JPH0282534A - 縦型mosfet及びその製造方法 - Google Patents

縦型mosfet及びその製造方法

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JPH0282534A
JPH0282534A JP23410788A JP23410788A JPH0282534A JP H0282534 A JPH0282534 A JP H0282534A JP 23410788 A JP23410788 A JP 23410788A JP 23410788 A JP23410788 A JP 23410788A JP H0282534 A JPH0282534 A JP H0282534A
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JP
Japan
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region
conductivity type
type impurity
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guard ring
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JP23410788A
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Shigemi Okada
岡田 茂実
Tadashi Natsume
夏目 正
Yasuo Kitahira
北平 康雄
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • 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
    • H01L29/7811Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure

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】 (イ)産業上の利用分野 本発明は縦型MOSFETの耐圧向上とオン抵抗低減に
関するものである。
(ロ)従来の技術 縦型D S A (Diffusion 5elf A
lignment )構造の縦型MOS F ETは一
平面上に多数の素子(セル)を等間隔に並べることによ
り高耐圧化と大電流化が図られ、高電圧高速スイッチン
グ用として使用されている(特開昭61−80859、
HOIL 29/78)。
断る構造の縦型MOSFETは、第3図に示す如く、底
部に高濃度N9型層(1)を有するN−型シリコン基体
(2)をドレインとして、その表面上に所定の間隔でゲ
ート電極(ポリSiゲート)(3)が配置され、このゲ
ート電極(3)の下にチャンネル部を作るように基体(
2)表面にP型拡散領域(4)とN+型ソース領域(5
)を形成したもので、ゲートへの電圧印加によってゲー
ト下のP型拡散領域(4)(チャンネル部)を通るドレ
イン電流I□を制御するようにMOSFETを動作させ
るものである。尚、(6)はガードリング領域、(7)
はアニユラリングである。
断る構造の縦型MO3FETにおいて、・耐圧は主にド
レインとなるN型基体の比抵抗ρと厚さdとで決定され
、耐圧を向上するには比抵抗ρを高く、厚さdを厚く設
定すれば良い。ところが、N型基体の比抵抗ρを高くし
て厚さdを厚くするとオン動作時に生じるオン抵抗Ro
s(on)が高くなり、消費電力が大きくなって望まし
くない。しかもオン抵抗Ros(on)を下げる為にド
レインの平面積Aを増加する(チャンネル断面積を大き
くする)ことはチップサイズを大きくし集積度を低下さ
せる。
(ハ)発明が解決しようとする課題 この様に、従来はN型基体(2)の比抵抗によってオン
抵抗Ra5(on)が高いという欠点があった。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は上記欠点に鑑みて成され、MOSセルを形成す
る半導体チップの素子形成領域(14)表面を掘り下げ
ることにより、オン抵抗Ros(on)の小さい縦型M
O3FETを提供するものである。
(*)作用 本発明によれば、MOSセルの部分だけ基板(11)の
厚みdが薄くなるので、その分N−型層(13)の比抵
抗ρによるオン抵抗Ros(on)を低減できる。一方
、ガードリング領域(15)を形成する半導体チップの
周辺部分は素子形成領域(14)部分より厚くしである
ので、半導体チップの機械的強度を保つと共に高耐圧が
得られる。
(へ)実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。
第1図は本発明による縦型MOSFETの断面構造を示
し、(11)はドレイン取出側となる裏面側にN9型層
(12)を素子形成側となる表面側にN−型層(13)
を有するN型半導体基板、(14)は素子形成領域、(
