JPH0430477A - 絶縁ゲートトランジスタ - Google Patents

絶縁ゲートトランジスタ

Info

Publication number
JPH0430477A
JPH0430477A JP2136104A JP13610490A JPH0430477A JP H0430477 A JPH0430477 A JP H0430477A JP 2136104 A JP2136104 A JP 2136104A JP 13610490 A JP13610490 A JP 13610490A JP H0430477 A JPH0430477 A JP H0430477A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
channel region
layer
conductivity type
gate electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2136104A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Momota
聖自 百田
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2136104A priority Critical patent/JPH0430477A/ja
Publication of JPH0430477A publication Critical patent/JPH0430477A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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、半導体基板の両生面に対向して設けられた両
電極間に流れる電流を一生面上に絶縁膜を介して設けら
れたゲート電極への印加が電圧によりスイッチングする
絶縁ゲートトランジスタに関する。
〔従来の技術〕
半導体基板の両生面に設けられた両電極間を流れる電流
を電圧駆動することのできる電力用スイッチ素子として
、縦型MOSFETあるいは絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタが多く用いられているようになったが、これ
らについて近年安全動作領域の拡張が求められており、
それには寄生バイポーラトランジスタあるいは寄生サイ
リスタの動作の抑制が必要である。
第2図は縦型MO5FETの基本的構造を示し、低不純
物濃度のN−層1の表面層にP−チャネル領域2が形成
され、さらにそのP−領域2の表面層にN゛ソース領域
3が形成されている。ソース領域3の外側のチャネル領
域2およびN−層lの露出部の上にゲート絶縁膜4を介
してゲート電極5が設けられている。そして、ゲート電
極5と絶縁WX6によって絶縁されているソース電極7
は、ノース領域3およびソース領域を貫通してチャネル
領域2に接触している。一方、N−層1の他側にはN゛
層8設けられ、これにドレイン電極9が接触している。
このような構造は次のようにして形成される。まず、N
゛半導体基Fi8の上にN層1を積層し、その上にゲー
ト絶縁膜4およびゲート電極5のパターンを形成する。
このゲート電極5をマスクにして不純物を導入し、拡散
してPチャネル領域2を形成し、同様にゲート電極5を
マスクにして浅いN゛ソース領域3を形成する。
すなわち、P−’BN域2とN′頭傾城はセルフアライ
メントにより形成される。さらにゲート電極5を絶縁膜
6で被覆し、その一部に窓を設けてソース領域3の一部
をエツチングにより除去する。これによりソース電極7
を形成して、絶縁膜6のコンタクトホールでソース領域
3およびチャネル領域2に同時に接触させることができ
る。そして、半導体基板8の他面にはドレイン電極を被
着する。
この縦型MO3FETは、ソース電極7を接地し、ドレ
イン電極9に正の電圧を印加した状態で、ゲート電極5
を接地するかあるいはしきい値電圧以下の電圧が印加し
た場合には電流が流れない。
しかし、ゲート電極5にしきい値電圧以上の電圧を印加
した場合には、ゲート電極の下のP−チャネル領域2が
P型からN型へ反転し、電子がソース電極7からソース
領域3.チャネル領域2の反転Jli、 N−層1およ
びN゛層8通してドレイン電極9へ流れて導通する。
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、縦型MO3F
