JPH05243274A - Vertical mosfet - Google Patents
Vertical mosfetInfo
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- JPH05243274A JPH05243274A JP4510292A JP4510292A JPH05243274A JP H05243274 A JPH05243274 A JP H05243274A JP 4510292 A JP4510292 A JP 4510292A JP 4510292 A JP4510292 A JP 4510292A JP H05243274 A JPH05243274 A JP H05243274A
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- epitaxial layer
- layer
- type epitaxial
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、しきい値電圧のばらつ
きと寄生容量とを小さくした、縦型MOSFETに関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical MOSFET in which variations in threshold voltage and parasitic capacitance are reduced.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の縦型MOSFETについて、図5
(a)〜(d)を参照して説明する。2. Description of the Related Art A conventional vertical MOSFET is shown in FIG.
This will be described with reference to (a) to (d).
【0003】はじめに図5(a)に示すように、N+ 型
半導体基板1にN- 型エピタキシャル層2を成長させ
る。First, as shown in FIG. 5A, an N − type epitaxial layer 2 is grown on an N + type semiconductor substrate 1.
【0004】つぎに図5(b)に示すように、厚さ20
〜100nmのゲート酸化膜4aおよび厚さ600nm
のゲートポリシリコン6を形成したのち、ゲートポリシ
リコン6をマスクとしてイオン注入してP型ベース3a
を形成する。Next, as shown in FIG.
˜100 nm gate oxide film 4a and thickness 600 nm
After the gate polysilicon 6 is formed, the gate polysilicon 6 is used as a mask for ion implantation to perform the P-type base 3a.
To form.
【0005】つぎに図5(c)に示すように、レジスト
(図示せず)およびゲートポリシリコン6をマスクとし
てイオン注入して、DSA構造のN+ 型ソース7を形成
したのちレジストを除去する。Next, as shown in FIG. 5C, ion implantation is performed using a resist (not shown) and the gate polysilicon 6 as a mask to form an N + -type source 7 having a DSA structure, and then the resist is removed. .
【0006】つぎに図5(d)に示すように、厚さ50
0〜1000nmの層間絶縁膜8を堆積したのちコンタ
クトを開口し、ソース電極9およびドレイン電極10を
形成して素子部が完成する。Next, as shown in FIG.
After depositing the interlayer insulating film 8 of 0 to 1000 nm, the contact is opened, and the source electrode 9 and the drain electrode 10 are formed to complete the element portion.
【0007】従来の縦型MOSFETのしきい値電圧を
決定する表面濃度分布は、図4(b)に示すようにP型
ベースにおいて一様ではなかった。またしきい値電圧を
決定するP型ベース表面のピーク濃度QB が、N+ 型ソ
ースの深さによって変化するという欠点があった。The surface concentration distribution that determines the threshold voltage of the conventional vertical MOSFET is not uniform in the P-type base as shown in FIG. 4 (b). Further, there is a drawback that the peak concentration Q B of the surface of the P-type base that determines the threshold voltage changes depending on the depth of the N + -type source.
【0008】そのためしきい値電圧が変化し易く、ばら
つきが大きかった。Therefore, the threshold voltage is apt to change and the variation is large.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】従来の縦型MOSFE
Tは、ゲートポリシリコンをマスクとして、P型ベース
およびN+ 型ソースを形成するDSA構造を用いてい
る。[Problems to be Solved by the Invention] Conventional vertical MOSFE
T uses a DSA structure that forms a P-type base and an N + -type source using the gate polysilicon as a mask.
【0010】そのためP型ベース表面のピーク濃度QB
の変動が大きく、次式で求められるしきい値がばらつく
という問題があった。Therefore, the peak concentration Q B of the P-type base surface
Has a problem that the threshold value obtained by the following equation varies.
【0011】 VT =φMS−QSS/C0 +2φf −QB /C0 ここで、VT はしきい値電圧、QSSは表面電荷密度、φ
f はフェルミ準位、φMSは仕事関数差、C0 は単位面積
当りの容量、QB はP型ベース表面のピーク濃度であ
る。V T = φ MS −Q SS / C 0 + 2φ f −Q B / C 0 Here, V T is the threshold voltage, Q SS is the surface charge density, and φ
f is the Fermi level, φ MS is the work function difference, C 0 is the capacity per unit area, and Q B is the peak concentration on the surface of the P-type base.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の縦型MOSFE
Tは、一導電型半導体基板の一主面に一導電型エピタキ
シャル層および逆導電型エピタキシャル層が順次積層さ
れ、前記逆導電型エピタキシャル層に形成された一導電
型領域に囲まれた逆導電型領域をベースとし、前記逆導
電型エピタキシャル層の上にゲート酸化膜およびポリシ
リコンゲート電極が形成され、前記ポリシリコン電極直
下近傍の前記逆導電型領域の表面に一導電型ソース層が
形成されたものである。A vertical type MOSFE of the present invention
The T is a reverse conductivity type surrounded by a single conductivity type region formed by sequentially stacking a single conductivity type epitaxial layer and a reverse conductivity type epitaxial layer on one main surface of a single conductivity type semiconductor substrate. With a region as a base, a gate oxide film and a polysilicon gate electrode are formed on the opposite conductivity type epitaxial layer, and a one conductivity type source layer is formed on the surface of the opposite conductivity type region immediately below the polysilicon electrode. It is a thing.
