JPH04256369A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH04256369A
JPH04256369A JP1791491A JP1791491A JPH04256369A JP H04256369 A JPH04256369 A JP H04256369A JP 1791491 A JP1791491 A JP 1791491A JP 1791491 A JP1791491 A JP 1791491A JP H04256369 A JPH04256369 A JP H04256369A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
region
substrate
channel
groove
Prior art date
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Pending
Application number
JP1791491A
Other languages
English (en)
Inventor
Toronnamuchiyai Kuraison
トロンナムチャイ クライソン
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04256369A publication Critical patent/JPH04256369A/ja
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係り、特
にp型MOSFETにおいて電流駆動能力を高めるよう
にしたUMOSFETを含む半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の縦形MOSFETの1つに、図8
に示すように、ドレイン領域となる高濃度の(100)
n型基板1表面に低濃度のn型ドリフト領域2とp型ベ
ース領域3とを順次積層するとともに、表面にU溝を形
成し、このp型ベース領域3内の所定の場所に拡散法等
を用いてソース領域4となるn+ 型領域を形成し、U
溝に沿ってチャネルを形成したいわゆるUMOSFET
と呼ばれるものがある。この構造では、p型ベース領域
3内の所定の場所にRIE法等を用いて基板と垂直また
は所定の角度をなすU溝が形成されU溝の側面にソ−ス
領域4およびベース領域3の側面が露出せしめられ、こ
の露出面にゲート絶縁膜5gを介してゲート電極5とな
る多結晶シリコン層が形成されている。
【0003】ところで、このように従来からMOSFE
Tに用いられているシリコン基板の面方位は(100)
となっている。
【0004】図9は、(100)面を表面とした場合の
基板表面に垂直な面の主な面方位<011>,<011
▲バー▼>,<010>の形状を示している。
【0005】(100)面、(111)面、(011)
面の表面電子と正孔移動度およびそれぞれの面上のn型
,p型MOSFETのチャネル抵抗は図10に表を示す
ように面方位依存性を有している。但しここでは、n型
およびp型MOSFETのチャネル抵抗はそれぞれ電子
および正孔の表面移動度に反比例するとし、チャネル抵
抗の値は(100)面におけるn型MOSFETのチャ
ネル抵抗をRとして正規化したものとなっている。
【0006】また、(011)面については電流の流れ
る方向によって表面移動度が異なる値を示し、表には(
011)面における電流が<011▲バー▼>方向に平
行および垂直に流れた場合の表面移動度が示されている
【0007】ところで従来例として示したような(10
0)基板上のn型縦型UMOSFETのチャネル面は<
011▲バー▼>,<010>や<011>などとなっ
ており、それらの面における表面電子移動度はいずれも
基板表面である(100)面における値よりも小さいこ
とがわかる。従って、縦型MOSのチャネル抵抗が大き
くなってしまうという問題がある。
【0008】一方、ハイブリッドスイッチ、コンプリメ
ンタリー型多相モータ駆動回路や集積回路用CMOS回
路などのような回路にはp型MOSFETが使われてい
る。
【0009】第10図からあきらかなようにp型MOS
FETの場合(011)面上の<011▲バー▼>方向
に平行な方向に電流を流すと表面正孔移動度が最も高く
なりチャネル抵抗がもっとも低くなる。
【0010】しかしながら、従来の半導体装置では正孔
表面移動度が高く、p型MOSFETのチャネル抵抗が
低くなるように基板の面方位や溝の方向形状などの最適
化がなされていないため、チャネル抵抗が増大し、ハイ
ブリッドスイッチやHブリッジ回路の電流駆動能力が低
下してしまったり、また集積回路用CMOS回路のp型
とn型MOSFETの電流駆動能力を等しくしたい場合
必要な面積が増大したりするという問題があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体装置では、正孔表面移動度が高く、p型MOSFE
Tのチャネル抵抗が低くなるように基板の面方位や溝の
方向形状などの最適化がなされていないため、チャネル
抵抗が増大し、ハイブリッドスイッチやHブリッジ回路
の電流駆動能力が低下してしまったり、また集積回路用
CMOS回路のp型とn型MOSFETの電流駆動能力
を等しくしようとすると必要な面積が増大したりすると
いう問題があった。
