JPH0478142A - 接合型電界効果トランジスタ - Google Patents

接合型電界効果トランジスタ

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JPH0478142A
JPH0478142A JP19219590A JP19219590A JPH0478142A JP H0478142 A JPH0478142 A JP H0478142A JP 19219590 A JP19219590 A JP 19219590A JP 19219590 A JP19219590 A JP 19219590A JP H0478142 A JPH0478142 A JP H0478142A
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JP
Japan
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region
type
voltage
area
depletion layer
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JP19219590A
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English (en)
Inventor
Shigeyuki Kiyota
茂之 清田
Toshiaki Shinohara
俊朗 篠原
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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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、接合型電界効果トランジスタに関する。
〈従来の技術〉 第7図に、接合型電界効果トランジスタ(以下、JFE
Tと叶ぶ。)の−例を示す。第7図(a)(b)におい
て、400はN形半導体基板であり、N形半導体基板4
00主面には素子形成領域としてのPウェル401とコ
ンタクト![とじてのN1形領域408が形成される。
Pつ1ル401主面にはソース領域としてのP+形領領
域402ドレーン領域としてのP1形領域403および
ゲート領域としてのN1形領域404が形成される。
また、P+形領領域402P″″″形領03、N1形領
域404には、それぞれソース電極411、ドレーン電
極412、ゲート電極413が形成される。そして、ソ
ース電極411は接地され、ドレーン電極412には負
の電圧−VDが印加される。また、N+形頼域408は
電極414を介してグランド&L:接続されている。
上記の構成によると、Pウェル401とN4″形i1!
域404との接合面付近に空乏H421が形成され、ま
た、Pウェル401とN形半導体基板400との接合面
付近に空乏@422が形成される。そして、第7図(a
)に示すように、ゲート電wI413に電圧が印加され
でいないとき、空乏層421と空乏層422との間にチ
ャネル領域431が形成される。そして、P+形領[4
02からP+形領領域403電流通路が形成され、電流
通路を正孔が移動し、ソース電極411とドレーン電極
412との間に電流が流れる。以降、この状態をJFE
Tのオン状態という。
一方、第7図(b)に示すように、ゲート電極413に
正の電圧+VGが印加されたとき、Pウェル4.01と
N+形領[404との間の電位差が広がり、空乏層42
1が大きくなる。そして、空乏層421と空乏層422
が接し、チャネル領域431が消滅するため、電流通路
を正孔が移動できなくなる。以降、この状態をJFET
のオフ状態という。
以上のように、ゲート電極413に印加される電圧によ
って、JFETのオン状態とオフ状態とが切り替えられ
る。なお、JFETのオン状態からオフ状態に切り替え
られる電圧はターンオフ電圧と呼ばれる。
く登用が解決しようとする課題〉 上記構成によると、JFETがオン状態のときでも、チ
