JPH03231474A - 縦型電界効果トランジスタ - Google Patents

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、この種の縦型電界効果トランジスタは、第３図に
示す断面図のように、Ｎ型の半導体基板１上に形成され
たＮ型のエピタキシャル層２の内に互に離れて設けられ
たＰ型のベース領域３を有し、このベース領域３内にＮ
型のソース領域１３を有し、このソース領域１３をオー
パーラ・ノブするようなゲート酸化膜５を介してポリシ
リコン等によるゲート電極６を有し、このゲート電極６
を他電極と短絡しないようにＰＳＧ等の絶縁膜７で覆い
、この絶縁膜７上に被着した金属膜によりべ−ス領域３
とソース領域１３とを短絡してソース電極９を構成し、
半導体基板１の下部に被着した金属膜によりドレイン電
極８を構成していた。

〔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は、数十Ｖか
ら数百■のソース・ドレイン間耐圧を得るのに、電界緩
和のため、フィールドプレート等を有する最外周部を設
けている。

この最外周部は、ソース・ドレイン間耐圧の大きさによ
ってその構造１幅等が異なるのが一般的である。例えば
、ソース・ドレイン間耐圧が数十Ｖ程度の縦型電界効果
トランジスタでは、最外周部の幅は７０〜１５０μｍ程
度である。この最外周部は能動素子部ではないことから
、１ｍｍ口以下のようにチップ面積が小さい場合、チッ
プ効率（チ・ツブ効率−能動素子部面積／チ・ツブ面積
）が非常に悪くなる。さらに、この従来構造を採用して
いる限り、ポンディングパッド等の面積を考慮すると、
０．４　ｍ　ｍ口程度のチップが最小限界である。

〔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、第１導電・型の
半導体基板に互に離れて設けられた第２導電型のベース
領域、ベース領域内に設けられた第１導電型拡散層、互
に離れて設けられたベース領域内の第１導電型拡散層を
オーバーラツプするゲート酸化膜を介して形成されたゲ
ート電極、ゲート電極を覆う絶縁膜、絶縁膜上に被着し
た金属膜からなる第１の電極および半導体基板の下部表
面に被着した金属膜からなる第２の電極を有する縦型電
界効果トランジスタにおいて、半導体基板とベース領域
とが電気的に接続され、第１の電極が第１導電型拡散層
のみと接続され、第１の電極をドレイン電極、第２の電
極をソース電極として構成される。

〔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（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施例の断面図
である。第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿
った断面図である。

抵抗率が約０．０１Ω−ｃｍのＮ型の半導体基板１上に
形成された抵抗率が１〜１０Ω−ｃｍ、厚さが５〜１０
μｍのＮ型のエピタキシャル層２に、深さ約４〜８μｍ
程度のＰ型のベース領域３が形成され、このベース領域
３内に深さ２・〜５μｍ程度１表面キャリア濃度がｌＸ
ｌ０１９ｃｍ’以上となるＮ型のドレイン領域４が形成
され、エピタキシャル層２とベース領域３とはＡＮ等の
金属配線１２ａにより短絡している。トレイン領域４を
オーバーラツプする約５００人の膜厚のゲート酸化膜５
を介して約５０００人の膜厚のポリシリコンからなるゲ
ート電極６が形成され、ゲート電極６が他の電極と短絡
しないようにこれをＰＳＧ等の絶縁膜７で覆い、ドレイ
ン領域４上部の絶縁膜７を開口し、Ａｆ等の金属膜を被
着加工してトレイン電極８が形成される。半導体基板下
部には、ＡｕＳｂ等の金属膜を被着加工してしてソース
電極９が形成される。

このような構造の縦型電界効果トランジスタの動作原理
は従来構造のそれとほぼ同等である。この構造では、ソ
ース・ドレイン間に逆バイアスが印加された場合、ベー
ス領域３中に空乏層が延び、所定の電界強度を越えたと
き、ベース領域３の中でブレークダウンする。このこと
から、従来の縦型電界効果トランジスタのような電界緩
和のためのフィールドプレート等を有する最外周部は不
要となる。