【0012】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、p型MOSFETのチャネル抵抗を低減すべく、基
板の面方位や溝の方向形状の最適な半導体装置を提供す
ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、(1
00)基板を用い、側面が(011)面となるような溝
を形成し、この側面をチャネル領域としてp型MOSF
ETを形成している。
【0014】
【作用】上記構成によれば、n型MOSFETは表面電
子移動度が最大である(100)基板表面に形成し、p
型MOSFETは(100)基板に、側面が正孔移動度
が最大である(011)面となるような溝を形成し、こ
の側面に形成するようにしているため、それぞれ比抵抗
が最小となる領域で形成されており、CMOSを形成す
る場合にも電流駆動能力もほぼ等しく最大とすることが
できる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しつつ詳細に説明する。
【0016】実施例1 この半導体装置は、図1および図2(図2は図1のA−
A断面を示す図)に示すように、面方位(100)のド
レイン領域となる高濃度の(100)p型基板12表面
に低濃度のp型ドリフト領域11とn型ベース領域10
とを順次積層するとともに、このn型ベース領域10表
面に、垂直に、(011)面群を側面とする長方形の溝
6が、p型ドリフト領域11の所定の深さまで達するよ
うに形成されてなるものである。
【0017】そして所定の場所に拡散法等を用いてソー
ス領域7となるp+ 型領域が形成されており、溝6の
側面にソ−ス領域7およびベース領域10の側面が露出
せしめられ、この露出面に酸化シリコン膜からなるゲー
ト絶縁膜9gを介してゲート電極9となる多結晶シリコ
ン層が形成されている。またこのソ−ス領域7間に露呈
するベース領域がベースコンタクト領域8となる。
【0018】この構造では、図1からも明らかなように
、ソ−ス領域7からドレイン領域12に向かう方向は<
011▲バー▼>方向に平行な方向となっており、この
方向にチャネルが形成されるため、第9図に示した表か
らもあきらかなように、p型FETにおける正孔の表面
移動度が最も高い方向となっており、チャネル抵抗の極
めて低いp型FETを形成することができる。
【0019】実施例2 前記実施例ではストライプ状に溝を形成したが、この例
では図3に平面図を示すように溝6を正方形または長方
形として、チャネル幅を長くするとともにチャネル密度
を高めるようにしたものである。
【0020】実施例1と同様、溝の側面は(011)面
群となるように形成されている。そして溝6の内壁から
基板表面におよぶ領域はベースコンタクト領域8および
その周辺を除いてゲート電極9としての多結晶シリコン
膜で被覆されている。
【0021】この構造によっても実施例1と同様、ソ−
ス領域7からドレイン領域に向かう方向は<011▲バ
ー▼>方向に平行な方向となっており、この方向にチャ
ネルが形成されるため、図9に示した表からもあきらか
なように、p型FETにおける正孔の表面移動度が最も
高い方向となっており、チャネル抵抗の極めて低いp型
FETを形成することができる。さらに、この構造では
溝がセル構造となっているためチャネル密度を上げるこ
とができ、電流駆動能力を上げることができる。
【0022】なお、ベースコンタクト領域は六角形、八
角形など、適宜変形可能である。
【0023】実施例3 実施例1および実施例2では縦型FETについて説明し
たが、横型FETにも適用可能である。
【0024】図4および図5に示すように溝6の底部に
露呈するドリフト領域11表面にp+ 領域からなるド
レイン領域23を形成し、基板の導電型をn型にしたも
のである。図5は図4のBB断面を示す図である。
【0025】すなわちこの構造では、面方位(100)
のn型基板22表面に低濃度のp型ドリフト領域11と
n型ベース領域10とを順次積層するとともに、このn
型ベース領域10表面に、垂直に、(011)面群を側
面とする正方形のの溝6が、p型ドリフト領域11の所
定の深さまで達するように形成されてなるものである。
【0026】そしてn型ベース領域10の表面の所定の
場所と、溝6内に露呈する領域に、拡散法等を用いてソ
ース領域7およびドレイン領域23となるp+型領域が
形成されており、溝6の側面にソ−ス領域7およびベー
ス領域10の側面が露出せしめられ、この露出面に酸化
シリコン膜からなるゲート絶縁膜9gを介してゲート電
極9となる多結晶シリコン層が形成されている。またこ
のソ−ス領域7間に露呈するベース領域がベースコンタ
クト領域8となる。
【0027】この構造では、n型基板22の電位をドレ
イン領域に比べ正に固定しておくようにすると、このp
型MOSFETを基板から分離するようにすることがで
きる。また、複数のp型MOSFETをこのような構造
で同一基板上に形成するようにすれば、それぞれ独立し
て動作させることができる。
【0028】実施例4 次に、本発明の第4の実施例としてCMOSについて説
明する。
【0029】この半導体装置では図6に示すように、p
MOSとして実施例3で示したpMOSを用いると共に
、nMOSとして、(100)基板表面に形成されたp
ウェル14内に、基板表面をチャネルとするn型FET
15を形成したものである。
【0030】ここでは、pMOSについては、n型(1
00)基板12をベース領域10に接続している他は、
実施例3で示したpMOSと全く同様に形成されている
【0031】また、nMOSFET15は、(100)
基板表面に形成されたpウェル14内に、拡散法で形成
されたソ−ス・ドレイン領域37,33が形成され、基
板表面にゲート絶縁膜としての酸化シリコン膜39gを
介して多結晶シリコン膜からなるゲート電極39が形成
されている。
【0032】この構造によれば、nMOSFET15は
、表面電子移動度の最も高い(100)基板表面をチャ
ネルとしているため、チャネル抵抗を最少限に抑える事
ができる。また、pMOSFETについても、実施例1
乃至実施例3で示したように、正孔移動度の最も高い(
011)面をチャネルとしているため、チャネル抵抗を
最少限に抑える事ができる。
【0033】このような構造でnMOSおよびpMOS
を形成して、コンプリメンタリーHブリッジ回路を構成
することにより、オン抵抗を最も低く、電流駆動能力を
最も高くすることができる。さらにこの構造で、CMO
S集積回路を構成すると、nMOSおよびnMOSの駆
動力を等しく設計する場合に、必要面積を最も小さくす
ることができる。
【0034】実施例5 次に本発明の第5の実施例として、nMOSおよびpM
OSをいずれもU溝内に形成した例について説明するこ
の例では、図7(a) および図7(b)に示すように
、nMOSFETのU溝6の側面が(010)面、pM
OSFETのU溝6の側面が(011)面となるように
、nMOSFETのU溝6とpMOSFETのU溝6と
を互いに45°をなすように形成している。そしていず
れもU溝6の底部にそれぞれn+ ドレイン領域43n
およびp+ ドレイン領域43pが形成されている。
【0035】この構造によれば両方のUMOSFETの
電流駆動能力を最大にすることができる。
【0036】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、n型MOSFETは表面電子移動度が最大である(
100)基板表面に形成し、p型MOSFETは(10
0)基板に、側面が正孔移動度が最大である(011)
面となるような溝を形成し、この側面に形成するように
しているため、それぞれ比抵抗が最小となる領域で形成
されており、CMOSを形成する場合にも電流駆動能力
もほぼ等しく最大とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置の平面図で
ある。
【図2】同半導体装置の断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例の半導体装置の平面図で
ある。
【図4】本発明の第3の実施例の半導体装置の平面図で
ある。
【図5】本発明の第4の実施例の半導体装置の断面図で
ある。
【図6】本発明の第5の実施例の半導体装置の断面図で
ある。
【図7】本発明の第6の実施例の半導体装置の平面図で
ある。
【図8】従来例の半導体装置の断面図である。
【図9】(100)面を表面とした場合の基板表面に垂
直な面の主な面方位<001>,<011▲バー▼>,
<010>の形状を示す図である。
【図10】表面移動度およびチャネル抵抗の結晶面方位
依存性を示す図である。
【符号の説明】
1  n型基板 2  n型ドリフト領域 3  p型ベース領域 4  ソース領域 5g  ゲート絶縁膜 5  ゲート電極 6  溝、 7  ドレイン領域 8  ベースコンタクト領域 9  ゲート電極 9g  ゲート絶縁膜 10  n型ベース領域 11  p型ドリフト領域 12  p型基板 13  ドレイン領域 23  ドレイン領域 33  ドレイン領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板表面に形成された溝の側面
    に配設され、ゲート電圧の印加によってチャネルが形成
    されるn型のベース領域と、前記半導体基板の表面に形
    成されたp型のソ−ス領域と、前記チャネルを介して溝
    の下方に形成されたp型のドレイン領域と、前記ベース
    領域の表面に形成された絶縁ゲート電極とを具備してな
    るpMOSFETを含む半導体装置において、前記半導
    体基板の面方位が(100)であり、前記チャネルが形
    成されるベース領域側面が(011)面群によって囲ま
    れるように構成したことを特徴とする半導体装置。
JP1791491A 1991-02-08 1991-02-08 半導体装置 Pending JPH04256369A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003054962A1 (fr) * 2001-12-13 2003-07-03 Tokyo Electron Limited Dispositif mis complementaire
WO2004109790A1 (ja) * 2003-06-04 2004-12-16 Tadahiro Ohmi 半導体装置およびその製造方法
JP2005019978A (ja) * 2003-06-04 2005-01-20 Tadahiro Omi 半導体装置およびその製造方法
JP2010157761A (ja) * 2000-09-22 2010-07-15 General Semiconductor Inc 終端構造及びトレンチ金属酸化膜半導体素子

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