JPH056354B2 - - Google Patents

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JPH056354B2
JPH056354B2 JP58105544A JP10554483A JPH056354B2 JP H056354 B2 JPH056354 B2 JP H056354B2 JP 58105544 A JP58105544 A JP 58105544A JP 10554483 A JP10554483 A JP 10554483A JP H056354 B2 JPH056354 B2 JP H056354B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ この発明は、より性能を向上させた縦型MOS
トランジスタに関する。
≪発明の背景≫ いわゆる縦型MOSトランジスタとしては、従
来、例えば第1図に示される如き構造のものがあ
る(1981年、ACADEMIC PRESS社発行
「Field−Effect and Bipolar Power Transistor
Physics」P280〜P282より)。
同図に示す縦型MOSトランジスタは、下面側
にドレイン電極10が接合されるN+型(N型高
濃度)サブストレート1の上面にN-型(N型低
濃度)層2をエピタキシヤル成長させた基体領域
と、前記N-型層(以下、N-型ドレイン領域と称
す)2の上面側に所定間隔をおいて複数形成され
たP型ウエル領域3と、このP型ウエル領域3内
に形成されたN+型ソース領域4と、このN+型ソ
ース領域4と実質的なドレイン領域となる上記
N-ドレイン領域2の双方に股がつた状態でゲー
ト酸化膜5を介して形成されたゲート電極6とを
具備してなるものである。
また、ゲート電極6の引出し部分を除く上面部
分がPSG膜7で被覆されており、更にソース電
極8が、上記P型ウエル領域3内に形成された
P+型コンタクト領域9およびN+型ソース領域4
に接合するように形成されている。
ところで、この種の縦型MOSトランジスタの
ソース・ドレイン間の耐圧は、上記N-型ドレイ
ン領域2とP型ウエル領域3との接合部の耐圧で
決定される。すなわち、N-型ドレイン領域2の
不純物濃度が高いほど低耐圧となる。これは逆に
ON抵抗を低くすることにもなる。
また、上記縦型MOSトランジスタのスレツシ
ヨルド電圧Vtは、上記P型ウエル領域3の表面
の最大濃度P0で決定されるため、耐圧が比較的
低く、スレツシヨルド電圧が比較的低い素子を形
成した場合、上記N-型ドレイン領域2とP型ウ
エル領域3との不純物濃度の差が小さくなる。
このため、上記従来のMOSトランジスタの構
造によつてスレツシヨルド電圧Vtの低いもの、
低耐圧のもの、あるいはON抵抗の低いものを得
ようとした場合、ソース・ドレイン間に電圧を印
加すると、空乏層Dpは、第1図に示す如く、N-
型ドレイン領域2側とP型ウエル領域3側へほぼ
同じ幅で発生し、空乏層Dpの幅が大となると、
チヤンネルの実効長Leが短くなる(いわゆる、
短チヤンネル効果)ため、特性が変化したり、空
乏層Dpが上記N+型ソース領域4に達してパンチ
スルーを起こす虞れがある。
≪発明の目的≫ この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、低耐圧、低いスレ
ツシヨルド電圧、またはON抵抗の低い特性を有
し、かつパンチスルーや短チヤンネル効果などの
発生を防止した縦型MOSトランジスタを提供す
ることにある。
≪発明の構成≫ 上記目的を達成するために、本発明は、 ドレイン領域を構成する第1導電型の半導体基
体と; 該半導体基体上面に形成された第2導電型のウ
エル領域と; 該ウエル領域内に形成された第1導電型のソー
ス領域と: 前記ウエル領域から所定の距離離隔した前記半
導体基体上面に形成したストツパ溝と; 前記ソース領域から前記ストツパ溝にまたがる
前記ウエル領域上面及び前記半導体基体上面に絶
縁膜を介して形成したゲート電極と、 を備えることを特徴とする。
≪実施例の説明≫ 以下、本発明の実施例を第2図以下の図面を用
いて詳細に説明する。
第2図は、本発明に係る縦型MOSトランジス
タの一実施例の構造を示す素子断面図である。な
お、同図において、前記第1図に示した従来例と
同一構成部分には同一符号を付してその説明は省
略する。
第2図に示す如く、この実施例の縦型MOSト
ランジスタは、前記第1図に示した従来例の構造
