域5との上に配置されており、熱酸化膜13と最外周導電領域5とを被覆している。
【0073】
次に、各レジスト膜64、264をマスクにして、素子形成面にN型不純物を照射すると、図25(a)、(b)に示すように、セル領域71ではN型不純物が、間隙57の底面に露出するボディ領域32の表面側に注入され、N型の不純物注入領域35が形成される。ここではN型不純物としてAsを用いて、ドーズ量を5×1015cm-2としている。
【0074】
次に、各レジスト膜64、264を除去した後、熱酸化膜が形成されない条件下で基板10を熱処理する。ここでは、窒素雰囲気中で温度1000℃の条件で10分間熱処理している。すると、不純物注入領域35のN型不純物が拡散し、図26(a)、(b)に示すように、N型のソース領域36がボディ領域32の表面側に形成される。
【0075】
ボディ領域32とソース領域36は、上述したように横方向拡散により、それぞれの縁がゲート絶縁膜27の下方位置まで潜り込んでいる。ボディ領域32の横方向拡散量は、ソース領域36の横方向拡散量に比して大きく、ソース領域36の縁がボディ領域32の縁からはみ出すことはないので、ソース領域36の縁とボディ領域32の縁との間にはボディ領域32が残っている。符号80は、このソース領域36の縁とボディ領域32の縁との間に位置するボディ領域であるチャネル領域を示している。チャネル領域80はゲート絶縁膜27の下方位置まで潜り込んでおり、チャネル領域80の上方には、ゲート絶縁膜27及びゲート電極膜28が配置されている。
次いで、図27(a)、(b)に示すように、ゲート電極膜28と、ソース領域36と、ボディ領域32と、リング拡散領域2321と、パッド拡散領域2322のの表面にCVD法で絶縁膜38を成膜する。ここでは、絶縁膜38としてシリコン酸化膜を成膜している。
【0076】
次に、図28(a)、(b)に示すように、絶縁膜38の表面にパターニングされたレジスト膜65を形成する。このレジスト膜65は、セル領域71とパッド領域77にそれぞれ開口58、258を有している。
【0077】
このうちセル領域71に配置された開口58は、ソース領域36と、その内側に位置するボディ領域32の表面の上に設けられている。また、パッド領域77に配置された開口258は、リング拡散領域2321の上に設けられており、開口58、258の底部には、それぞれ絶縁膜38が露出している。
【0078】
次いで、かかるレジスト膜65をマスクにして絶縁膜38をエッチングすると、図29(a)、(b)に示すように、開口58、258の底面に露出する絶縁膜38が除去され、開口58の底面にソース領域36とボディ領域32とが露出し、開口258の底面には、リング拡散領域2321が露出する。
次に、レジスト膜65を除去し、図30(a)、(b)に示すように素子形成面の全面に金属膜46を形成する。
【0079】
次いで、図31(a)、(b)に示すように金属膜46上に、パターニングされたレジスト膜66を形成する。このレジスト膜66は、周辺領域72と、パッド領域77にそれぞれ開口259、260を有している。このうち周辺領域72の開口260は、最外周導電領域5が形成されていない領域に配置されており、パッド領域77の開口259は、リング拡散領域2321と、パッド拡散領域2322の間の領域に配置されている。
【0080】
このレジスト膜66をマスクにして、金属膜46をエッチングすると、開口259、260の底部の金属膜46が除去され、図32(a)、(b)に示すように、パッド領域77で金属膜46がソース電極膜45aとゲート電極膜45bとの二個に分離され、他方、周辺領域72では、最外周導電領域5上に、ソース電極膜45a及びゲート電極膜45bと分離された最外周導電膜98が形成される。
【0081】
次いで、図33(a)、(b)に示すようにレジスト膜66を剥離した後、図34(a)、(b)に示すように、ソース電極膜45aと、ゲート電極膜45bと、最外周導電膜98との表面に、CVD法によりシリコン酸化膜からなる保護膜99を成膜する。
【0082】
次いで、図35(a)、(b)に示すように、保護膜99の表面に、パターニングされたレジスト膜67を形成する。このレジスト膜67は、矩形の開口681、682を有しており、これらの開口681、682は、ソース電極膜45a及びゲート電極膜45bの上にそれぞれ配置されている。
【0083】
このレジスト膜67をマスクにして、保護膜99をエッチングすると、開口68の底部の保護膜99が除去され、開口681、682の底部に、それぞれソース電極膜45a及びゲート電極膜45bが露出する。このうち開口682から露出するゲート電極膜45bを、パッド電極膜45cと称する。その後レジスト膜67を剥離する。その状態を図36(a)、(b)に示す。
【0084】
次いで、基板10の素子形成面と反対側の面に金属膜を成膜し、ドレイン電極膜91とすると、図37(a)、(b)の符号1に示すようなMOSFETが形成される。
【0085】
このMOSFET1は、ソース電極膜45aを接地電位に接続し、ドレイン電極膜91に正電圧を印加した状態で、ゲート電極膜28に、スレッショルド電圧以上の正電圧を印加すると、上述したチャネル領域80の表面にN型の反転層が形成され、ドレイン領域となる第2の高濃度領域25の表面部分と、ソース領域39とが反転層で接続され、MOSFET1が導通する。
【0086】
すると、ソース領域39から反転層を通ってドレイン領域となる第2の高濃度領域25へと電流が流れる。このとき、上述したように埋め込み領域22の縁はボディ領域32の縁よりも内側に位置しており、埋め込み領域22はボディ領域32の底部に位置しているから、ソース領域39は埋め込み領域22には接続されない。
その導通した状態からゲート電極膜28を接地電位に接続すると、反転層は消滅し、MOSFET1は遮断する。
【0087】
以上説明した本実施形態のMOSFET1では、上述したように、パッド領域77においては、リング拡散領域2321、パッド拡散領域2322の底部に、それぞれ埋め込み領域222、223が配置されており、リング拡散領域2321と埋め込み領域222の間には、平面形状がリング状のPN接合2851が形成され、他方、パッド拡散領域2322と埋め込み領域223の間には、平面形状が矩形のPN接合2852が形成されている。
【0088】
埋め込み領域222、223の不純物濃度はエピタキシャル層12よりも高濃度であり、リング状のPN接合2851や、矩形のPN接合2852の耐圧は、リング拡散領域2311とエピタキシャル層12との間や、パッド拡散領域2312とエピタキシャル層12との間に形成されるPN接合286の耐圧より低くなっている。
【0089】
また、セル領域71においても同様に、櫛状に配置された一個のボディ領域32と、その底面に沿って配置された一個の埋め込み領域22との間に、平面形状が櫛状のPN接合85が形成されている。上述したように埋め込み領域22の不純物濃度は第2の高濃度領域25よりも高濃度であり、埋め込み領域22とボディ領域32との間の櫛状のPN接合85の耐圧は、第2の高濃度領域25とボディ領域32との間に形成されるPN接合86の耐圧よりも低くなっている。
【0090】
かかるMOSFET1に高電圧が印加されると、リング拡散領域2321と埋め込み領域222の間に形成されたリング状のPN接合2851と、ボディ領域32と埋め込み領域22との間に形成された櫛状のPN接合85とがともにアバランシェブレークダウンする。
【0091】
このときパッド拡散領域2322は、どの電極にも接続されておらず、浮遊電位に置かれているので、パッド拡散領域2322と埋め込み領域221の間の矩形のPN接合2852には電圧が印加されず、アバランシェブレークダウンは生じない。また、リング拡散領域2321とエピタキシャル層12との間や、パッド拡散領域2322とエピタキシャル層12との間に形成されるPN接合2861、2862や、第2の高濃度領域25とボディ領域32との間に形成されるPN接合86の耐圧は高いので、これらのPN接合2861、2862、86にもアバランシェブレークダウンは生じない。
【0092】
こうしてリング状と櫛状に形成されたPN接合2851、85がアバランシェブレークダウンすると、櫛状のPN接合2851、85に電流が流れる。
このうち、リング状のPN接合2851は、セル領域71中で櫛状のボディ領域の全体を取り囲むように配置されており、リング状のPN接合2851の全周は、セル領域71中の櫛状のPN接合85に比して長く、また、幅も大きくされている。従って、リング状のPN接合2851の面積は、櫛状のPN接合85の面積よりも大きくなる。このため、アバランシェブレークダウンにより流れる電流の大部分は、リング状のPN接合2851に流れる。
【0093】
リング状のPN接合2851には面積が大きいので、アバランシェブレークダウンにより大電流が流れても、その電流はリング状のPN接合2851全体に均一に流れ、集中的に大電流が流れることはない。このためアバランシェブレークダウンにより電流集中が生じていた従来の素子に比して、素子の破壊が生じにくくなる。
【0094】
なお、上述した実施形態では、一個のリング状の埋め込み領域222をリング拡散領域2321のほぼ全域に配置し、その平面形状がリング拡散領域2321の平面形状と同様にリング状になるようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば複数個の埋め込み領域を設け、各埋め込み領域が、リング拡散領域2321の底面に所定間隔をおいて点在するように配置してもよい。このように構成すると、リング拡散領域の底面に沿って、平面形状がリング状になるように埋め込み領域を配置した場合に比して、リング拡散領域と埋め込み領域との間のPN接合の面積が小さくなるので、埋め込み領域をリング状に配置することが好ましい。
【0095】
ところで、一般に素子の耐圧は、リング拡散領域2322と埋め込み領域222とにより定まるが、特に高耐圧の素子の場合には、ガードリング領域15近傍の電界分布が耐圧に与える影響が大きく、無視できない程度になる。
【0096】
上述した実施形態では、リング拡散領域2321の一部が内側に入り込んでいるが、このように配置すると、リング拡散領域2321と、最も内側に配置されたガードリング領域15の内側端部との間隔が一定でないため、リング拡散領域2321とガードリング領域15との間での電界分布が不均一になって耐圧が低下し、破壊耐量の改善効果も少なくなる。
【0097】
そこで、図50に平面図を示し、図49(a)、(b)に断面図を示すようなMOSFET8を構成してもよい。図49(a)、(b)は図50のP−P線断面図とQ−Q線断面図とにそれぞれ対応している。
【0098】
このMOSFET8は、図50に示すように、リング拡散領域2321の内側に入り込んだ部分が、P型不純物が拡散されてなる直線状の接続領域270で接続され、その結果、接続領域270とリング拡散領域2321の外周部分とは一直線上に配置され、リング拡散領域2321の外周部分と接続領域270とで構成された大きな矩形リング状のP型拡散領域が形成され、この矩形リング状のP型拡散領域の外縁部分と、最も内側に配置されたガードリング領域15の内側端部との間隔が一定になる。このため、リング拡散領域2321とガードリング領域15との間での電界分布が均一になり、耐圧が高くなり、破壊耐量が向上する。
【0099】
しかも、上述した接続領域270と、リング拡散領域2321の内側に入り込んだ部分とで、平面形状が小さい矩形リング状にされた小リング拡散領域275が形成され、小リング拡散領域275の内側端部は、パッド拡散領域2322の縁部分より一定距離だけ内側に位置しており、接続領域270の底面に沿って、N型不純物が拡散されてなる埋め込み領域271が配置されている。
【0100】
このようにパッド拡散領域2322はリング拡散領域2321と同電位の小リング拡散領域270に囲まれているので、パッド拡散領域2322の存在が、その周囲の電界分布等に影響を及ぼすことはなく、従ってリング拡散領域2321とガードリング領域15との間での電界分布は均一であり、耐圧も低下しない。
【0101】
このように構成したMOSFET8に高電圧が印加されると、リング拡散領域2321と同電位の小リング拡散領域275と、埋め込み領域271との間に形成されたリング状のPN接合2853や、リング拡散領域2321がアバランシェブレークダウンし、パッド拡散領域2322の周囲の小リング拡散領域270と小リング埋め込み領域271とにも電流が流れる。
【0102】
また、上述した実施形態では、ボディ領域32の下方に埋め込み領域22を設け、ボディ領域32と埋め込み領域22との間のPN接合85でアバランシェブレークダウンを生じさせ、電流が流れるように構成したが、本発明はこれに限られるものではなく、ボディ領域32の下方に埋め込み領域22を設けなくともよい。この場合には、リング拡散領域2321と埋め込み領域222の間に形成されたリング状のPN接合2851のみがアバランシェブレークダウンし、リング状のPN接合2851のみに電流が流れるが、電流は集中することなくリング状のPN接合2851に均一に流れるので、リング状のPN接合2851の面積が大きければ、電流集中による素子破壊は生じない。
【0103】
以上では、電界効果トランジスタとしてMOSFETを製造する場合について説明したが、図43(a)、(b)の符号2に示すように、N+型のシリコンからなる基板本体11に替え、P型のシリコン単結晶基板を用いてコレクタ層95とし、コレクタ層95に、コレクタ層95とオーミック接続するコレクタ電極96を形成すると、PN接合を用いたIGBT(Insulated gate bipolar transistor )型の電界効果トランジスタが得られる。この電界効果トランジスタ2も本発明に含まれる。
【0104】
また、図44(a)、(b)の符号3に示すようなショットキー接合型IGBT素子も本発明に含まれる。
このショットキー接合型IGBT素子3は、基板本体11が設けられておらず、エピタキシャル層12の裏面側にショットキー電極膜97が配置されている。
【0105】
このショットキー電極膜97は、エピタキシャル層12との間でショットキー接合を形成しており、ショットキー電極膜97がアノードとなり、エピタキシャル層12側がカソードとなるショットキーダイオードが形成されている。
【0106】
ソース電極膜45aを接地電位に接続し、ショットキー電極膜97に正電圧を印加した状態で、ゲート電極膜28にスレッショルド電圧以上の正電圧を印加すると、チャネル領域80の表面に近い部分がN型に反転する。
【0107】
第2の高濃度領域25はエピタキシャル層12と接触しており、チャネル領域の表面部分がN型に反転すると、その反転層によって、ソース領域36とエピタキシャル層12とが接続される。この状態ではショットキー接合は順バイアスされるから、エピタキシャル層12側からソース領域36に向けて電流が流れ、ショットキー接合型IGBT素子3が導通状態になる。
【0108】
また、上述した実施形態では、ソース電極膜45aに接続されたリング拡散領域2321と、浮遊電位に置かれていたパッド拡散領域2322とを有し、各拡散領域2321、2322の底部にそれぞれ埋め込み領域222、223が配置されていたが、本発明はこれに限られるものではなく、大面積のリング拡散領域232のみを設け、浮遊電位に置かれるパッド拡散領域を形成しなくともよい。
【0109】
図48に、基板表面に成膜された薄膜を全て取り去った状態における基板表面の平面図を示す。この場合には、パッド拡散領域を設けた場合に比して、リング拡散領域232の幅を広くとることができ、リング拡散領域232の面積を大きく取ることができる。この大きなリング拡散領域232の底部に沿って埋め込み領域220aを配置すれば、リング拡散領域232と埋め込み領域220aとの間に形成されるリング状のPN接合285の面積も大きくなり、アバランシェブレークダウンにより相当に大きな電流が流れても、素子破壊が生じなくなる。
【0110】
また、上述した実施形態では、セル領域71には、櫛状のボディ領域32及び埋め込み領域22を形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図45にセル領域の平面図を示すように、ドレイン領域25の表面近傍に、複数のセル205を互いに離間するように配置して、一個の素子7を構成してもよい。
【0111】
各セル205は、それぞれ、ボディ領域32と、ソース領域36と、チャネル領域80と、埋め込み領域22を有している。各セル205において、ボディ領域32と、ソース領域36と、チャネル領域80と、埋め込み領域22の拡散深さや不純物濃度は、平面形状が櫛状のボディ領域を有する素子と同じである。
【0112】