ャネル領域431における電流通路は空乏層421と空
乏層422によって狭められている。さらに、チャネル
領域431の長さが長いために、チャネル領域431を
正孔が通過しにくくなり、オン状態のときの抵抗(以下
、オン抵抗と呼ぶ)が^くなってしまう。
オン抵抗を低減するために次の三つが考えられる。一つ
目は、Pウェル401とN”影領域404との接合面か
らPウェル401とN形半導体基板400との接合面ま
での距離を長くし、電流通路を広げることである。二つ
目は、Pウェル401の不純物濃度を高くし、Pウェル
401の抵抗値を低減することある。そして、三つ目は
、N十形領[404を小さく形成し、チャネル領域43
1の長さを短くすることである。
しかしながら、電流通路を広げた場合、JFETをオフ
状態にするためには空乏層をより大きくさせなければな
らなくなる。その結果、ターンオフ電圧が高くなってし
まう。また、Pウェル401の不純物濃度を高くした場
合、Pウェル401内に広がる空乏層は小さくなる。そ
のため、ターンオフ電圧が高くなってしまう。そしてN
+形領領域404小さく形成しようとした場合、N4″
形領域404のチャンネル領域431に面した接合面が
平坦であるため、チャンネル領域431の長さを短くす
ることには限界がある。その結果、オン抵抗の低減にも
限界があるという問題点があった。
本発明は上記問題点に鑑みでなされたものであり、オン
抵抗を低減し、かつターンオフ電圧の低いJFETを提
供することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉 本発明は、半導体基板に形成されるドレーン領域と、前
記半導体基板の前記ドレーン領域と離れた位5に形成さ
れるソース領域と、前記半導体基板の前記トレーン領域
と前記ソース領域との間に形成されるゲート領域と、を
有し、前記ドレーン領域および前記ゲート領域の間に印
加される電圧の変化によって、前記ソース領域と前記ド
レーン領域との間の電流通路を導通ちしくは遮断させる
接合型電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート領域
の一部をV字形に形成し、上記V字形のゲート領域を前
記′i!4流通路に対して突起させ、前ン電流通路の一
部を狭くすることを特徴とする。
〈作用〉 本発明によると、電流通路のうちゲート領域のV字形の
突起によって狭められた領域がチャネル領域となるので
、チャネル領域の長さを短くすることができる。
そのため、ターンオフ電圧を従来例装置と同じ値にした
場合、JFETがオン状態のときキャリアが移動しやす
くなり、従来よりもオン抵抗を小さくすることができる
また、オン抵抗を従来例として等しくした場合には、V
字形のゲート領域電流通路をさらに狭くすることによっ
て、従来より6ターンオフ電圧を低くすることができる
く実施例〉 第1図および第2図に基づいて、本発明の第1の実施例
について説明する。第1図(at、 (b)において、
100はN形半導体基板であり、N形半導体基板100
主面には素子形成領域としてのPウェル101とコンタ
クト領域としてのN+形領領域108形成される。Pウ
ェル101主面にはソース領域としてのP+形領[10
2、ドレーンaEi[としてのP+形領領域103形成
される。また、Pウェル101主面にはゲート領域とし
てのN+形多結晶シリコン層104およびN+形領領域
105V字状に形成される。また、P+形領領域102
P+形!i域103、N4形領域104には、それぞれ
ソース電極111、ドレーン電極112、ゲート電極1
13が形成される。そして、ソース電!1111は接地
され、ドレーン電極112には負の電圧−vDが印加さ
れる。また、N+形fl域108は電−114を介して
グランドに接続されている。
上2の構成によると、Pウェル101.!:N”形領[
105との接合面付近に空乏層121が形成され、また
、Pウェル101とN形半導体100との接合面付近に
空乏層122が形成される。
そして、第1図(a)に示すように、ゲート電極113
