JPH05291580A - 半導体装置およびその製法 - Google Patents

半導体装置およびその製法

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JPH05291580A
JPH05291580A JP8715192A JP8715192A JPH05291580A JP H05291580 A JPH05291580 A JP H05291580A JP 8715192 A JP8715192 A JP 8715192A JP 8715192 A JP8715192 A JP 8715192A JP H05291580 A JPH05291580 A JP H05291580A
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JP
Japan
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region
outer peripheral
peripheral region
cell
conductivity type
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Application number
JP8715192A
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English (en)
Inventor
Takahiko Konishi
孝彦 小西
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦型二重拡散MOSFETからなるセル部お
よびその周囲に外周部領域を有する半導体装置で、高耐
圧化を達成すると共に内蔵ダイオードの逆回復時間の短
い高性能な半導体装置およびその製法を提供する。 【構成】 外周部領域の深さがBW領域の深さより深く
形成されることにより、高耐圧化と内蔵ダイオードの逆
回復時間の短縮化を達成する。その製法としては、半導
体基板の外周部領域形成場所に第1段の不純物導入が行
われて第1の外周部領域10aが形成されたのち、BW領
域および外周周部領域の形成場所に再度不純物が導入さ
れることにより、外周部領域10がBW領域2より深く形
成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は縦型二重拡散のMOSF
ETを含む半導体装置およびその製法に関する。さらに
詳しくは、高耐圧化と共に内蔵ダイオードの逆回復時間
の短縮化を図った縦型二重拡散MOSFETを含む半導
体装置およびその製法に関する。
【0002】
【従来の技術】縦型二重拡散のMOSFETはきわめて
狭いチャネル長を精度よく形成できるため、高速、高性
能のMOSFETとして利用されている。このMOSF
ETを1個のチップ内にアレイ状に並べ、メモリのセル
部が形成され、そのセル部の外側にセンスアンプ部など
が形成され、セル部の外周には他の素子部と区画すると
共に耐圧を支配するため、高濃度不純物の外周部領域が
形成されている。
【0003】従来の縦型二重拡散MOSFETによりセ
ル部を構成したセル部の外周部の構造を図4に示す。図
4に示す例はnチャネルの二重拡散MOSFETおよび
その外周部の例であるが、pチャネルのMOSFETで
も導電型のnとpが逆になるだけで同じである。図4に
おいて、n型半導体基板1a上にn型の半導体結晶
層がエピタキシャル成長されたエピタキシャル層1bが
形成されている。MOSFET部分はエピタキシャル層
1bにp型のベースウェル領域(以下、BW領域とい
う)2が形成され、該p型BW領域2の周囲にp型の
チャネル領域3が形成され、そのp型チャネル領域3の
内部にn型の拡散領域が形成されソース領域4が形成さ
れている。このチャネル領域3の周端部とソース領域4
の周端部との間隙部が動作領域Aとなるチャネル長にな
り、この寸法が所望の寸法になるように、p型チャネル
領域3およびn型ソース領域4が形成される。n型のエ
ピタキシャル層1b上には絶縁膜7aを介してゲート電
極6が、前述のチャネル領域3でエピタキシャル層1b
の表面に露出して動作領域Aを形成している部分をカバ
ーするように形成されると共に、ゲート電極6の表面に
は絶縁膜7bが被覆され、ソース領域4およびBW領域
2の形成された表面にソース電極8が、また半導体基板
1aの裏面にはドレイン電極9が形成されて、縦型MO
SFETからなるセル11が構成されている。この構造で
半導体基板1aとエピタキシャル層1bを合わせて半導
体基板1として扱う。
【0004】この種の縦型MOSFETは、ソース電極
8からのチャネル領域3への電流注入により、ソース領
域4、チャネル領域3およびドレイン領域1bのあいだ
でnpnのバイポーラトランジスタが形成され、ベース
領域への電流注入で増幅されて大電流が流れ、MOSF
ETを破壊することになる。そのため、ソース電極から
のベース電流注入とならないように、高濃度のp型B
W領域2が形成されている。また、セル部Bの外周部に
はBW領域2と同時に前述のp型の外周部領域10が形
成されている。その結果pn接合の空乏層は図4の破線
Cで示すように、セル部Bから外周領域10の外側まで連
続して延び、半導体基板1の表面に現われるのは外周領
域10の外側になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の縦型MOSFE
Tをセル部として使用した半導体装置では、ドレイン電
極(ドレイン領域1b)とソース電極(BW領域2)間
