JPH02231771A - 縦型電界効果トランジスタ - Google Patents

縦型電界効果トランジスタ

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JPH02231771A
JPH02231771A JP1052330A JP5233089A JPH02231771A JP H02231771 A JPH02231771 A JP H02231771A JP 1052330 A JP1052330 A JP 1052330A JP 5233089 A JP5233089 A JP 5233089A JP H02231771 A JPH02231771 A JP H02231771A
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gate electrode
gate
electrode
insulating film
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JP1052330A
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Toshikazu Manno
万野 寿和
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NEC Corp
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NEC Corp
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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〕 本発明は、縦型電界効果トランジスタに関する. 〔従来の技術〕 従来、高出力MOSFETとしては、高耐圧化設計を行
ってもさほどオン抵抗が大きくならず、かつ単位チップ
面積当りのゲート幅が大きくとれる利点を有する縦型電
界効果トランジスタ(以下VDMOSと記す)構造が広
く用いられている.この構造を用いて高周波化を図るに
は、第3図に示すように、ソース領域6のみをゲート電
極4に対して自己整合的に拡散法あるいはイオン注入法
により形成し、ドレイン領域2の上部に設けた0.3〜
0.7μmの絶縁膜を介してゲート電極4を隣接のゲー
ト電極4まで延在させた構造のものがマイクロウェーブ
ズ・アンド・アール・エフ(MICROWAVES  
&  RF)1985年11月、138〜141頁に“
DMOS  FETプロデューセス IOOWアト40
0MHz   (DMOSFET  produces
  IOOW   at   400MHz)の題名で
紹介されている.また、第4図に示すように、ソース領
域6及びドレイン領域7を共にゲート電極4に対して自
己整合的に拡散法もしくはイオン注入法により形成し、
ドレイン領域7上部の眉間絶縁膜8の上部には電極を配
置しない構造のものもある. 〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来の縦型電界効果トランジスタの第1の例で
はドレイン領域がゲート電極に対して整合されていない
ので、ゲート・ドレイン間の重なり容量が大きくなり、
その結果、利得帯域幅積が小さくなり、高周波での動作
が困難になるという欠点があり、第2の例では、ソース
領域,ドレイン領域が共にゲート電極に対して自己整合
的に形成されるので、利得帯域幅積の低下はないが、形
成されるドレイン領域の不純物濃度が5X10”0I−
3程度以上の場合、この部分では空乏層があまり延びな
いので、結果として耐圧が低下し、また、不純物濃度を
5’X 1 0 18cm−’程度以下にした場合は、
空乏層は延びるので耐圧の低下はないが、ドレイン領域
の濃度が低下するので、結果としてオン抵抗が大きくな
り、いずれの場合も出力電力が低下するという欠点があ
った. 本発明の目的は耐圧を低下させたり、オン抵抗を増加さ
せることなく利得帯域幅積を向上させる縦型電界効果ト
ランジスタを提供することにある. 〔課題を解決するための手段〕 本発明の縦型電界効果トランジスタは、一導電型高濃度
不純物領域上に設けた一導電型低濃度不純物領域を有す
る半導体基板の上にゲート絶縁膜を介して設けたゲート
電極と、前記ゲート電極と隣のゲート電極との間のドレ
イン形成領域以外の領域にゲート電極に整合し且つ前記
ゲート電極の下面を含む前記一導電型低濃度不純物領域
内に設けた逆導電型のバックゲート領域と、前記ゲート
電極に整合して前記バックゲート領域の表面に設けた一
導電型のソース領域と、前記ドレイン形成領域の前記一
導電型低濃度不純物領域の表面に設けな一導電型高濃度
不純物領域からなる実効ドレイン領域と、前記実効ドレ
イン領域上に設けた眉間絶縁膜を介して設け且つ前記ゲ
ート電極又は前記ソース電極と電気的に接続した電極と
を有する. 〔実施例〕 次に、本発明について図面を参照して説明する. 第1図は本発明の第1の実施例を示す半導体チップの断
面図である. 第1図に示すように、N+型不純物領域1の上にN一型
不純物領域2を設けた半導体基板の上に積層したゲート
絶縁膜3及びゲート電極4を選択的に設け、ゲート電極
4と隣のゲート電極4の間のドレイン形成領域上にマス
クを設けてP型の不純物をイオン注入しN一型不純物領
域2の表面にバックゲート部5を形成する.次に、前記
マスクを除去してN一型不純物領域2の表面を露出させ
、ゲート電極4に整合させてバックゲート部5及びN一
型不純物領域2の表面に選択的にN型の高濃度不純物を
イオン注入してソース領域6及び実効ドレイン領域7を
形成する.次に、ゲート電f!4を含む表面に眉間絶縁
y!8を0.3〜0.7μmの厚さに堆積して選択的に
エッチングし、ゲート電極4及びソース領域6にコンタ
クト用開孔部を設ける.次に、前記コンタクト用開孔部
を含む表面に導電層を堆積し、これを選択的にエッチン
グしてゲート電極4と接続し且つ眉間絶縁膜8を介して
実効ドレイン領域7の上を覆うゲート電極(フィールド
プレート)9及びソース領域6と接続するソース電極1
0をそれぞれ設ける.ここで、実効ドレイン部7はゲー
ト電極4,に対して自己整合的に形成されるため、ゲー
ト・ドレイン間の容量は極小に抑えられる。また、層間
絶縁JII8を介して設けたゲート電極(フィールドプ
レート)9の効果により、ソース・ドレイン間を短絡し
たときの空乏層11の広がりは図に示すように分布する
ので、耐圧の劣化もない。更に、上記の理由により、耐
圧の劣化がないので、実効ドレイン領域7の濃度を高く
できるので、オン抵抗も小さくでき、出力電力の低下も
なくなる.なお、実効ドレイン領域7の上部に配置する
眉間絶縁膜8の膜厚を0.3〜0.7μmにした理由は
、この膜厚を薄くすると、実効ドレイン領域7とゲート
電極(フィールドプレート)9との容量が大きくなり、
利得帯域幅積が低下するし、この膜厚を厚くすると実効
ドレイン領域7に対して、ゲート電極(フィールドプレ
ート》9の電界の効果が弱くなるので、このゲート電極
9がフィールドプレートの働きをしなくなるので、耐圧
が低下する.以上の理由から、0.3〜0.7μmの膜
厚にすることで、重なり容量を低減し、かつフィールド
プレートの効果を得ることができる.次に、上記実施例
の効果を数値例で示す,VDMOS構造の場合、チャネ
ル部は拡散で形成されるので、チャネル長は3μm以下
になるのが通常である.従来技術の第3図に示す構造の
場合、チャネル長が2.5μm、ゲート幅20CI1で
耐圧100v以上を目標に設計を行うと、利得帯域幅積
は3 0 0 MHzが限界である.これは、拡散のば
らつきや目ずれをみこして、ゲート・ドレイン間の重な
りを1.5μm程度にする必要があるからゲート・ドレ
イン間容量Cgdが増大し、次式で示される利得帯域幅
flrtが低下することによる.(但しc gs ニゲ
ート・ソース間容量,g1:相互コンダクタンス,C,
d:ゲート・ドレイン間容量,R.:ゲート抵抗) 上記の例の場合、C g5:3 0 0 p F , 
g m =2,C.6=100pF,R.=1Ωであり
、ftは3 0 0 MHzとなる. 第4図の従来例の場合、ゲート・ドレインの重なり容量
は、0.3μm程度に小さくできるので、ゲート・ドレ
イン間容量C.dが20pFに減少し、f丁=470M
Hzまで延びるが、出力電力に問題が出てくる.すなわ
ち、出力電力P.は、?・・(2) (Io■X=最大ドレイン電流,BV:ドレイン耐圧,
V.,^↑:飽和ドレイン電圧,Ro.:オン抵抗) で表されるので、BVの低下,R..の増大はいずれも
、出力電力を低減する原因となるが、第3図の構造の場
合、Io−x=8A,BV=1 00V,V DSAT
= 6 V . R os= 0.5Ωとなり、Po=
180Wが得られるのに対し、第4図の構造の場合、B
Vは70V程度まで低下するので出力電力は、120W
まで低下する. ところが、本実施例の場合には、利得帯域幅積及び耐圧
が共に低下しないので、f t = 4 7 0MHz
 ,Po =180WのMOSFETが得られる. 第2図は本発明の第2の実施例を示す半導体チップの断
面図である. 第一の実施例との差は、実効ドレイン領域7の上部に眉
間絶縁膜8を介して配置した電極12をソース電極10
と接続してあることである.これにより、ドレイン領域
上部の電極12と実効ドレイン領域7とのMOS容量を
、利得帯域幅積を著しく劣化させるゲート・ドレイン間
容量から、劣化の少ないソース・ドレイン間容量に置き
換えることで、利得帯域幅積の低下を最小限に抑えるこ
とができる.前出の数値例を用いると、ゲート・ドレイ
ン間容量Cmd= 1 0 p F程度になり、利得帯
域幅積ft=500MHzとなる. 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、ドレイン領域にゲート電
極に対して自己整合で形成された高濃度領域とその上部
に膜厚0.3〜0.7μmの眉間絶縁膜を介してゲート
電極あるいはソース電極に接続した電極を配置すること
で、耐圧を低下させたり、オン抵抗を増加させることな
く、利得帯域幅積を延ばすことができる,
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1及び第2の実施例を示
す半導体チップの断面図、第3図及び第4図は従来の縦
型電界効果トランジスタの第1及び第2の例を示す半導
体チップの断面図である. 1・・・N+型不純物領域、2・・・N一型不純物領域
、3・・・ゲート絶縁膜、4・・・ゲート電極、5・・
・バックゲート領域、6・・・ソース領域、7・・・実
効ドレイン領域、8・・・層間絶縁膜、9・・・フィー
ルドプレート、10・・・ソース電極、11・・・空乏
層。 代理人 弁理士  内 原  晋

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導電型高濃度不純物領域上に設けた一導電型低濃度不
    純物領域を有する半導体基板の上にゲート絶縁膜を介し
    て設けたゲート電極と、前記ゲート電極と隣のゲート電
    極との間のドレイン形成領域以外の領域にゲート電極に
    整合し且つ前記ゲート電極の下面を含む前記一導電型低
    濃度不純物領域内に設けた逆導電型のバックゲート領域
    と、前記ゲート電極に整合して前記バックゲート領域の
    表面に設けた一導電型のソース領域と、前記ドレイン形
    成領域の前記一導電型低濃度不純物領域の表面に設けた
    一導電型高濃度不純物領域からなる実効ドレイン領域と
    、前記実効ドレイン領域上に設けた層間絶縁膜を介して
    設け且つ前記ゲート電極又は前記ソース電極と電気的に
    接続した電極とを有することを特徴とする縦型電界効果
    トランジスタ。
JP1052330A 1989-03-03 1989-03-03 縦型電界効果トランジスタ Pending JPH02231771A (ja)

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