に加えて、隣合うP型ウエル領域3に挟まれた
N-型ドレイン領域2の表面部に、両P型ウエル
領域3から等距離となるように、P型ウエル領域
3側面に並行してN-型ドレイン領域2内に堀込
形成されたストツパ溝11を備えている。
そして、上記ストツパ溝11内にはゲート酸化
膜5を介してゲート電極6の下面一部が突出嵌入
されている。
上記の如く構成された縦型MOSトランジスタ
において、上記P型ウエル領域3の不純物濃度を
薄くして低いスレツシヨルド電圧Vtとし、N-
ドレイン領域2の表面部付近の不純物濃度を高く
して低耐圧、低ON抵抗とした場合には、第3図
に示す如く、従来例のものと同様に空乏層Dpは、
P型ウエル領域3側とN-型ドレイン領域2側へ
ほぼ同じ幅で広がる。
そして、更にドレイン電圧を上げていくと、空
乏層Dpの幅は増大するが、本実施例のMOSトラ
ンジスタにおいては、N-型ドレイン領域2の表
面部にストツパ溝11が設けてあることによつ
て、N-型ドレイン領域2の表面の空乏層電荷量
が第1図に示した従来のものに比して少なくなる
ため、N-型ドレイン領域2の表面における空乏
層Dpの延びを抑制することができる。
従つて、P型ウエル領域3表面部における空乏
層Dpの延びは、N-ドレイン領域2側に延びた空
乏層Dpがストツパ溝11に達した時点における
延び幅以上には増加せず、以後ドレイン電圧を上
昇させてもパンチスルーや短チヤンネル効果が生
じる虞れがない。
上記のストツパ溝11とP型ウエル領域3側面
との間隔Sは、実効チヤンネル長をL、N-型ド
レイン領域2の表面付近の平均濃度をNpおよび、
P型ウエル領域4の表面付近の平均濃度をNpと
すれば、概略LNp<SNNとなるように間隔Sを
設定することによつて、空乏層Dpは、P型ウエ
ル領域3側においてパンチスルーが発生する以前
に、N-型ドレイン領域2側においてストツパ溝
11に達して、それ以後はストツパ溝11の下方
へ延びることとなり、表面の電界を緩和すること
となる。
また、ストツパ溝11の深さXは、N+型ソー
ス領域4の拡散深さX0と同等あるいはそれ以上
に形成すれば、確実にパンチスルーの発生などを
防止することができる。これは、X<X0の場合
には、ストツパ溝11が存在しない部分において
空乏層DpがP型ウエル領域3側へ大きく延び、
これがN+型ソース領域に達してパンチスルーを
生じる虞れがあるからである。
このように、ストツパ溝11を設けたことによ
つて、素子表面部付近において空乏層の延びを一
定の幅に制限することによつて短チヤンネル効果
やパンチスルーの発生を防止することができるの
である。従つて、空乏層の影響を考慮することな
く、N-型ドレイン領域2の不純物濃度を高くし
てON抵抗を下げることが可能となり、またP型
ウエル領域3の不純物濃度を低くしてスレツシヨ
ルド電圧Vtを低くすることができるのである。
更に、ゲート電極6に所定の電圧を印加して、
縦型MOSトランジスタをON状態とすると、ス
トツパ溝11内にゲート電極が形成されているた
めにストツパ溝11近傍のN-型ドレイン領域内
のキヤリアが増加してON抵抗が下がる。
次に、上記の縦型MOSトランジスタの製造工
程の一例を第4図A〜Dの工程図を用いて以下に
簡単に説明する。
まず、第4図Aのaに示す如く、N+型サブス
トレート1上面に、N-型ドレイン領域2をエピ
タキシヤル成長法によつて形成し、このN-ドレ
イン領域2の表面に、拡散マスクとなるSiO2
0を成長(5000Å)させ、所定部位(ウエル、溝
形成予定部)をフオトエツチした後、ライト酸化
(1000Å)を行なう。
次に、同図bに示す如く、ウエル形成予定部を
残してレジスト21を設け、ウエル形成予定部の
N-型ドレイン領域2表面にボロン(B)イオンを注
入する。
次に、第4図Bのcに示す如く、上記注入され
たボロンイオンを、所定時間の拡散(1150℃、
N2中)を行なつてP型ウエル領域3を形成する。
次に、同図dに示す如く、ウエルコンタクト領
域形成予定部を残してレジスト22を設け、ウエ
ルコンタクト領域形成予定部にボロンイオンを注
入する。
次に、同図eに示す如く、ソース領域形成予定
部を残してレジスト23を設け、ソース領域形成
予定部にリン(P)イオンを注入する。
次に、第4図Cのfに示す如く、上記注入され
たリンイオンを、所定時間の拡散(1100℃、N2
中)を行なつて、N+型ソース領域4およびウエ
ルコンタクト領域9を形成する。
次に、同図gに示す如く、ストツパ溝形成予定
部を残してレジスト24を設けて、ストツパ溝形
成予定部のライト酸化膜を除去した後、SiO2