【0013】[0013]
【実施例】本発明の第1の実施例について、図1(a)
〜(d)を参照して説明する。EXAMPLE FIG. 1A shows a first example of the present invention.
This will be described with reference to (d).
【0014】はじめに図1(a)に示すように、N+ 型
半導体基板1にN- 型エピタキシャル層2およびP- 型
エピタキシャル層3を成長させる。First, as shown in FIG. 1A, an N − type epitaxial layer 2 and a P − type epitaxial layer 3 are grown on an N + type semiconductor substrate 1.
【0015】つぎに図1(b)に示すように、酸化膜4
を形成したのちイオン注入または熱拡散によりN- 型エ
ピタキシャル層2に接続するN- 型層5を形成する。こ
のN- 型層5で区切られたP- 型エピタキシャル層3が
ベースとなる。Next, as shown in FIG. 1B, the oxide film 4
By ion implantation or thermal diffusion after forming the N - -type layer 5 - N connecting -type epitaxial layer 2. The P − type epitaxial layer 3 divided by the N − type layer 5 serves as a base.
【0016】つぎに図1(c)に示すように、厚さ20
〜100nmのゲート酸化膜4aを形成したのち、厚さ
600nmのゲートポリシリコン6を堆積する。つぎに
レジスト(図示せず)をマスクとしてゲートポリシリコ
ン6をエッチングしてからレジストを除去する。再びレ
ジスト(図示せず)およびゲートポリシリコン6をマス
クとしてイオン注入してN+ 型ソース7を形成したのち
レジストを除去する。Next, as shown in FIG. 1 (c), a thickness of 20
After forming a gate oxide film 4a having a thickness of ˜100 nm, a gate polysilicon 6 having a thickness of 600 nm is deposited. Next, the gate polysilicon 6 is etched using a resist (not shown) as a mask, and then the resist is removed. The resist (not shown) and the gate polysilicon 6 are again used as a mask to perform ion implantation to form an N + type source 7, and then the resist is removed.
【0017】つぎに図1(d)に示すように、厚さ50
0〜1000nmの層間絶縁膜8を堆積し、コンタクト
を開口したのち、ソース電極9を形成してから、ドレイ
ン電極10を形成して素子部が完成する。Next, as shown in FIG. 1D, the thickness 50
An interlayer insulating film 8 having a thickness of 0 to 1000 nm is deposited, a contact is opened, a source electrode 9 is formed, and then a drain electrode 10 is formed to complete an element portion.
【0018】この縦型MOSFETの電流経路を矢印
(→)で示す。The current path of this vertical MOSFET is shown by an arrow (→).
【0019】本実施例ではベースがP- 型エピタキシャ
ル層3からなるので、図4(a)に示すように表面濃度
が平坦になって、しきい値電圧のばらつきが小さくな
る。In this embodiment, since the base is made of the P -- type epitaxial layer 3, the surface concentration becomes flat as shown in FIG. 4 (a) and the variation of the threshold voltage becomes small.
【0020】つぎに本発明の第2の実施例について、図
2を参照して説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0021】はじめにN+ 型半導体基板1にN- 型エピ
タキシャル層2およびP- 型エピタキシャル層3を成長
させたのち、ゲート酸化膜4aおよびゲートポリシリコ
ン6を形成する。つぎにレジスト(図示せず)およびゲ
ートポリシリコン6をマスクとしてイオン注入してN-
型層5を形成したのちレジストを除去する。さらにN+
型ソース5を形成し、層間絶縁膜8を堆積したのちコン
タクトを開口し、ソース電極9およびドレイン電極10
を形成して素子部が完成する。First, an N − type epitaxial layer 2 and a P − type epitaxial layer 3 are grown on an N + type semiconductor substrate 1, and then a gate oxide film 4a and a gate polysilicon 6 are formed. Next, ion implantation is performed using a resist (not shown) and the gate polysilicon 6 as a mask to form N −.
After forming the mold layer 5, the resist is removed. Furthermore N +
After forming the mold source 5 and depositing the interlayer insulating film 8, the contact is opened, and the source electrode 9 and the drain electrode 10 are formed.