に電圧が印加されていないとき、空乏層121と空乏1
i122との量弁チャネル領域131が形成される。そ
して、P+形領領域102らP+形領領域103電流通
路が形成され、電流通路を正孔が移動し、J FETは
オン状態となる。
一方、第1図(b)に示すように、ゲート電極113に
正の電圧+vGが印加されたとき、Pウェル101とN
”影領域105との間の電位差が広がり、空乏層121
が大きくなる。そして、空乏11121と空乏層122
が接するため、チャネル領域131が消滅し、電流通路
が遮られる。その結果、電流通路を正孔が移動できなく
なり、JFETはオフ状態と℃る。
このとき、ゲート領域をV字形に形成したため、チャネ
ル領域131の長さを短くすることができる。従って、
電流通路のうち空乏層によって狭められる領域が減少し
、P4形領域102からP4″形領域103までの′R
電流通路1孔が移動しやづくなる。その結宋、第1の実
施例の装置におけるターンオフ電圧を従来例の装置にお
けるターンオフ電圧と等しくした場合、オン抵抗を従来
例の装置よりも小さくすることができる。
また、第1の実施例の装置におけるオン抵抗を従来例の
装置におけるオン抵抗と等しくした4i合には、N1形
領域104を深く形成しチャネル領[131をさらに狭
(することによって、ターンオフ電圧を従来例の装置よ
りも低くすることができる。
以上から明らかなように、第1の実施例の装置は従来例
の装置に比へて、オン抵抗を小さくし、かつターンオフ
電圧を低くすることができる。
次に、第2図に基づいて、第1の実施例装置の製造方法
について説明する。
まず、第2図(alに示すように、N形半導体基板10
01面に選択的にレジストマスク141を形成し、ρ形
不純物としての8(ボロン)のイオン注入を行う。そし
て、熱拡散によってPウェル101を形成する。
次に、第2図(b)に示すように、レジストマスク14
1を取り除いた後、N形半導体基板100主面に新たに
レジストマスク142を選択的に形成する。そして、ヒ
ドラジン等のアルカリ溶液中で異方性エツチングを行い
、V字形の1i151を形成する。その後、レジストマ
スク142を除去する。
次に、第2図(C)に示すように、低圧CVD(LPC
VD)によってV字形17)l 1511.:N”形多
結晶シリコン層104を埋め込んだ後、平担化エツチン
グにより表面を平坦にする。
第2図(d)に示すように、N形半導体基板100主面
にレジストマスク143を選択的に形成し、P形不純物
としてのB(ボロン)のイオン注入を行う。
第2図(elに示すように、レジストマスク143を取
り除いた後、N形半導体基板100を面は新たにレジス
トマスク144を選択的に形成する。そして、Pつ■ル
101の外側にN形不純物としてのAs(ヒ素)または
P(リン)のイオン注入を行う。その後、レジストマス
ク144を除去する。
次に、第2図(f)に示すように、熱処理を行い、拡散
によってP′″形領f*102,103およびN+形領
領域105108を形成する。
最後に、第2図(す)に示すように、P′″形領域10
2.103.N+形領領域104それぞれソース電極1
11.ドレーン電極112.ゲート電極113を形成す
る。また、N+形領領域108電極114を形成し、電
極111,114をグランドに接続する。
以上のように第1の実施例によれば、Pウェル1011
面にソース領域としてのP“影領域102、ドレーン領
域としてのP+形領領域103形成し、ゲート領域とし
てのN+形多結晶シリコン層104およびN+形領戚1
05をV字形に形成し、電流通路に対して突起させ、前
記@流通路の一部を狭くするようにした。
ぞのため、オン抵抗を小さくし、かつ、ターンオフ電圧
を低くすることができるという効果が財られる。
次に、第3図および第4図に基づいて、本発明の第2の
実施例について説明する。第3図(a)(b)において
、201はP形半導体基板であり、P形半導体基板20
1主面にはN1形多結晶シリコン層204,205がダ
イヤ型に形成され、N″″形多結晶シリコン層204.
205の周囲にはそれぞれN+形領領域206207が
形成される。なお、N′″多結晶シリコン層204,2
05およびN+形領領域206207によってゲート領
域が構成される。また、N+形領領域206207の点
206a、207aを頂点として、■字形突起が形成さ
れる。そして、P形半導体基板201主面にはソース領
域としてのP4″形領域202が形成され、N′″形領
域206.207に挟まれる位置にドレーン領域として
のP1形領域203が形成される。また、P形半導体基
板201の内部にはP+形埋め込み層208が形成され
る。そして、P+形領領域202P”″影領域203、
N++域204,205にはそれぞれソース電極211
、ドレーン電極212、ゲート電極213が接続される
。また、ソース電極271は接地され、ドレーン電極2
12には負の電圧VOが印加される。
上記の構成によると、P形半導体基板201とN+形領
領域206207との接合面付近に空乏[1221,2
22が形成される。そして、第3図(a)に示すように
、ゲート電極213に電圧が印加されていないとき、空
乏層221と空乏層222との間にチャネル領域231
が形成される。
このとき、P+形領領域202らP+形埋め込み層20
8J5よびチャネル領域231を通って、P1形領域2
03に電流通路が形成される。そして、電流通路を正孔
が移動し、JFETはオン状態となる。
一方、第3図(b)に示すように、ゲート電極213に
正の電圧+Vcが印加されたとき、P形半導体基板20
1とN“影領域206.207との間の電位差が広がり
、空乏層221.222が大きくなる。そして、空乏1
1221.222が接するため、チャネル領域231が
消滅し、電流通路が遮られる。その結果、電流通路を正
孔が移動できなくなり、JFETはオフ状態となる。
このとき、ゲート領域をダイヤ形に形成したため、チャ
ネル領[231の良さを短くすることかできる。したが
って、電流通路のうち空乏層によって狭められる領域が
減少し、電流通路を正孔が移動しやすくなる。その結果
、第2の実施例の装置におけるターンオフ電圧を従来例
の装置におけるターンオフ電圧と等しくした場合、オン
抵抗を従来例の装置よりも小ざくすることができる。
また、第2の実施例の装置におけるオン抵抗を従来例の
fi胃におけるオン抵抗と等しくする場合には、N+形
領領域206207とを近づけて形成しチャネル領域2
31をさらに狭くすることによって、ターンオフ電圧を
従来例の装置よりも低くすることができる。
以上から明らかなように、第2の実施例のgA置は従来
例の装置に比べて、オン抵抗を小さくし、かつターンオ
フII)を低くすることができる。
次に、第4図に基づいて、第2の実施例装置の製造方法
について説明する。
まず、第4図(a)に示すように、P形の半導体基板2
61にP形不純甥としてのB(ボロン)のイオン注入を
行う。
次に、第4図(blに示すように、P形の半導体基板2
61主面上に、エピタ4シャル層262を形成する。
次に、第4図(C)に示すように、熱処理を行うことに
よって、P+形埋め込み層208を有するP形半導体基
板201が形成される。
第4図(dlに示すように、P形半導体基板201主面
に選択的にレジストマスク241を形成し、反応性イオ
ンエツチング等により、トレン1251.252を形成
する。
第4図te)に示すように、ヒドラジン等のアルカリ溶
液中で異方性エツチングを行い、ダイヤ形の溝253.
254を形成する。
次に、第4図([)に承りように、気相拡散法を用いて
、ダイヤ形の溝253.254の壁面にAs(ヒ素)ま
たはP(リン)を拡散させ、N+形領14206.20
7を形成する。その後、レジストマスク241を除去す
る。
第4図(g)に示すように、低圧CVD (LPCVD
)によってダイヤ形の渦253.254にN“形多結晶
シリコン層204,205を埋め込んだ後、平担化エツ
チングにより表面を平担にする。
次に、第4図(h)に示すように、P形半導体基板20
1主面に選択的にレジストマスク242を形成する。そ
して、P形不純物としてのB(ボロン)のイオン注入を
行い、熱拡散によってP+形領[202,203を形成
する。
最後に、第4図(i)示すように、P+十形領域202
203、N+形多結晶シリコン層204゜205にそれ
ぞれソース電極211、ドレーン電極212、ゲート電
極213を形成する。そして、ソース電極211をグラ
ンドに接続する。
以上のように第2の実施例によれば、P形半導体基板2
011面にゲート領域としてのN′″形多結晶シリコン
1204.205およびN+十形領域206207をダ
イヤ形に形成することによって、ゲート領域を電流通路
に対してV字形に突起させ、電流通路の一部を狭くする
ようにした。
そのため、オン抵抗を小さくし、かつターンオフ電圧を
低くすることができるという効果が得られる。
なお、第2の実施例では、P+十形領域202らP十形
領域203までの距離が長くなっているが、電流通路に
P+形埋め込み[1208が含まれているため、オン抵
抗はほとんど増大しない。
次に、第5図および第6図に基づいて、本発明の第3の
実施例について説明する。第5図(a)(b)において
、301はP形半導体基板であり、P形半導体基板30
1主面にはN1形領域304゜305が互いに逆ハ字状
になるように斜めに形成サレル。なお、N+形2130
4.305にJ:つてゲート領域が構成される。また、
N“影領域304.305の点304a、305aを頂
点としてV字形の突起が形成される。そして、P形半導
体基板301主面にはソース領域としてのP1形領域3
02が形成され、N”影領域304゜305に挟まれる
位置にドレーン領域としてP+形領[303が形成され
る。また、P形半導体基板301の内部にはP+形埋め
込み層308が形成される。そして、P“形領[302
、P+十形領域303N+十形領域304305には、
それぞれソース電極311、ドレーン電極312、ゲー
ト電極313だ接続される。また、ソース電極311は
接地され、ドレーン電極312には負の電圧−vDが印
加される。
上記の構成によると、P形半導体基板301とN◆形領
領域304,305との接合面付近に空乏1321,3
22が形成される。そして、第5図(a)に示すように
、ゲート電極313に電圧が印加されていないとき、空
乏層321と空乏層322との間に′fヤネル領域33
1が形成される。
このとき、P1形領域302からP“形埋め込み層30
8およびチャネル領域331を通って、P+十形領域3
03電流通路が形成される。そして、電流通路を正孔が
移動し、JFE丁はオン状態となる。
一方、第一図(b)に示すように、ゲート電極313に
正の電圧+Vcが印加されたとき、P形半導体基板30
1とN+十形領域304305との間の電位差が広がり
、空乏層321,322が大きくなる。そして、空乏層
321と空乏層322が接するため、チャネル領域33
1が消滅し、  ゛          電流通路が空
乏層によって完全に遮られる。その結果、電流通路を正
孔が移動できなくなり、J FETはオフ状態となる。
このとき、ゲート領域を逆ハ字状に形成したため、チャ
ネル領域331の長さを短くすることができる。したが
って、電流通路のうら空乏層によって狭められる領域が
減少し、電流通路を正孔が移動しやすくなる。その結果
、第3の実施例の装Hにおりるターンオフ電圧を従来例
の装置におけるターンオフ電圧と等しくした場合、4ン
抵抗を従来例の装置よりも小さくすることができる。
また、第3の実施例の@置におけるオン抵抗を従来例の
装置におけるオン抵抗と等しくする場合には、N+十形
領域304305とを近づけて形成しチャネル領域33
1をさらに狭くすることによって、ターンオフ電圧を従
来例の装置よりも低くすることができる。
以上から明らかなように、第3の実施例装■は従来例装
置に比べて、オン抵抗を低クシ、かつターンオフ電圧を
低くすることができる。
次に、第6図に基づいて、第3の実施例装置の製造方法
について説明する。
まず、第6図(a)に示すように、第4図・(a)(b
l、(c)と同様の方法でP+形埋め込み11308を
有ケるP形半導体基板301を形成する。そして、P形
半導体基板301主面に選択的にレジストマスク341
を形成し、ヒドラジン等のアルカリ溶液中で異方性丁ツ
チングを行い、V字形の溝351を形成する。
第6図(b)に示すように、斜めイオン注入により、溝
351の底部を除く部分に、N形不純物としてのP(リ
ン)または△S(ヒ素)のイオン注入を行い、N“影領
域304,305を形成する。
その後、レジストマスク341を除去する。
第6図(c)に示すように、低圧CVD (LPGVD
)によってV字形の溝351にN+形多結晶シリコン層
352を埋め込んだ後、平担化エツチングにより、表面
を平坦にする。
次に、第6図(d)に示すように、P形半導体基板30
1主面に選択的にレジストマスク342を形成する。そ
して、P形不純物としてのB(ボロン)のイオン注入を
行い、熱拡散によってP+十形領域302303を形成
する。その後、レジストマスク342を除去する。
最後に、第6図(e)に示すように、P十形領域302
.303、N+形領[304,305に、それぞれソー
ス電極311.1〜レーン電極312ゲート1tfi3
13を設置する。そして、ソース電極311をグランド
に接続する。
以上のように第3の実施例によれば、P形半導体基板3
011面にゲート領域としてのN1形領域304,30
5を逆ハ字状に形成し、N′形領t1304と305と
の間にドレーン領域としてのP+形頭領1303形成す
ることによって、ゲート領域を電流通路に対してV字形
に突起させ、電流通路の一部を狭くするようにした。
そのため、オン抵抗を小さくし、かつターンオフ電圧を
低くすることができるという効果が得られる。
なお、上記三つの実施例において、PウェルまたはP形
半導体基板上にP1形のソース領域とドレーン領域、お
よびN+形のゲート領域を形成するようにしたが、これ
に限るものではない。すなわち、NウェルまたはN形半
導体基板上にN”形のソース領域とドレーン領域、およ
びP“形のゲ−上領域を形成するようにしてもよい。
また、P形の導電形を示す不純物としてB(ボロン)、
N形の導電形を示す不純物としてP(リン)、As(ヒ
素)を用いたが、それぞれの導電形を示す俵の不純物に
置き換えるか、あるいは供用してもよい。
また、ダイヤ形あるいはV字形の渦を形成するために、
アルカリ溶液としてヒドラジンを使用したが、水酸化カ
リウム水溶液、エチレンジアミンおよびピロ乃テ]−ル
の水溶液でもよい。
〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、接合型電界効果トランジ
スタのゲート領域をV字形に形成し、V字形のゲート領
域を電流通路に対して突起させて’l流通路の一部を狭
くするようにした。
そのため、チャネル領域の長さを短くすることができ、
その結果、オン抵抗を小さくし、かつターンオフ電圧を
低くすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の実施例を示す断面図、第2図は第1の実
施例装置の製造り法を示す断面図、第3図は第2の実施
例を示す断面図、第4図は第2の実施例装置の製造方法
を示す断面図、第5図は第3の実施例を示す断面図、第
6図は第3の実施例装置の製造方法を示ず断面図、第7
図は従来例を示す断面図、である。 101・・・Pウェル、102・・・P”影領域103
・・・P1形領域、104・・・N+形多結晶シリコン
層、105・・・N+形領領 域特許出願人   日産自動巾株式会社第1 図(a) 第2図 (b) 第1 図(b) (C) 第 図 第 図(a) 第 図(b) 第 図 (f) 第 図 (C) (d) 第 図 (e) 第5  A(a) 第 図(b) ZI ZZ 第 図 (h) 第 図 第 図 (a) (b) (C) 第6 図 第 図(a) 弔 図(b) wit

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板に形成されるドレーン領域と、 前記半導体基板の前記ドレーン領域と離れた位置に形成
    されるソース領域と、 前記半導体基板の前記ドレーン領域と前記ソース領域と
    の間に形成されるゲート領域と、を有し、前記ドレーン
    領域および前記ゲート領域の間に印加される電圧の変化
    によつて、前記ソース領域と前記ドレーン領域との間の
    電流通路を導通もしくは遮断させる接合型電界効果トラ
    ンジスタにおいて、 前記ゲート領域の一部をV字形に形成し、 上記V字形のゲート領域を前記電流通路に対して突起さ
    せ、前記電流通路の一部を狭くすることを特徴とする接
    合型電界効果トランジスタ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013051343A1 (ja) * 2011-10-03 2013-04-11 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置およびその製造方法

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WO2013051343A1 (ja) * 2011-10-03 2013-04-11 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置およびその製造方法

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