ETのN゛層8代りにP゛層を設けたもので、電子がN
−層に流入するのに対応してP゛層から正孔が注入され
ることによって伝導度変調が起こることを利用して導通
時の抵抗を低くするものである。
〔発明が解決しようとするiJ1題〕 第2図に示したMOSFETのソース電極7とドレイン
電極9の間にP−領域2とN−層1の間のPN接合の耐
圧以上の電圧が印加されてアバランシェ状態に入った場
合には、電子電流以外に正孔電流が流れる。この正孔電
流が大きくなると、N層1.P−6N域2およびN″領
域3よりなるNPN寄生バイポーラトランジスタが動作
し、ゲート電極5ではもはや制御できない大電流が流れ
、素子の破壊に至る。絶縁ゲート型バイポーラトランジ
スタでも同様に寄生バイポーラトランジスタの各領域に
P゛層が加わってなるPNPN寄生サイリスタが動作す
るラッチアップと呼ばれる現象があり、やはり素子の破
壊をひき起こす。
最近、回路設計の簡略化や素子の使用方法の変更などに
より、このような絶縁ゲートトランジスタの破壊耐量の
向上が特に望まれている。その対策として、例えば第2
図の素子におけるP−チャネル領域2の不純物濃度をあ
げて前記NPN寄生バイポーラトランジスタのベース領
域となるP領域2のN゛ソース領域3の下の部分の抵抗
を下げ、そのベース領域とコレクタ領域となるN″領域
3が順バイアスされにくいようにする。この方法は、絶
縁ゲート型バイポーラトランジスタのランチアップ防止
にも育効であるが、チャネル領域の不純物濃度が高くな
るので反転しにくくなり、しきい値電圧が従来の素子よ
り高(なって素子特性を変えてしまう欠点がある。
本発明の目的は、上記の欠点を除去し、寄生バイポーラ
トランジスタあるいは寄生サイリスタの動作をMO3構
造のしきい値電圧を上げることなく起こりにりくシて、
破壊耐量の向上した絶縁ゲート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〕
上記の目的を達成するために本発明は、第一導電型の低
不純物濃度の層の表面部に選択的に形成された第二導電
型のチャネル領域と、そのチャネル領域の表面部に選択
的に形成された高不純物濃度で第一導電型のソース領域
と、チャネル領域およびソース領域に共通に接触する一
つの主電極と、チャネル領域の前記第一導電型の層とソ
ース領域とにはさまれた部分の上にゲート絶縁膜を介し
て設けられたゲート電極とを有し、チャネル領域がゲー
ト電極をマスクにして導入された不純物の拡散によって
形成される絶縁ゲートトランジスタにおいて、ゲート電
極の下のチャネル領域の少なくともソース領域に近接す
る部分の表面層に第一導電型層形成の働きをする不純物
がその表面層の導電型が反転しない程度に導入されたも
のとする。
〔作用〕
MO3構造のしきい値電圧はチャネル領域の最も不純物
濃度の高い箇所の濃度で決まる。チャネル領域をゲート
電極をマスクにして導入した不純物の拡散によって形成
する場合、その箇所はゲート電極の端の下でソース領域
に近接した部分である。従って、この部分の表面層に第
二導電型のチャネル領域を形成するための不純物と逆の
働きをする不純物を第一導電型に反転しない程度に導入
すれば、チャネル領域の不純物濃度をあげてもしきい値
電圧が高くなるのを抑制することができる。
しかし、チャネル領域の下の部分の抵抗は著しくは高く
ならないので、寄生トランジスタあるいは寄生サイリス
クの動作を大きく促進することはない。
〔実施例] 以下、第2図と共通の部分に同一の符号を付した各図を
引用して本発明の実施例について述べる。
第1図に示した実施例の縦型MO3FETにはP−チャ
ネル領域2の表面層のN°ソース領域の外側まで広がる
斜線で示した領域10にドナー不純物が導入されている
。このMOSFETの製作には、まずN゛シリコン基板
8の上にエピタキシャル成長により所定の厚さの高比抵
抗のN−層1を積層する0次にN−層1の表面を酸化し
て厚さ1000人程度0シリコン酸化膜を形成し、その
上に厚さ約1n程度の多結晶シリコン層を堆積させ、双
方をパターニングしてゲート酸化膜4の上に同一パター
ンのゲート電極5を形成する。そのあと、ゲート電極5
をマスクにしてアクセプタ不純物としての硼素を1.5
 XIO”/d程度のドーズ量でイオン注入し、さらに
ドナー不純物としての砒素を2、OX 10″/ d程
度のドーズ量でイオン注入し、1150℃XIO時間程
度加熱してドライブを行う、この際、AsはBに比して
拡散係数が小さいのでBはど拡散が進まず、結果として