Are formed to complete the element portion.
【0022】つぎに本発明の第3の実施例について、図
3を参照して説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0023】はじめにN+ 型半導体基板1にN- 型エピ
タキシャル層2およびP- 型エピタキシャル層3を成長
させたのち、ゲート酸化膜4aを形成してからN- 型層
5を形成する。つぎに全面にイオン注入してVT コント
ロールを行なうことができる。First, an N − type epitaxial layer 2 and a P − type epitaxial layer 3 are grown on an N + type semiconductor substrate 1, a gate oxide film 4a is formed, and then an N − type layer 5 is formed. Next, V T control can be performed by ion-implanting the entire surface.
【0024】以上、Nチャネルの縦型MOSFETにつ
いて述べたが、同様にして本発明をPチャネル縦型MO
SFETに適用することができる。Although the N-channel vertical MOSFET has been described above, the present invention is similarly applied to the P-channel vertical MO.
It can be applied to SFET.
【0025】[0025]
【発明の効果】ベース領域をP型エピタキシャル層で形
成することにより、ベースの表面濃度を平坦化すること
ができる。その結果、しきい値電圧のばらつきが小さく
なった。さらにゲートポリシリコン領域を縮小すること
が可能になって、寄生容量を低減することができる。By forming the base region with the P type epitaxial layer, the surface concentration of the base can be flattened. As a result, the variation in threshold voltage was reduced. Further, the gate polysilicon region can be reduced in size, and the parasitic capacitance can be reduced.
【図1】本発明の第1の実施例を工程順に示す断面図で
ある。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention in process order.
【図2】本発明の第2の実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
【図4】(a)は本発明の縦型MOSFETの表面濃度
分布を示すグラフである。(b)は従来の縦型MOSF
ETの表面濃度分布を示すグラフである。FIG. 4A is a graph showing the surface concentration distribution of the vertical MOSFET of the present invention. (B) is a conventional vertical MOSF
It is a graph which shows the surface concentration distribution of ET.
【図5】従来の縦型MOSFETを工程順に示す断面図
である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional vertical MOSFET in process order.
1 N+ 型半導体基板 2 N- 型エピタキシャル層 3 P- 型エピタキシャル層 3a P型ベース 4 酸化膜 4a ゲート酸化膜 5 N- 型層 6 ゲートポリシリコン 7 N+ 型ソース 8 層間絶縁膜 9 ソース電極 10 ドレイン電極 QB ベース表面のピーク濃度 → 電流経路1 N + type semiconductor substrate 2 N − type epitaxial layer 3 P − type epitaxial layer 3a P type base 4 oxide film 4a gate oxide film 5 N − type layer 6 gate polysilicon 7 N + type source 8 interlayer insulating film 9 source electrode 10 Drain electrode Q B Base surface peak concentration → Current path
Claims (1)
エピタキシャル層および逆導電型エピタキシャル層が順
次積層され、前記逆導電型エピタキシャル層に形成され
た一導電型領域に囲まれた逆導電型領域をベースとし、
前記逆導電型エピタキシャル層の上にゲート酸化膜およ
びポリシリコンゲート電極が形成され、前記ポリシリコ
ン電極直下近傍の前記逆導電型領域の表面に一導電型ソ
ース層が形成された縦型MOSFET。1. A one-conductivity-type epitaxial layer and a reverse-conductivity-type epitaxial layer are sequentially stacked on one main surface of a one-conductivity-type semiconductor substrate, and a reverse-type surrounded by one-conductivity-type region formed in the reverse-conductivity-type epitaxial layer. Based on the conductivity type area,
A vertical MOSFET in which a gate oxide film and a polysilicon gate electrode are formed on the opposite conductivity type epitaxial layer, and a one conductivity type source layer is formed on the surface of the opposite conductivity type region immediately below the polysilicon electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4510292A JPH05243274A (en) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | Vertical mosfet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4510292A JPH05243274A (en) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | Vertical mosfet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05243274A true JPH05243274A (en) | 1993-09-21 |
Family
ID=12709931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4510292A Withdrawn JPH05243274A (en) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | Vertical mosfet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05243274A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008004872A (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2008262982A (en) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | Group iii nitride semiconductor device, and manufacturing method thereof |
WO2010073991A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and method for producing the same |
US7947988B2 (en) | 2007-09-20 | 2011-05-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2016054181A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | トヨタ自動車株式会社 | Insulated gate switching element |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP4510292A patent/JPH05243274A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008004872A (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP2008262982A (en) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | Group iii nitride semiconductor device, and manufacturing method thereof |
US7947988B2 (en) | 2007-09-20 | 2011-05-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
WO2010073991A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and method for producing the same |
JP2016054181A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | トヨタ自動車株式会社 | Insulated gate switching element |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |