JPH01300569A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01300569A
JPH01300569A JP63130887A JP13088788A JPH01300569A JP H01300569 A JPH01300569 A JP H01300569A JP 63130887 A JP63130887 A JP 63130887A JP 13088788 A JP13088788 A JP 13088788A JP H01300569 A JPH01300569 A JP H01300569A
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JP
Japan
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region
semiconductor
layer
insulating film
power
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Application number
JP63130887A
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English (en)
Inventor
Yasuo Kamiya
神谷 康夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置、特にパワーMO8F ETや絶
縁ゲート型バイポーラトランジスタ等の破壊耐量の向上
に関するものである。
〔従来の技術〕
第7図は従来半導体装置であるパワーMO8FETIの
構造を示す断面図である。同図において、N+半半導体
根板2一方主面上にはN−層3がエピタキシャル成長に
より形成されている。このN−層3の表面から選択的に
不純物を二段階に分けて拡散させる二重拡散法により、
P領域4が形成されている。ざらにPgAiii!4の
表面から選択的に不純物を拡散して、P領域4内に2個
のN+領戚5が一定間隔をもって形成されている。そし
て、第7図に示すように、N−層3の表面からN++域
5の表面の一部にかけて絶縁層6が形成されている。絶
縁層6の中には例えばポリシリコンから成るゲート電極
7が形成されている。また、P領域4およびN+領域5
の両方に電気的に接続されるように例えばアルミなどの
金属からなるソース電極8が形成されている。また、N
+半導体基板2裏面には金属からなるドレイン電極9が
形成されている。
次に、このパワーMO8FET1の動作について説明す
る。第7図に示すパワーMO3FET1のドレイン電極
9とソース電極8間に一定のドレイン電圧V。8を印加
した状態で、ゲート電極7とソース電極8間にそのパワ
ーMO8FET1のしきい値電圧■ 以上のゲート電圧
■。8を印加する■ と、N−層3とN+領域5とに挟まれ、かつゲート電極
7に対応するP領域(以下「チャネル形成領域」という
)4aにチャネルが形成されてドレイン電極9とソース
電極8間にドレイン電流が流れる。したがって、ゲート
電圧vGSを制御することによりドレイン電流を制御す
ることができる。
なお、上記しきい値電圧v■は、チャネル形成領域4a
とゲート電極7とで挟まれた絶縁層、いわゆるゲート絶
縁膜の厚みと、チャネル形成領域4aの不純物濃度とに
依存するものであり、これらゲート絶縁膜の厚み、チャ
ネル形成領域4aの不純物濃度を調整することによりし
きい値電圧■1を適当に制御することができる。
また、第7図に示すパワーMO8FETのゲート電極7
とソース電極8間に一定のゲート電圧V0、を印加した
状態で、ドレイン電極9とソース電極8間に印加するド
レイン電圧V。8をOvから徐々にa電圧に変化させる
と、ドレイン電圧V。、の上昇に伴ってドレイン電流も
上界する。しかしながら、ドレイン電圧■。8が一定の
値以上になると、ドレイン電流はドレイン電圧V。8に
よらず一定の値、すなわち降伏電流J。となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の半導体装置であるパワーMO8FETIは以上の
ように構成されており、第8図はそのパワーMO8FE
T1の等価回路である。第8図に示すように、このパワ
ーMO3FET1には寄生バイポーラトランジスタ10
が形成されており、この寄生バイポーラトランジスタ1
0は、N 領域5をエミッタ領域とし、P領域4をベー
ス領域とし、またN−層3をコレクタ領域とするnpn
トランジスタである。そして、降伏電流J。はP領域4
の拡散抵抗、換言すれば寄生バイポーラトランジスタ1
0のベース抵抗Rを介してドレイン電極9からソース電
極8に流れ込む。
第9図は上記のようすを模式的に示す図である。
上記のように、降伏電流J。がベース抵抗Rに流れ込み
、降伏電流J。とベース抵抗Rとの関係が、JcXR>
0.6         ・・・(1)を満すものとな
ると、抵抗Rでの電圧降下が寄生バイポーラトランジス
タ10を導通するのに必要なしきい値を越える。言い換
えれば寄生バイポーラトランジスタ10のベース・エミ
ッタ間がその拡散電位以上に順バイアスされるので、寄
生バイポーラトランジスタ10が導通状態となる。その
結果、パワーM’08FET1に貫通電流が流れ、パワ
ーMO8FET1が短時間のうちに破壊されてしまう。
特に近年大容量のパワーMO8FETが要望されている
が、第7図に示すような構成のものでは抵抗Rを小さく
することができず、比較的低い電流J。が流れた場合に
も(1)式を満足することとなり、パワーMO8FET
が破壊するという問題があった。すなわち、従来のもの
は破壊耐量が小さいという問題があった。
この発明は上記のような問題点を一解消するためになさ
れたもので、従来の半導体装置よりもより大きな破壊耐
量を有する半導体装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、第1導電型の半導体層と、前記半導体層の
一方の主表面より第2導電型の不純物を導入することに
より前記半導体層の上層部に形成された第2導電型のウ
ェル領域と、前記ウェル領域の上層部に部分的に形成さ
れた第1導電型の半導体領域と、前記半導体領域と前記
半導体層とで挟まれた前記ウェル領域の表面上に形成さ
れた絶縁膜と、前記半導体層の他方の主表面上に形成さ
れた第1電極と、前記絶縁膜の主表面上に形成された第
2電極と、少なくとも航記半導体領域の主表面に接する
ように形成された第3電極とを有する半導体装置であっ
て、前記ウェル領域内のうち前記半導体領域直下に位置
する第1領域の不純物濃度を前記絶縁膜直下に位置する
第2領域の不純物濃度よりも高く設定している。
〔作用〕
この発明における半導体装置は、ウェル領域内のうち半
導体領域直下のM1領域の不純物濃度を絶j1膜直下の
第2領域の不純物濃度より高めることにより、前記第1
領域の拡散抵抗が低減され、言い換えれば寄生トランジ
スタのベース抵抗が低減され、前記寄生トランジスタが
低電流で導通状態になることを防止し、破壊耐量を向上
させる。
〔実施例〕
第1図はこの発明にかかる一実塵例であるパワーMO8
FET1の構造を示す断面図である。同図に示す実施例
が第7図に示す従来のものと異なる点は、本実施例にお
いて寄生トランジスタのベースとなる領域にP型不純物
の濃度が比較的高い埋め込みP+領域11が設iテられ
ている点であり、本実施例におけるその他の構成は従来
のものと同じである。すなわち、N−JI3の表面から
一定深さの領域に埋め込みP+領域11が形成されてお
り、この埋め込みP 領域11上にP領t123が形成
されている。そして、従来と同様に、P領域23内に2
個のN 領域5が一定間隔をもって形成されている。
第2図ないし第5図はこの発明にかかる半導体装置の製
造方法の一例を示す図である。以下、第2図ないし第5
図を参照しつつ製造行程を説明する。
まず、N+半導体基板2の一方主面上にN−113をエ
ピタキシャル成長により形成する。そして、所定領域に
開口部21aを有する酸化膜21をN−層3上に形成し
た後、酸化膜21をマスクとしてイオン注入法によりN
−層3から一定深さの領域に埋め込みP+領域11を形
成する(第2図)。
次に、酸化膜21を除去した後、所定領域に開口部22
aを有する酸化膜22をN”層3上に形成する。そして
、酸化膜22をマスクとしてイオン注入法あるいは拡散
法等によりN−113の上層部にP領域23を形成する
(第3図)。
その後、従来と同様の工程によりパワーMO8FETI
を形成する。例えば、第4図に示すように、P領t42
3の表面領域の一部からN−N13の表面にかけてゲー
ト絶縁j!J6aを従来より周知の写真製版法により形
成し、さらにそのゲート絶縁膜6a上にゲート電極7を
形成する。次に、P領域23の表面領域の所定領域上に
酸化膜24を形成した後、酸化膜24およびゲート電極
7をマスクとしてイオン注入法あるいは拡散法等により
P領域23の上層部に2個のN+領域5を一定間隔をも
って形成する(第5図)。
そして、酸化膜24を除去した後、N 領域5の表面領
域の一部からゲート電極7上に層間絶縁膜を形成し、こ
の層間絶縁膜とゲート絶縁膜6aにより第1図に示すよ
うに絶縁層6を形成する。
その優、第1図に示すように、絶縁層6.N+領域5の
表面領域の他部およびN+領域5で挟まれるP領域23
上にソース電極8を形成する一方、N+半導体基板2裏
面にドレイン電極9を形成する。
上記のようにパワーMO8FETIを構成することによ
り、寄生バイポーラトランジスタは、N1領域5をエミ
ッタ領域とし、埋め込みP+領域11をベース領域とし
、またN−層3をコレクタ領域とするnpn)−ランリ
スタとなり、奇生バイポーラトランジスタのベース抵抗
Rは従来のそれよりも低いものとなる。したがって、(
1)式かられかるように、ベース抵抗Rの値が低くなっ
た分だけ降伏電流J。を従来よりも高く設定することが
でき、パワーMO8FETIの破壊耐量が向上される。
なお、上記実施例では寄生バイポーラトランジスタのベ
ース抵抗Rの値を低下させるために、P型不純物の濃度
が比較的高い埋め込みP+領域11を設けたが、第6図
(b)に示すように、寄生バイポーラトランジスタのベ
ース領域61bに対応する領域のP型不純物の濃度が比
較的高く、チャネル形成領hi61aに対応する領域の
P型不純物の濃度が比較的低くなるように設定してもよ
い。
要は、寄生バイポーラトランジスタのベース領域61b
の不純物濃度をチャネル形成領域61aのそれよりも高
く設定すればよい。
また、上記実施例ではNチャネルパワーMO8FETI
の場合について説明したが、この発明はPチャネルパワ
ーMO8FETにも適用することができる。すなわち、
PチャネルパワーMO3FETの場合にも上記と同様の
問題が生じ、この問題に対して上記と同様に、寄生バイ
ポーラトランジスタのベースに対応する領域にN型不純
物の濃度が比較的高い埋め込みN+領領域設けることに
よりそのPチャネルパワーMO8FETの破壊耐量を向
上させることができる。
また、上記実施例ではパワーMO8FETについて説明
したが、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタに本発明
を適用することも可能であり、上記と同様に、絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタの破壊耐量を向上させるこ
とができる。
(発明の効果) 以上のように、この発明によれば、ウェル領域内のうち
半導体領域直下の第1領域の不純物濃度が絶縁膜直下の
第2領域の不純物濃度より高くなるように構成したので
、前記第1領域の拡散抵抗が低減され、言い換えれば寄
生トランジスタのベース抵抗が低減され、前記寄生トラ
ンジスタが低電流で導通状態になることを防止でき、破
壊′M量が向上される効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる一実施例であるパワーMO3
FETを示す断面図、第2図ないし第5図はこの発明に
かかる半導体装置の製造方法の一例を示す図、第6図(
a)はパワーMO8FETの要部を示す断面図、第6図
(b)は第6図(a)の八−A線に沿ったP型不純物分
布を模式的に示した図、第7図は従来半導体装置である
パワーMO8FETの断面図、第8図は第7図の等価回
路図、第9図は第7図に示すパワーMO8FETのキャ
リア(電子)の動きを示す模式図である。 図において、3はN−層、5はN+領領域6は絶縁層、
7はゲート電極、8はソース電極、9はコレクタ電極、
11は埋め込みP+領域、23゜61はP領域、61a
はチャネル形成領域、61bはベース領域である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人   大  岩  増  雄 第1図 3−−−− N−1ft   5−一−−N+鍾媒6−
−−−緒緑層    7−−−− 〃’−)を極8−−
−−ソース電ネ※   9−一一−コレ7グ儂場11−
−−−理め久みP檀訃呪23−−−−P1牒。 第2図 第4図 第5図 第6図 (a) 61−−−−p  @ffk       61a−−
−−チv4ルRA+ij&51b−−−s−ス価魂 1s7rIA上 第9園

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体層と、 前記半導体層の一方の主表面より第2導電型の不純物を
    導入することにより前記半導体層の上層部に形成された
    第2導電型のウェル領域と、前記ウェル領域の上層部に
    部分的に形成された第1導電型の半導体領域と、 前記半導体領域と前記半導体層とで挟まれた前記ウェル
    領域の表面上に形成された絶縁膜と、前記半導体層の他
    方の主表面上に形成された第1電極と、 前記絶縁膜の主表面上に形成された第2電極と、少なく
    とも前記半導体領域の主表面に接するように形成された
    第3電極とを有する半導体装置であって、 前記ウェル領域内のうち、前記半導体領域直下に位置す
    る第1領域の不純物濃度が前記絶縁膜直下に位置する第
    2領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする半導体
    装置。
JP63130887A 1988-05-27 1988-05-27 半導体装置 Pending JPH01300569A (ja)

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