20をマスクとしてN-型ドレイン領域2の表面
部のエツチングを行ない、ストツパ溝11を形成
する。
次に、上記SiO2膜20を除去し、同図hに示
す如く、素子表面にゲート酸化膜(SiO2)25
を成長させる(Dry O2中、1060Å)。
次に、第4図Dのiに示す如く、素子表面にポ
リシリコンを成長させた後、所定パターンのマス
クを用いてフオトエツチングを行ない、ゲート電
極6を形成する(減圧CVD、6000Å)。
次に、同図jに示す如く、素子表面全体に
PSGなどの層間絶縁膜(CVD、7000Å)を成長
させた後、コンタクトホール25の穴開けを行な
う。
そして、同図kに示す如く、素子上面にアルミ
ニウムの蒸着(2μm)を行なつてソース電極8
を形成し、素子下面側には同じくアルミニウムの
蒸着(2μm)によつてドレイン電極10を形成
することによつて、上記実施例の縦型MOSトラ
ンジスタが得られることとなる。
上述の製造方法においては、P型ウエル領域3
とN+型ソース領域4およびストツパ溝11は、
同一のマスク20を用いたセルフアライン形成と
したことによつて、別々のマスクを用いた場合に
起こるマスクずれによる位置ずれが生じる虞れが
なく、ストツパ溝11とP型ウエル領域3との間
隔Sの誤差が少なく、歩留りの向上を図ることが
できる。
≪発明の効果≫ 以上詳細に説明したように、本発明に係る縦型
MOSトランジスタにあつては、ストツパ溝11
を設けて、空乏層の延びを制限することによつ
て、パンチスルーや短チヤンネル効果が生じるこ
とを防止することができる。
これによつて、ON抵抗、スレツシヨルド電
圧、耐圧などをより一層低減することが可能とな
る。
さらに、ストツパ溝内にゲート電極を設けたた
めに、ストツパ溝近傍の半導体基体内のキヤリア
が増加してON抵抗が低減するという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の縦型MOSトランジスタの構造
を示す素子断面図、第2図は本発明に係る縦型
MOSトランジスタの一実施例の構造を示す素子
断面図、第3図は同素子の一部を拡大して示す断
面図、第4図A〜Dは同素子の製造工程の一例を
示す工程図である。 1……N+型サブストレート、2……N-型ドレ
イン領域、3……P型ウエル領域、4……N+
ソース領域、5……ゲート酸化膜、6……ゲート
電極、11……ストツパ溝。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ドレイン領域を構成する第1導電型の半導体
    基体と; 該半導体基体上面に形成された第2導電型のウ
    エル領域と; 該ウエル領域内に形成された第1導電型のソー
    ス領域と: 前記ウエル領域から所定の距離離隔した前記半
    導体基体上面に形成したストツパ溝と; 前記ソース領域から前記ストツパ溝にまたがる
    前記ウエル領域上面及び前記半導体基体上面に絶
    縁膜を介して形成したゲート電極と、 を備えることを特徴とする縦形MOSトランジス
    タ。
JP58105544A 1983-06-13 1983-06-13 縦型mosトランジスタ Granted JPS59231862A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58105544A JPS59231862A (ja) 1983-06-13 1983-06-13 縦型mosトランジスタ
DE3421927A DE3421927C2 (de) 1983-06-13 1984-06-13 Vertikal-MOS-Transistor und Verfahren zu dessen Herstellung
US06/620,290 US4608584A (en) 1983-06-13 1984-06-13 Vertical type MOS transistor

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JP58105544A JPS59231862A (ja) 1983-06-13 1983-06-13 縦型mosトランジスタ

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JPS59231862A JPS59231862A (ja) 1984-12-26
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