で耐圧不良が発生し易い。この耐圧は空乏層Cの拡がり
が大きい(p領域からの距離が大きい)程強くなる
が、とくに半導体基板1の表面での空乏層の拡がり部分
Dが表面の汚染などで小さくなり、耐圧劣化の原因にな
り易い。
【0006】この耐圧はBW領域や周辺部領域10を深く
形成することにより、大きくすることができるが、BW
領域2が深くなると内蔵ダイオードの逆回復時間が長く
なり、素子特性が劣化するという問題がある。
【0007】本発明は、高耐圧化の向上と内蔵ダイオー
ドの逆回復時間を短くするという従来の裏腹の関係にあ
る二つの特性を共に満足する半導体装置およびその製法
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、第1の導電型の高濃度領域であるベースウェル領域
を介して第2の導電型のソース領域およびドレイン領域
のそれぞれが半導体基板の表面側と裏面側のいずれかに
形成された縦型二重拡散MOSFETからなるセル部
と、該セル部の周囲に第1の導電型の高濃度領域で形成
された外周部領域とを有する半導体装置であって、前記
外周部領域の深さが前記ベースウェル領域の深さより深
く形成されてなるものである。
【0009】また、本発明による半導体装置の製法は、
第2の導電型の半導体基板に縦型二重拡散MOSFET
からなるセルがアレイ状に形成され、該セル部の周囲に
第1の導電型の高濃度不純物の外周部領域が形成される
半導体装置の製法であって、前記外周部領域の形成場所
に第1の導電型の高濃度不純物が導入されて第1の外周
部領域が形成されたのちに、前記セルのベースウェル形
成場所および前記外周部領域形成場所に再度第1の導電
型の高濃度不純物が導入され、そののち前記セル部のM
OSFETが形成されてなるものである。
【0010】
【作用】本発明によれば、BW領域が形成される前に外
周部領域に高濃度不純物領域の第1の外周部領域が形成
され、そののちに、BW領域形成場所とさらに外周部領
域形成場所に高濃度の不純物の導入がなされて、外周部
領域がBW領域より深く形成されているため、耐圧をき
める半導体基板表面での空乏層の拡がり部分Dは外周部
領域が深く形成されることにより拡がり、高耐圧化が達
成されると共に、セル部分ではBW領域が浅く形成さ
れ、内蔵ダイオード逆回復時間が充分短い素子として作
動する。
【0011】
【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明について
説明する。図1は本発明の一実施例であるセル部Bの端
部のセル11であるnチャネルの縦型二重拡散MOSFE
T部分と外周部領域を示す断面説明図である。図1にお
いてn型(第2の導電型)の半導体基板1a上に、n
のエピタキシャル層1bが形成され、エピタキシャル
層1bにはp型(第1の導電型)のBW領域2が形成
され、BW領域2の横側にチャネル領域3が形成され、
その上にソース領域4が拡散などにより形成されてい
る。このチャネル領域3の端部とソース領域4の端部と
の間隔がチャネル長となり、動作領域Aとなる。チャネ
ル領域3の動作領域A上には絶縁膜7aを介してゲート
電極6が形成され、このゲート電極6は隣りのセルの動
作領域上まで延びている。p型のBW領域2およびソ
ース領域4上にはアルミニウムがスパッタなどにより付
着され、ソース電極8が形成されている。この構造で、
半導体基板1aとエピタキシャル層1bを合わせて半導
体基板1として扱う。
【0012】またセル部Bの周囲にはp型の外周部領
域10が形成され、セル部Bの外側のセンスアンプ部など
他の素子部と区画すると共に、セル部Bの耐圧を支配し
ている。すなわち、セル部Bでのpn接合による空乏層
Cが図1の破線で示すように形成され、pの高濃度領
域である外周部領域10が形成されることにより、空乏層
Cの半導体基板表面に現われる部分はセルの外周部に引
き出される。また一般に、半導体基板1の表面部で汚染
などにより空乏層の拡がり部分Dが狭くなり、耐圧で破
壊されるか否かはこの表面での空乏層の拡がり部分Dで
定まるからである。本実施例ではこの外周部領域10の一
部がBW領域2より深く形成され、第1の外周領域10a
が形成されている。その結果空乏層Cは半導体基板1の
深部にまで及び曲率半径が大きくなり半導体基板1の表
面部での空乏層の幅Dは拡がり、高耐圧の半導体装置が
えられる。
【0013】一方セル部BではBW領域2の深さは従来
と同じく素子特性に応じ3〜10μmの深さで形成され、
内蔵ダイオードの逆回復時間を短くできる。
【0014】すなわち、内蔵ダイオードの逆回復時間
は、ダイオードに順方向電流を流した後印加電圧を逆転
させたときに、ダイオード内に蓄えられた電荷量を放出
するまでの時間であり、BW領域2が浅く形成されるこ
とにより、逆回復時間が短かくなり低損失で高速動作が
行えるようになる。
【0015】つぎに、この縦型のnチャネル二重拡散M
OSFETおよび外周部領域の部分の製法について説明
する。
【0016】まず、n型の半導体基板1aにn型の
半導体結晶がエピタキシャル成長されエピタキシャル層
1bが形成され、該エピタキシャル層のセル部形成場所
の外周部に不純物が拡散されてp型の第1の外周部領
域10aが形成される。具体例としてはn型のシリコン
半導体基板1aの表面にシラン(SiH4 )ガスおよび
ドーパントガスとしてホスフィン(PH3 )ガスがキャ
リヤガスと共に炉内に導入されて1100〜1200℃でエピタ
キシャル成長されることによりn型のシリコン結晶層
が成長し、エピタキシャル層1bが形成される。そのの
ち、表面を二酸化ケイ素などでマスキングして外周部領