ソース領域36はリング状に形成され、その外縁がボディ領域32の縁と離間して配置されており、チャネル領域80は、ソース領域36の外縁とボディ領域32の縁との間に位置している。埋め込み領域22はボディ領域32と同じ形状にされ、ボディ領域32の内側に配置されている。
【0113】
また図45にはボディ領域32及び埋め込み領域22の平面形状が矩形の場合を示したが、複数のセル205を配置する場合のボディ領域32及び埋め込み領域22の平面形状はこれに限らず、例えば円形や三角形や六角形に形成してもよい。
【0114】
また、上記実施形態では、本発明における第1導電型をN型とし、第2導電型をP型としたが、本発明の第1、第2導電型はこれに限られるものではなく、逆に第1導電型をP型とし、第2導電型をN型としてもよい。
【0115】
【発明の効果】
アバランシェブレークダウンによる素子破壊が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第1の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第1の断面図
【図2】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第2の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第2の断面図
【図3】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第3の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第3の断面図
【図4】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第4の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第4の断面図
【図5】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第5の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第5の断面図
【図6】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第6の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第6の断面図
【図7】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第7の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第7の断面図
【図8】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第8の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第8の断面図
【図9】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第9の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第9の断面図
【図10】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第10の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第10の断面図
【図11】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第11の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第11の断面図
【図12】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第12の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第12の断面図
【図13】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第13の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第13の断面図
【図14】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第14の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第14の断面図
【図15】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第15の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第15の断面図
【図16】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第16の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第16の断面図
【図17】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第17の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第17の断面図
【図18】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第18の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第18の断面図
【図19】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第19の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第19の断面図
【図20】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第20の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第20の断面図
【図21】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第21の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第21の断面図
【図22】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第22の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第22の断面図
【図23】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第23の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第23の断面図
【図24】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第24の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第24の断面図
【図25】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第25の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第25の断面図
【図26】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第26の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第26の断面図
【図27】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第27の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第27の断面図
【図28】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第28の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第28の断面図
【図29】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第29の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第29の断面図
【図30】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第30の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第30の断面図
【図31】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第31の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第31の断面図
【図32】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第32の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第32の断面図
【図33】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第33の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第33の断面図
【図34】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第34の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第34の断面図
【図35】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第35の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第35の断面図
【図36】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における製造工程を説明する第36の断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における製造工程を説明する第36の断面図
【図37】(a):本発明の一例の電界効果トランジスタのパッド領域における構造を示す断面図
(b):本発明の一例の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における構造を示す断面図
【図38】本発明の一例の電界効果トランジスタの製造工程を説明する第1の平面図
【図39】本発明の一例の電界効果トランジスタの製造工程を説明する第2の平面図
【図40】本発明の一例の電界効果トランジスタの製造工程を説明する第3の平面図
【図41】本発明の一例の電界効果トランジスタの製造工程を説明する第4の平面図
【図42】本発明の一例の電界効果トランジスタの製造工程を説明する第5の平面図
【図43】(a):本発明の他の例であるIGBT型の電界効果トランジスタのパッド領域における構造を説明する断面図
(b):本発明の他の例であるIGBT型の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における構造を説明する断面図
【図44】(a):本発明の他の例であり、ショットキー接合を用いたIGBT型の電界効果トランジスタのパッド領域における構造を説明する断面図
(b):本発明の他の例であり、ショットキー接合を用いたIGBT型の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における構造を説明する断面図
【図45】本発明の他の例であり、複数個のセルが行列状に配置された電界効果トランジスタを説明するための図
【図46】従来の電界効果トランジスタの構造を説明する断面図
【図47】従来の電界効果トランジスタの配置状態を説明する平面図
【図48】本発明の他の例であり、リング拡散領域のみが設けられた構造の電界効果トランジスタの基板表面の状態を説明する平面図
【図49】(a):本発明の他の例であり、小リング拡散領域によりパッド拡散領域が囲まれた構造の電界効果トランジスタのパッド領域における構造を説明する断面図
(b):本発明の他の例であり、小リング拡散領域によりパッド拡散領域が囲まれた構造の電界効果トランジスタのセル領域及び周辺領域における構造を説明する断面図
【図50】本発明の他の例であり、小リング拡散領域によりパッド拡散領域が囲まれた構造の電界効果トランジスタを説明するための平面図
【符号の説明】
11……基板本体
12……エピタキシャル層
22、222、223……埋め込み領域
27……ゲート絶縁膜
28……ゲート電極膜
32……ボディ領域
45……ソース電極膜
80……チャネル領域
91……ドレイン電極膜
2321……リング拡散領域
2322……パッド拡散領域
150……表面保護膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly, to a high withstand voltage low resistance field effect transistor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a field effect transistor that allows current to flow in the thickness direction of a substrate has been used as a power control element.
[0003]
Figure 46
[0004]
The silicon
In the
[0005]
An
[0006]
The
[0007]
FIG. FIG. 5 is a plan view showing the surface of the
When this
When a voltage lower than the threshold voltage (for example, ground potential) is applied to the
[0008]
In the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was created in order to solve the above-described disadvantages of the prior art, and an object thereof is to provide a field effect transistor having a high breakdown voltage and a low resistance.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
The field effect transistor according to
The invention according to
The invention according to
The invention according to
A sixth aspect of the present invention is the field effect transistor according to any one of the first to fourth aspects, wherein the second conductivity type collector layer disposed on the back side of the drain layer, and the collector layer The field effect transistor is disposed on a surface opposite to the drain layer and includes a collector electrode that is ohmically connected to the collector layer.
A seventh aspect of the present invention is the field effect transistor according to any one of the first to fourth aspects, wherein the Schottky electrode is disposed on the back side of the drain layer and forms a Schottky junction with the drain layer. Is a field effect transistor.
[0011]
The field effect transistor of the present invention has a first conductivity type buried region, and the buried region is deeper than the bottom surface of the second conductivity type pad diffusion region below the pad electrode film to which the bonding wire is fixed. It is located inside the drain layer at the position and is in contact with the bottom surface of the pad diffusion region. For this reason, a PN junction is formed between the buried region and the pad diffusion region.
[0012]
When the second conductive type ring diffusion region having a ring shape in the vicinity of the pad diffusion region is provided and the buried region of the first conductivity type is disposed at the bottom of the ring diffusion region, the pad diffusion region Similarly to the above, a PN junction is formed between the ring diffusion region and the buried region.
[0013]
When a high voltage is applied to the field effect transistor having such a configuration, a high voltage is applied to the PN junction between the ring diffusion region connected to the source electrode film and the buried region, and the ring diffusion region and the buried region are An avalanche breakdown occurs, and a current flows through the PN junction.
[0014]
When the area of the PN junction formed by the buried region and the ring diffusion region is increased in this way, even if an avalanche breakdown occurs in the PN junction and the current flows, the current spreads over the entire large area PN junction. The current is less likely to be concentrated in one place, and element breakdown due to current concentration is less likely to occur. Therefore, current concentration is likely to occur due to avalanche breakdown in the vicinity of the base region, and element breakdown is less likely to occur as compared with a conventional element that tends to be destroyed.
[0015]
In the present invention, when a high-concentration buried region that forms a PN junction with the body region is provided at the bottom of the body region of the cell, the avalanche break also occurs at the PN junction between the body region and the buried region. Down occurs, and current flows through both the PN junction between the body region and the buried region and the PN junction between the buried region and the ring diffusion region.
[0016]
In this case, if the area of the PN junction between the buried region and the pad diffusion region is larger than the area of the PN junction between the body region and the buried region in the cell, most of the current flowing due to the avalanche breakdown is Since the current flows through the PN junction between the buried region and the pad diffusion region, the current flowing through the PN junction in the cell can be reduced. Therefore, a large current does not flow intensively in the cell and the device is not destroyed.
[0017]
Note that the pad diffusion region may affect the electric field distribution around the pad diffusion region due to the arrangement relationship with other diffusion layers, and as a result, the withstand voltage may decrease. For example, if the ring diffusion region enters the inside of the element to avoid the pad diffusion region, the distance between the ring diffusion region and the guard ring region disposed outside the device becomes non-constant. The electric field distribution with respect to the guard ring region disposed in the region becomes non-uniform, and the withstand voltage decreases.
[0018]
Therefore, in the present invention, a small ring diffusion region having a rectangular ring shape connected to the ring diffusion region and formed by diffusing impurities of the second conductivity type is formed, and pad diffusion is performed in the region surrounded by the small ring diffusion region. An area may be arranged, and a small ring buried area formed by diffusing impurities of the first conductivity type may be arranged along the bottom surface of the small ring diffusion area and having a planar shape in a ring shape.
[0019]
With this configuration, the small ring diffusion region is surrounded by the ring diffusion region, and its presence hardly affects the surrounding electric field distribution. Therefore, the breakdown voltage of the element does not decrease due to the influence. For example, even if the ring diffusion region has entered the inside of the element to avoid the pad diffusion region as described above, the small penetration region that surrounds the pad diffusion region is formed by connecting the part that has entered the inside, When the distance between the outer edge portion of the ring diffusion region and the small ring diffusion region and the guard ring region arranged outside thereof is constant, the outer edge portion of the ring diffusion region and the small ring diffusion region having the same potential, Since the electric field distribution with the guard ring region becomes uniform, the breakdown voltage of the element does not decrease.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Below, the manufacturing method of MOSFET which is a field effect transistor which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. In the following, the first conductivity type impurity is an N-type impurity, and the second conductivity type impurity is a P-type impurity.
[0021]
First, N made of silicon + Mold substrate body and N formed on its surface - A substrate provided with a type epitaxial layer is prepared. A plurality of elements to be described later can be formed on the substrate. Cross-sectional views illustrating the manufacturing process of one element among these plural elements are shown in FIGS. 1A to 37A and FIGS. 1B to 37B. 1A to 37A show cross-sectional views in a pad region described later, and FIGS. 1B to 37B show cross-sectional views in a cell region and a peripheral region described later. ing. In FIGS. 1A and 1B,
[0022]
Next, when the
[0023]
Next, a resist solution is applied to the surface of the
[0024]
FIG. 38 is a plan view of the element in the state of FIGS. 3 (a) and 3 (b). 3A shows a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 38, and FIG. 3B shows a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
As shown in FIG. 38, the patterned resist
[0025]
Next, using the resist
[0026]
Next, when the surface of the
[0027]
Next, when the
[0028]
Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, a patterned resist
[0029]
When the
[0030]
Next, when the
[0031]
Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, a resist film is formed on the surface of the
[0032]
This groove is a groove formed in a square ring shape and having a constant width, and its outer end is located inside a certain distance from the inner end of the
[0033]
The
[0034]
The inner resist
[0035]
The outer resist
[0036]
On the other hand, the inner resist
[0037]
Two stem openings 73 1 73 2 Are connected to the ends of a plurality of
[0038]
Next, the
Then, as shown in FIG. 11 (a), the
[0039]
Hereinafter, a region outside the outer end of the
[0040]
In the
[0041]
The
[0042]
Next, the resist
[0043]
Then, the N-type impurities are exposed to the bottoms of the comb-shaped
[0044]
Next, the
[0045]
Thereafter, as shown in FIGS. 14A and 14B, a patterned resist
The planar shape of the resist
[0046]
When the
[0047]
Next, the element formation surface is irradiated with an N-type impurity. Here, phosphorus is used as the N-type impurity, and the dose amount is 2 × 10. 12 cm -2 It is said. As shown in FIGS. 16A and 16B, the
[0048]
Next, the
[0049]
By the way, the impurity contained in the
[0050]
In these cases, since the PN junction is not formed between the diffusion region formed by the diffused impurity and the object to be diffused, the diffusion impurity and the diffusion region have the same conductivity type. Cannot originally define its diffusion depth.
Therefore, in this case, the depth position where the impurity concentration of the diffusion region is twice the impurity concentration of the object to be diffused is defined as the diffusion depth of the diffusion region.
[0051]
At this time, when the
[0052]
If the diffusion depth of the comb-like
[0053]
Further, if the diffusion depth of the second
[0054]
Assuming that the diffusion depth of the first
[0055]
Next, when the
[0056]
Next, polysilicon previously doped with impurities is deposited by CVD. Then, as shown in FIGS. 19A and 19B, on the surfaces of the
[0057]
Next, after forming a resist film on the surface of the
[0058]
This groove is a groove having a constant width formed in a square ring shape, and is arranged so that the outer end portion thereof is located outside by a certain distance from the outer end portion of the above-described square ring-shaped
[0059]
The
[0060]
The outer resist
[0061]
On the other hand, the inner resist
[0062]
When the
[0063]
Next, the element formation surface is irradiated with a P-type impurity using the
On the other hand, since the
[0064]
Next, the
[0065]
Among these, the P-type impurity in the third implantation region 31 of the
[0066]
Therefore, in the first
[0067]
In FIG. 23 (b),
The embedded
[0068]
On the other hand, a square ring-shaped
[0069]
The buried
[0070]
In this state, the
[0071]
Of these resist
[0072]
A
[0073]
Next, when the element formation surface is irradiated with the N-type impurities using the resist
[0074]
Next, after removing the resist
[0075]
As described above, the
Next, as shown in FIGS. 27A and 27B, the
[0076]
Next, as shown in FIGS. 28A and 28B, a patterned resist
[0077]
Of these, the
[0078]
Next, when the insulating
Next, the resist
[0079]
Next, as shown in FIGS. 31A and 31B, a patterned resist
[0080]
When the
[0081]
Next, after removing the resist
[0082]
Next, as shown in FIGS. 35A and 35B, a patterned resist
[0083]
When the
[0084]
Next, when a metal film is formed on the surface opposite to the element formation surface of the
[0085]
In the
[0086]
Then, a current flows from the source region 39 through the inversion layer to the second
When the
[0087]
In the
[0088]
The impurity concentration of the buried
[0089]
Similarly, in the
[0090]
When a high voltage is applied to the
[0091]
At this time, the
[0092]
The
Of these, ring-shaped
[0093]
Ring-shaped
[0094]
In the above-described embodiment, one ring-shaped embedded
[0095]
By the way, in general, the breakdown voltage of the element depends on the
[0096]
In the above-described embodiment, the ring diffusion region 232 1 A part of the
[0097]
Therefore, FIG. Shows a plan view, FIG. You may comprise MOSFET8 which shows sectional drawing in (a), (b). FIG. (a), (b) FIG. Respectively correspond to the P-P line sectional view and the Q-Q line sectional view.
[0098]
This
[0099]
Moreover, the
[0100]
Thus, the
[0101]
When a high voltage is applied to the
[0102]
In the above-described embodiment, the buried
[0103]
In the above, the case where a MOSFET is manufactured as a field effect transistor has been described. However, as indicated by
[0104]
Further, a Schottky junction type IGBT element as indicated by
In this Schottky junction
[0105]
The
[0106]
When a positive voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied to the
[0107]
The second
[0108]
In the above-described embodiment, the
[0109]
FIG. Shows a plan view of the substrate surface in a state where all of the thin film formed on the substrate surface has been removed. . In this case, the width of the
[0110]
Further, in the above-described embodiment, the comb-shaped
[0111]
Each
[0112]
The
[0113]
Also FIG. Although the case where the planar shapes of the
[0114]
Moreover, in the said embodiment, although the 1st conductivity type in this invention was N type and the 2nd conductivity type was P type, the 1st, 2nd conductivity type of this invention is not restricted to this, reversely Alternatively, the first conductivity type may be a P-type and the second conductivity type may be an N-type.
[0115]
【The invention's effect】
Device breakdown due to avalanche breakdown is less likely to occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a first cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention.
(b): First cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention
2A is a second cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): Second sectional view for explaining a manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of the example of the present invention.
3A is a third cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention. FIG.
(b): Third sectional view for explaining a manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of the example of the present invention.
4A is a fourth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): Fourth sectional view for explaining a manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of the example of the present invention.
5A is a fifth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): 5th sectional view explaining the manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of an example of the present invention
6A is a sixth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): A sixth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention
7A is a seventh cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): Seventh cross-sectional view for explaining a manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of an example of the present invention
8A is an eighth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): An eighth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of the example of the present invention.
9A is a ninth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): A ninth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of the example of the present invention.
10A is a tenth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): Tenth cross-sectional view for explaining a manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention
11A is an eleventh cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): An eleventh cross-sectional view illustrating a manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention.
12A is a twelfth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): A twelfth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention.
13A is a thirteenth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): A thirteenth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor according to an example of the present invention.
14A is a fourteenth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): 14th sectional view explaining the manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention
15A is a fifteenth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): A fifteenth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention.
FIG. 16A is a sixteenth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): Sixteenth sectional view for explaining a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention.
FIG. 17A is a seventeenth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): Seventeenth sectional view for explaining a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention.
18A is an eighteenth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): An eighteenth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention
19A is a nineteenth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): 19th sectional view explaining the manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of the example of the present invention
20A is a twentieth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): A twentieth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention.
FIG. 21A is a twenty-first cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): 21st sectional view explaining the manufacturing process in the cell area | region and peripheral region of the field effect transistor of an example of this invention
22A is a twenty-second cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): 22nd sectional view explaining the manufacturing process in the cell region and peripheral region of the field effect transistor of an example of this invention
FIG. 23A is a twenty-third cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): 23rd sectional view explaining the manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of an example of the present invention
FIG. 24A is a twenty-fourth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): A twenty-fourth cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention
FIG. 25A is a twenty-fifth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): 25th sectional view for explaining the manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention
FIG. 26A is a twenty-sixth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): A twenty-sixth sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention.
FIG. 27A is a twenty-seventh cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): 27th sectional view for explaining the manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention
FIG. 28A is a twenty-eighth sectional view for explaining a manufacturing process in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): 28th sectional view for explaining the manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention;
FIG. 29A is a 29th cross-sectional view illustrating the manufacturing process in the pad region of the field effect transistor according to the example of the invention;
(b): 29th sectional view for explaining the manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention
30A is a thirtieth cross-sectional view illustrating the manufacturing process in the pad region of the field effect transistor according to the example of the invention. FIG.
(b): 30th sectional view for explaining the manufacturing process in the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention
FIG. 31A is a thirty-first cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): A thirty-first cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor according to an example of the present invention.
FIG. 32A is a thirty-second cross sectional view illustrating the manufacturing process in the pad region of the field effect transistor according to the example of the invention;
(b): A thirty-second cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor according to an example of the present invention.
FIG. 33A is a thirty-third cross sectional view illustrating the manufacturing process in the pad region of the field effect transistor according to the example of the invention;
(b): A thirty-third cross-sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor according to an example of the present invention.
34A is a thirty-fourth cross sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention; FIG.
(b): A thirty-fourth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor according to an example of the present invention.
FIG. 35A is a thirty-fifth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): A thirty-fifth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor according to an example of the present invention.
FIG. 36A is a thirty-sixth cross-sectional view illustrating a manufacturing step in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): A thirty-sixth sectional view illustrating a manufacturing process in a cell region and a peripheral region of a field effect transistor of an example of the present invention.
FIG. 37A is a cross-sectional view showing a structure in a pad region of a field effect transistor according to an example of the present invention;
(b): Cross-sectional view showing the structure of the cell region and the peripheral region of the field effect transistor of one example of the present invention
FIG. 38 is a first plan view illustrating the manufacturing process of the field effect transistor according to the example of the present invention;
FIG. 39 is a second plan view for explaining the manufacturing process for the field-effect transistor according to the example of the invention;
FIG. 40 is a third plan view for explaining the manufacturing process for the field effect transistor according to the example of the present invention;
FIG. 41 is a fourth plan view illustrating the manufacturing process for the field effect transistor according to the example of the present invention;
FIG. 42 is a fifth plan view illustrating the manufacturing process for the field effect transistor according to the example of the present invention;
43A is a cross-sectional view illustrating a structure in a pad region of an IGBT field effect transistor which is another example of the present invention. FIG.
(b): A cross-sectional view illustrating a structure in a cell region and a peripheral region of an IGBT field effect transistor which is another example of the present invention
44A is a cross-sectional view illustrating a structure in a pad region of an IGBT field effect transistor using a Schottky junction as another example of the present invention. FIG.
(b) is a cross-sectional view illustrating a structure of a cell region and a peripheral region of an IGBT field effect transistor using a Schottky junction, which is another example of the present invention.