次に、第２図に示す断面図を用いて、本発明の第２の実
施例の説明をする。

本実施例は、第１の実施例の縦型電界効果トランジスタ
に保護用のダイオードを接続させた例であり、ゲート酸
化膜の静電耐量の向上に寄与する。なお、第２図はダイ
オード部分のみの断面図である。

Ｎ型の半導体基板１上に形成されたＮ型のエピタキシャ
ル層２に、Ｐ型のアノード領域１０を形成し、アノード
領域１０にＮ型のカソード領域１１を形成する。アノー
ド領域１０．カソード領域１１の形状および濃度は、要
求される保護用のダイオード特性により決定される。こ
れらの領域は、縦型電界効果トランジスタのベース領域
、ドレイン領域と同−東件で形成することもある。Ｐ型
のアノード領域１０はＮ型のエピタキシャル層２とＡｅ
等の金属配線１２ａにより短絡しており、Ｎ型のカソー
ド領域１１はＡｅ等の金属配線１２によりゲー電極６に
電気的に接続している。

第１の実施例において示したように、金属配線１２ａは
縦型電界効果トランジスタのベース領域とドレイン領域
とを短絡するのにも用いられ、トレイン電極８．金属配
線１２および金属配線１２ａは同一工程で形成される。

従来構造の縦型電界効果トランジスタにおいて保護用の
ダイオードを形成する場合、第３図に示したソース領域
１３に相当するＮ型の拡散層をカソード領域とし、ベー
ス領域３に相当するＰ型の拡散層をアノード領域とし、
エピタキシャル層２と半導体基板１とをドレイン領域と
するため、ベース領域３とエピタキシャル層２とを短絡
することが出来ず、その結果として、従来の保護用のダ
イオードでは寄生バイポーラ効果を避けることが困難で
あった。しかるに本実施例では、ベース領域３とエピタ
キシャル層２とを短絡した形で保護用のダイオードが形
成出来ることから、寄生バイポーラ効果の制約は無い。

また、従来構造で保護用のダイオードを形成する場合、
金属配線、電極等の配線構造がトランジスタ部分と異な
るため、保護用のダイオード自体を形成するための領域
と配線用の領域を別途必要としたが、本実施例では、配
線構造等がトランジスタ部分と共通なため、トランジス
タ１／２個分の面積により保護ダイオードを形成出来、
配線用の面積を新たに設ける必要がないため、そのため
の面積増加はトランジスタ１７２個分ですむ。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、従来構造の縦型電界効果
トランジスタとはソース・ドレインを逆てして形成する
ことにより、従来の縦型電界効果トランジスタのような
電界緩和のためのフィールドプレート等を有する最外周
部は不要となり、チップ効率が向上し、０．４　ｍ　ｍ
口重下の小さなチップを実現することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施例の縦断面
図、第２図は本発明の第２の実施例の縦断面図、第３図
は従来の縦型電界効果トランジスタの縦断面図である。 １・・・半導体基板、２・・・エピタキシャル層、３・
・・ベース領域、４・・・ドレイン領域、５・・・ゲー
ト酸化膜、６・・・ゲート電極、７・・・絶縁膜、８・
・・トレイン電極、９・・・ソース電極、１０・・・ア
ノード領域、１１・・・カソード領域、１２．１２ａ・
・・金属配線、１３・・・ソース領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１導電型の半導体基板に互に離れて設けられた第
   ２導電型のベース領域、前記ベース領域内に設けられた
   第１導電型拡散層、互に離れて設けられた前記ベース領
   域内の前記第１導電型拡散層をオーバーラップするゲー
   ト酸化膜を介して形成されたゲート電極、前記ゲート電
   極を覆う絶縁膜、前記絶縁膜上に被着した金属膜からな
   る第１の電極および前記半導体基板の下部表面に被着し
   た金属膜からなる第２の電極を有する縦型電界効果トラ
   ンジスタにおいて、前記半導体基板と前記ベース領域と
   が電気的に接続され、前記第１の電極が前記第１導電型
   拡散層のみと接続され、前記第１の電極をドレイン電極
   、前記第２の電極をソース電極として構成されることを
   特徴とする縦型電界効果トランジスタ。 ２、前記半導体基板に電気的に接続された前記ベース領
   域と前記第１導電型拡散層とにより保護用のダイオード
   が構成されることを特徴とする請求項１記載の縦型電界
   効果トランジスタ。