域形成場所の少なくとも一部にジボラン(B2 6 )ガ
スの雰囲気のもとで、1100〜1200℃、約50分間の熱処理
によりp型の第1の外周部領域10aが約2μm位の深
さで形成される(図2参照)。
【0017】つぎに、セル部の各BW領域形成場所およ
びセル部の外周の外周部領域形成場所に高濃度の不純物
領域が形成される。具体例としては、半導体基板表面に
形成された二酸化ケイ素膜の各BW領域2の形成場所お
よび外周部領域10の形成場所のみをエッチング除去し
て、ジボラン(B2 6 )ガスの雰囲気のもとで、1100
〜1200℃、約60分間の熱処理により、BW領域2および
外周部領域10が3〜10μmの深さで形成される(図3参
照)。この際、外周部領域10は前工程で形成された第1
の外周部領域10aの上に形成されるため、図3に示すよ
うに第1の外周部領域10aは半導体基板の内部に進み、
BW領域2より深く形成される。この例では外周部領域
10の幅が第1の外周部領域10aの幅より広く形成されて
いるため、段状に形成されているが、同じ幅で形成され
てもよい。
【0018】つぎに、MOSFET部分の各領域および
電極部が従来と同じ工程で形成されて、図1に示すよう
に高耐圧のメモリセル部を有する半導体装置がえられ
る。
【0019】本発明の方法によれば、外周部領域の形成
が、2段階の不純物導入により形成されるため、一工程
増えることになるが、その結果、外周部領域10の深さが
BW領域2の深さより2μm位深くなり、半導体基板表
面での空乏層の拡がり部分Dも2μm位拡くなり、前述
のように耐圧が大幅に向上する。
【0020】前述の実施例では外周部領域10やBW領域
2が不純物の拡散により形成される例で述べたが、イオ
ン注入法など他の方法で不純物が導入されても同様であ
る。さらに、前述の実施例では、セル11部をnチャネル
のMOSFETについて説明したが、pチャネルでも前
述のp型とn型を逆にするだけで同様であることはいう
迄もない。また、ソース領域とドレイン領域を逆に形成
しても同様である。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、セル部周囲の外周部領
域の形成が2段階に分けて形成され、セル部のBW領域
の深さより深く形成されているため、半導体基板に形成
されるpn接合の空乏層は拡がり、半導体基板表面に現
われる空乏層も拡がり、基板表面で耐圧が劣化し易くて
も耐圧を向上させることができる。さらに、内蔵ダイオ
ードの逆回復時間に影響するBW領域は浅く形成できる
ため、逆回復時間は短く、高耐圧のメモリセル部を有す
る半導体装置をうることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるnチャネルの縦型二重
拡散MOSFETおよび外周部領域部分の断面説明図で
ある。
【図2】本発明の一実施例の外周部領域形成の工程説明
図である。
【図3】本発明の一実施例の外周部領域形成の工程説明
図である。
【図4】従来のnチャネルの縦型二重拡散MOSFET
および外周部領域部分の断面説明図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 BW領域 3 チャネル領域 4 ソース領域 10 外周部領域 10a 第1の外周部領域 11 セル B セル部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電型の高濃度領域であるベース
    ウェル領域を介して第2の導電型のソース領域およびド
    レイン領域のそれぞれが半導体基板の表面側と裏面側の
    いずれかに形成された縦型二重拡散MOSFETからな
    るセル部と、該セル部の周囲に第1の導電型の高濃度領
    域で形成された外周部領域とを有する半導体装置であっ
    て、 前記外周部領域の深さが前記ベースウェル領域の深さよ
    り深く形成されてなる半導体装置。
  2. 【請求項2】 第2の導電型の半導体基板に縦型二重拡
    散MOSFETからなるセルがアレイ状に形成され、該
    セル部の周囲に第1の導電型の高濃度不純物の外周部領
    域が形成される半導体装置の製法であって、 前記外周部領域の形成場所に第1の導電型の高濃度不純
    物が導入されて第1の外周部領域が形成されたのちに、
    前記セルのベースウェル形成場所および前記外周部領域
    形成場所に再度第1の導電型の高濃度不純物が導入さ
    れ、そののち前記セル部のMOSFETが形成されてな
    る半導体装置の製法。
JP8715192A 1992-04-08 1992-04-08 半導体装置およびその製法 Pending JPH05291580A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006278826A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Toshiba Corp 半導体素子及びその製造方法
JP2011067051A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Sharp Corp インバータと、それを用いた電気機器および太陽光発電装置
US9536944B2 (en) 2012-12-04 2017-01-03 Denso Corporation Semiconductor device and method of manufacturing same

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