FIG. 45 The figure for demonstrating the field effect transistor which is another example of this invention, and in which the several cell was arrange | positioned at matrix form
FIG. 46 Sectional drawing explaining the structure of the conventional field effect transistor
FIG. 47 Plan view for explaining the arrangement state of a conventional field effect transistor
FIG. 48 The top view explaining the state of the substrate surface of the field effect transistor which is another example of the present invention and has a structure in which only the ring diffusion region is provided
FIG. 49 (a) is a cross-sectional view illustrating a structure in a pad region of a field effect transistor which is another example of the present invention and has a structure in which a pad diffusion region is surrounded by a small ring diffusion region
(b): A cross-sectional view illustrating a structure of a cell region and a peripheral region of a field effect transistor having another structure of the present invention, in which a pad diffusion region is surrounded by a small ring diffusion region
FIG. 50 The top view for demonstrating the field effect transistor which is another example of this invention, and has a structure where the pad diffused region was enclosed by the small ring diffused region
[Explanation of symbols]
11 …… Board body
12 …… Epitaxial layer
22, 222, 223 ... Embedded region
27 …… Gate insulation film
28 …… Gate electrode film
32 …… Body area
45 …… Source electrode film
80 …… Channel area
91 …… Drain electrode film
232 1 …… Ring diffusion region
232 2 ...... Pad diffusion area
150 …… Surface protective film
Claims (7)
前記ドレイン層内に配置され、前記ドレイン層とPN接合を形成する第2導電型のボディ領域と、
前記ボディ領域内に配置され、前記ボディ領域とPN接合を形成する第1導電型のソース領域と、
前記ボディ領域の一部であって、前記ボディ領域の縁と前記ソース領域の縁との間に位置するチャネル領域と、
前記チャネル領域の表面に配置されたゲート絶縁膜と、
前記ドレイン層内の前記ボディ領域を取り囲む位置に配置され、前記ドレイン層とPN接合を形成する第2導電型のリング状のリング拡散領域と、
前記ドレイン層内の前記リング拡散領域の底面と接触する位置に配置され、前記リング拡散領域とPN接合を形成する第1導電型の第1の埋め込み領域と、
前記ソース拡散領域と前記リング拡散領域に電気的に接続されたソース電極膜とを有し、
前記第1の埋め込み領域は前記ドレイン層よりも高濃度にされ、前記リング拡散領域と前記ドレイン層とが形成するPN接合よりも、前記リング拡散領域と前記第1の埋め込み領域とが形成するPN接合の方が低耐圧にされた電界効果トランジスタ。A drain layer of a first conductivity type;
A body region of a second conductivity type disposed in the drain layer and forming a PN junction with the drain layer;
A source region of a first conductivity type disposed within the body region and forming a PN junction with the body region;
A channel region that is part of the body region and is located between an edge of the body region and an edge of the source region;
A gate insulating film disposed on a surface of the channel region;
A ring-shaped ring diffusion region of a second conductivity type disposed at a position surrounding the body region in the drain layer and forming a PN junction with the drain layer;
A first buried region of a first conductivity type disposed at a position in contact with the bottom surface of the ring diffusion region in the drain layer and forming a PN junction with the ring diffusion region;
A source electrode film electrically connected to the source diffusion region and the ring diffusion region;
The first buried region has a higher concentration than the drain layer, and a PN formed by the ring diffusion region and the first buried region rather than a PN junction formed by the ring diffusion region and the drain layer. A field-effect transistor whose junction has a lower breakdown voltage.
前記フィールド絶縁膜上に配置され、ボンディングワイヤが固定されるパッド電極膜と、
前記パッド電極膜の下方の前記ドレイン層内に配置され、前記ドレイン層とPN接合を形成する第2導電型のパッド拡散領域と、
前記パッド拡散領域の底面と接触して前記パッド拡散領域とPN接合を形成する第1導電型の第2の埋め込み領域とを有し、
前記第2の埋め込み領域は前記ドレイン層よりも高濃度にされ、前記パッド拡散領域と前記ドレイン層とが形成するPN接合よりも、前記パッド拡散領域と前記第2の埋め込み領域とが形成するPN接合の方が低耐圧にされた請求項1記載の電界効果トランジスタ。A field insulating film disposed on the surface of the drain layer;
A pad electrode film disposed on the field insulating film and to which a bonding wire is fixed;
A second conductive type pad diffusion region disposed in the drain layer below the pad electrode film and forming a PN junction with the drain layer;
A first conductivity type second buried region that forms a PN junction with the pad diffusion region in contact with the bottom surface of the pad diffusion region;
The second buried region has a higher concentration than the drain layer, and a PN formed by the pad diffusion region and the second buried region rather than a PN junction formed by the pad diffusion region and the drain layer. 2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the junction has a lower breakdown voltage.
前記半導体基板の前記ドレイン層とは反対側の面に配置され、前記半導体基板とオーミック接続されたドレイン電極とを有する請求項1乃至4のいずれか1項記載の電界効果トランジスタ。A first conductivity type semiconductor substrate disposed on the back side of the drain layer;
5. The field effect transistor according to claim 1, further comprising: a drain electrode disposed on a surface of the semiconductor substrate opposite to the drain layer and ohmically connected to the semiconductor substrate.
前記コレクタ層の前記ドレイン層とは反対側の面に配置され、前記コレクタ層とオーミック接続されたコレクタ電極とを有する請求項1乃至4のいずれか1項記載の電界効果トランジスタ。A collector layer of a second conductivity type disposed on the back side of the drain layer;
5. The field effect transistor according to claim 1, further comprising a collector electrode disposed on a surface of the collector layer opposite to the drain layer and ohmically connected to the collector layer. 6.
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