15)は素子形成領域(14〉の周囲をリング状に囲む
P1型のガードリング領域、(16)はN1型のチャン
ネルストッパ領域、(17)はP+型不純物拡散領域、
(18)はNゝ型不純物拡散領域(ソース領域)、(1
9〉はゲート電極、(20)は酸化膜、(21)はソー
ス電極、(22)はフィールド電極である。
MOSセルはN−型層(13)を共通のドレインとしゲ
ート電極(19)直下のN−型層(13)とN+型ソー
ス領域(18)に挾まれたP“型不純物拡散領域(17
)の表面をチャンネル部分として構成され、このMOS
セルを素子形成領域(14)表面に縦横に多数個配列す
ることで大電流容量素子とする。
MOSセルを形成した素子形成領域(14)は、同図か
ら明らかな様にチップ周辺のガードリング領域(15)
形成部分より数μm〜数十μm掘り下げて段差を設け、
掘り下げた部分の底面は段差の無い水平面とする。ガー
ドリング領域(15)の底面とP1型不純物拡散領域(
17)の深い部分の底面とは耐圧を維持する為にN型基
板(11)の裏面から夫々同じ高さになっている。
斯る構成によれば、素子形成領域(14)だけを他より
も薄くしたので、掘り下げた分だけN−型層(13)の
抵抗成分を減じることができ、従って縦型MO3FET
のオン抵抗Rb5con)を低減できる。一方、耐圧は
基板(11)の厚みd、詳しくはP+型不純物拡散領域
(17〉の深い部分の底面からN1型層(12)までの
N−型層(13)の厚さで決定すると同時に、ガードリ
ング領域(15)によって横方向へ拡大される空乏層に
もよる。本願によれば、掘り下げた分だけP+型不純物
拡散領域(17)の深い部分が浅くなり、ガードリング
領域(15)の底面と高さが一致しているので、基板(
11)の厚み方向、及び横方向共に、耐圧を劣化させず
に済む。
以下、第2図を用いて本願の縦型MOSFETの製造方
法の一例を説明する。
先ず第2図Aに示すように、シリコン単結晶ウェハから
ドレイン取出側となる裏面側にN+型層(13)を有す
る半導体基板(11)を用意し、この表面に形成した酸
化膜(20)をバターニングして選択マスクとし、P型
不純物(ボロン等)をイオン注入又はデポジットして熱
拡散することによりガードリング領域(15)とP1型
不純物拡散領域(17)を形成する。前記熱拡散でN−
型層(13)表面に熱酸化膜(20)を形成する。前記
N”−N−半導体基板(1↓)はN−型シリコンウェハ
にN型不純物を拡散するか、若しくはN+型シリコンウ
ェハ上にエピタキシャル成長によりN−型層を形成して
製造する。
次に第2図Bに示すように、再度酸化膜(20)をバタ
ーニングして選択マスクとし、N型不純物(リン等)を
熱拡散することによりチャンネルストッパ領域(16)
を形成する。
次に第2図Cに示すように、基板(11)表面にバター
ニングしたレジスト膜(23)を形成し、これを選択マ
スクとして先ずフッ酸を主体とするエツチング液により
素子形成領域(14)表面の酸化膜(20)を除去する
。次いでレジスト膜(23)を残存又は除去した状態で
例えばHNOs : HF’CHsCOOH” 10 
: 3:3なるエツチング液によるウェットエッチやR
IE等のドライエッチによって素子形成領域(14)の
N−型!(13)を数μm〜数十μm掘り下げる。
この段差は露光装置の被写体深度を超えるので、半導体
ウェハの一部に設けた図示せぬ位置合せマークもこのエ
ツチングで掘り下げる。そして、以後の工程は全て掘り
下げた溝の底面を基準に、つまり掘り下げた素子形成領
域(14)の底面にピントを合わせて加工を行う。する
と、ガードリング領域(15)部分の加工精度が劣化す
るが、MOSのゲート部分よりは大きなスケールで描か
れているので、前記劣化した加工精度でも十分に加工で
きる。また、前記底面にピントを合わせることにより、
MOSFETのゲートを高精度で加工できる。
次に第2図りに示すように、素子形成領域〈口)表面を
露出して清浄化した後基板(旦)表面を熱酸化し、素子
形成領域(14)表面に膜厚1000〜2000人のゲ
ート酸化膜(20a)を形成する。
次に第2図Eに示すように、CVD法等により全面にノ
ンドープのポリシリコン層を堆積し、リンドープでこれ
を所望の比抵抗とした後、ポリシリコン層をホトエツチ
ングすることによりゲート電極(19)を形成する。
次に第2図Fに示すように、ゲート電極(19)をマス
クとしたセルファライン方式により表面からP3型不純
物拡散領域(17)の浅い部分を形成するP型不純物を
イオン注入又はデポジットする。
次に第2図Gに示すように、基板(11)全体に熱処理
を加えることによりチャンネル拡散をし、P1型不純物
拡散領域〈17)とガードリング領域(15)を夫々ド
ライブインする。P1型不純物拡散領域(17)の浅い
部分はゲート電極(19)直下に横方向拡散してMOS
FETのチャンネル部分を形成し、P“型不純物拡散領
域(17)の深い部分はN−型!(13)とのPN接合
で縦型MOSFETのダンパーダイオードを構成する。
次に第2図Hに示すように、基体(11)表面にP0型
不純物拡散領域(17)の一部を覆うホトレジスト膜(