約104の深さのP−チャネル領域の内側に約3〜4n
の浅いAs拡散領域lOが形成される。第3図はこの領
域10の形成による不純物濃度分布の変化を示す。第3
図(alに拡大して略示したように、チャネル領域2の
ゲート電極5の下の部分をA−Aとすると、Asを導入
しないときの不純物濃度分布は第3図(ハ)のようにな
る、すなわち、一定の濃度31のN−基板工にBを導入
、拡散させることにより線32で示すBの濃度分布が生
ずる。しかし、このBと基板中のドナーとが相殺されて
有効な不純物濃度分布33を示すP型チャネル領域2が
生ずる。しかるに、Asを同時に拡散させることにより
、第3図fc)に示すようにAsの濃度分布34が生ず
る。これにより、Bの有効濃度の高かったF型チャネル
領域2の表面層のAに近い部分は有効濃度が!35のよ
うに低下する。
しかしP型としての性質は残っている。このあと、やは
りゲートを極5をマスクにしてさらに襄いドーズ量でA
3を注入し、拡散して領域10より浅いN゛ソース領域
3を形成する。次いで絶縁膜6としてPSGなどの膜を
1n程度の厚さで形成し、窓を明ける。そして、その窓
を通してシリコンをエツチングしてN″領域3の一部を
除去し、P−チャネル領域2の一部を露出させる。前記
の窓を広げてコンタクトホールとしたのち、〜の蒸着に
よりそのコンタクトホールでソース領域3およびチャネ
ル開城2に同時に接触するソース電極7を形成する。I
&後にN″基板8の裏面にAuなどを蒸着してドレイン
電極9を形成することにより第1図の構造ができ上がる
。このようにAs拡散領域IOを形成した結果、形成し
ないときには0.7■程度であったしきい値電圧を6■
ないし5.3■まで低下さセることかできた。
第1図に示した縦型MO5FETの領域10をAsより
も拡散係数の大きい不純物、例えばりんを用いて形成し
たい場合は、P−チャネル領域2を予めイオン注入、拡
散により形成したのち、別個にりんなどの不純物をイオ
ン注入、拡散して形成すればよい。
第1図の素子の場合、As拡敞領域10の形成によリ、
N゛ソース研域3直下のP−チャネル領域2の抵抗が若
干上がり、NPN寄生バイポーラトランジスタの動作防
止には逆効果になるが、第4図に斜線を引いて示すよう
にP″低抵抗領域11をソース領域3の下に形成するこ
とで防ぐことができる。
第5図は本発明の別の実施例の絶縁ゲート型バイポーラ
トランジスタで、P゛シリコン基キ反12を用いること
により第1図のMOS F ETと同様な工程を経て製
作することができる。この場合も、P−チャネルN域2
の抵抗を下げてP°層12,8層1.P−領域2.N°
領域3よりなるP N P N寄生サイリスタが動作し
、破壊するラッチアップ現象を抑制しながら、As拡散
領域10によってしきい値の上昇を防ぐことができる。
以上の実施例では、ゲート電極への電圧印加によりP型
チャネル領域を反転させるNチャネル絶縁ゲートトラン
ジスタについて述べたが、各部の導電型を逆にしたPチ
ャネル絶縁ゲートトランジスタにおいても、アクセプタ
拡散領域をP゛ソース領域隣接して設けることにより同
様に実施できる。
C発明の効果] 本発明によれば、寄生バイポーラトランジスタあるいは
寄生サイリスタの動作を防止するためにチャネル領域の
不純物濃度を高めて低抵抗化するときに、それに伴うし
きい値電圧上昇を、チャネル傾城表面層のソース領域に
近接した部分に前記不純物の効果を弱める逆の型の不純
物を導入することによって防止することができた。これ
によりしきい値電圧の低いままで破壊耐量が向上した絶
縁ゲートトランジスタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の縦型MO3FETの断面図
、第2図は従来の縦型MO3FETの断面図、第3図は
本発明の実施による縦型MO3FETのチャネルGJl
域表面層の不純物濃度分布の変化を示し、そのうち(a
)は不純物濃度分布を示す部分の断面図、(blは本発
明を実施しないとき、(C)は本発明を実施したときの
不純物濃度分布図、第4図は本発明の別の実施例の縦型
MO3FETの断面図、第5図はさらに別の実施例の絶
縁ゲート型バイポーラトランジスタの断面図である。 にN−層、2:P−チャネル領域、3:N。 ソース領域、4:ゲート酸化膜、5:ゲート電極、7;
ソース電極、8:N″基板9ニドレイン電極、10:砒
素拡散領域、11:P″領域12:P=基板 3ンース?−キ弧 ワンース峻匝セ N″′ 〜8N’塁叛 第1図 N“ 一−8 第2図 第3図 N         〜8 第4肥

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)第一導電型の低不純物濃度の層の表面部に選択的に
    形成された第二導電型のチャネル領域と、そのチャネル
    領域の表面部に選択的に形成された高不純物濃度で第一
    導電型のソース領域と、チャネル領域およびソース領域
    に共通に接触する一つの主電極と、チャネル領域の前記
    第一導電型の層とソース領域とにはさまれた部分の上に
    ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極とを有し、
    チャネル領域がゲート電極をマスクにして導入された不
    純物の拡散によって形成されるものにおいて、ゲート電
    極の下のチャネル領域の少なくともソース領域に近接す
    る部分の表面層に第一導電型層形成の働きをする不純物
    がその表面層の導電型が反転しない程度に導入されたこ
    とを特徴とする絶縁ゲートトランジスタ。
JP2136104A 1990-05-25 1990-05-25 絶縁ゲートトランジスタ Pending JPH0430477A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2136104A JPH0430477A (ja) 1990-05-25 1990-05-25 絶縁ゲートトランジスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2136104A JPH0430477A (ja) 1990-05-25 1990-05-25 絶縁ゲートトランジスタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0430477A true JPH0430477A (ja) 1992-02-03

Family

ID=15167375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2136104A Pending JPH0430477A (ja) 1990-05-25 1990-05-25 絶縁ゲートトランジスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0430477A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5731604A (en) * 1994-09-01 1998-03-24 International Rectifier Corporation Semiconductor device MOS gated

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5731604A (en) * 1994-09-01 1998-03-24 International Rectifier Corporation Semiconductor device MOS gated

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS60196974A (ja) 導電変調型mosfet
JPH05160407A (ja) 縦型絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法
EP0091686B1 (en) Semiconductor device having a diffused region of reduced length and method of fabricating the same
US4567641A (en) Method of fabricating semiconductor devices having a diffused region of reduced length
US5843796A (en) Method of making an insulated gate bipolar transistor with high-energy P+ im
US5397905A (en) Power semiconductor device having an insulated gate field effect transistor and a bipolar transistor
US5728593A (en) Power insulated-gate transistor having three terminals and a manufacturing method thereof
KR0134887B1 (ko) 쌍극성 트랜지스터 및 그 제조방법
JP3170966B2 (ja) 絶縁ゲート制御半導体装置とその製造方法
JP2000164859A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3240896B2 (ja) Mos型半導体素子
JP2808871B2 (ja) Mos型半導体素子の製造方法
JP2513640B2 (ja) 導電変調型mosfet
JPH0555594A (ja) 縦型電界効果トランジスタ
JPH0430477A (ja) 絶縁ゲートトランジスタ
JP3369862B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2808882B2 (ja) 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
JPS639386B2 (ja)
KR100218261B1 (ko) 모스 제어형 사이리스터 및 그 제조방법
US20040061170A1 (en) Reverse blocking IGBT
JPH04314365A (ja) Mos型トランジスタ
JPH02208976A (ja) 電導度変調型mosfet
KR100486350B1 (ko) 에미터스위치사이리스터및이의제조방법
JPS6369271A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH05114606A (ja) 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