24)を形成し、再びゲート電極(19)を利用したセ
ルファライン方式によりリン(P)をイオン注入、拡散
することによりP1型不純物拡散領域(17)の浅い部
分の表面にN3型のソース領域(18)を形成する。結
果、ソース領域(18)からN−型層(13)までのゲ
ート電極(19)直下のP+型不純物拡散領域(17)
がチャンネル部分となる。
次に第2図■に示すように、全面にCVD法等の手法に
よってゲート電極(19)を覆う酸化膜(20)を形成
し、フンタクトホトエッチを行った後、A1又はAl−
5iの導電材料を蒸着バターニングしてソース電極(2
1)とフィールド電極(22)を形成する。以上に説明
した製造方法により、本願構造を実現できる。
(ト)発明の効果 以上に説明した如く、本発明によればMOSセルを形成
する素子形成領域(14)だけを薄くしたので、高耐圧
を維持したまま基板(11)の厚みを減じた分オン抵抗
Ras (on )を低減できる利点を有する。
また、PN接合からソース電極(21)までが近接する
ので、P1型不純物拡散領域(17)の深い部分とN−
型WJ(13)とが形成するPN接合による縦型MO3
FETのダンパーダイオードの順方向電圧Vf特性を改
善でき、信頼性に優れた縦型MOSFETとすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明する為の断面図、第2図A乃至第
2図Iは夫々本発明の製造方法を説明する為の断面図、
第3図は従来例を説明する為の断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型半導体基体をドレインとし、該半導体
    基体の一部に第2導電型不純物領域を形成し、この第2
    導電型不純物領域表面の一部に第1導電型不純物領域を
    設けてソースとし、ソース・ドレイン間の第2導電型表
    面領域をチャンネル部としてこの上に絶縁膜を介してゲ
    ート電極を設けたMOSFETセルを多数並列接続し、
    前記セルを並設する素子形成領域の周囲を第2導電型の
    ガードリング領域で囲んだ縦型MOSFETにおいて、 前記素子形成領域を周囲より掘り下げてセルを配置し、
    且つ前記第2導電型不純物領域の底部と前記ガードリン
    グ領域の底部とが同じ高さとなるようにしたことを特徴
    とする縦型MOSFET。
  2. (2)半導体チップの周囲にガードリング領域を形成す
    る第2導電型不純物とアニュラリング領域を形成する第
    1導電型不純物を夫々拡散する工程と、 前記半導体チップの周囲を除いた素子形成領域をエッチ
    ングして掘り下げる工程と、 前記掘り下げた素子形成領域表面に第2導電型不純物領
    域を形成する不純物を拡散する工程と、前記素子形成領
    域表面にゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜上に堆積したポリシリコン層をパター
    ニングしてゲート電極とし、次いでこのゲート電極をマ
    スクとしてチャンネル部分を形成する第2導電型不純物
    をイオン注入する工程と、前記半導体チップの全体に熱
    処理を加えて前記チャンネル部分をドライブインし、同
    時に前記ガードリング領域と前記第2導電型不純物領域
    とを互いの底部の位置が同じ高さとなるように拡散する
    工程と、 前記チャンネル部分表面に第1導電型不純物を拡散して
    ソース領域を形成する工程と、 コンタクトホールを開孔し、ソース電極を形成する工程
    とを具備することを特徴とする縦型MOSFETの製造
    方法。
JP23410788A 1988-09-19 1988-09-19 縦型mosfet及びその製造方法 Pending JPH0282534A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5418394A (en) * 1992-08-10 1995-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Power MOSFET with improved avalanche resistance
US5445978A (en) * 1992-04-23 1995-08-29 Siliconix Incorporated Method of making power device with buffered gate shield region
JP2009076930A (ja) * 2008-11-13 2009-04-09 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2018206873A (ja) * 2017-05-31 2018-12-27 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法

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