JPH08167720A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH08167720A
JPH08167720A JP31194194A JP31194194A JPH08167720A JP H08167720 A JPH08167720 A JP H08167720A JP 31194194 A JP31194194 A JP 31194194A JP 31194194 A JP31194194 A JP 31194194A JP H08167720 A JPH08167720 A JP H08167720A
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JP
Japan
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region
element formation
impurity concentration
well region
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP31194194A
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English (en)
Inventor
Kimiji Takano
仁路 高野
Masahiko Suzumura
正彦 鈴村
Mitsuhide Maeda
光英 前田
Yorinobu Murayama
▲頼▼信 村山
Yoshiki Hayazaki
嘉城 早崎
Yoshifumi Shirai
良史 白井
Takashi Kishida
貴司 岸田
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Priority to JP31194194A priority Critical patent/JPH08167720A/ja
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高耐圧化を実現するとともにオン抵抗の増加を
抑える。 【構成】LDMOSFETにおいて、絶縁膜2の上に形
成された素子形成層3の表面より深さ方向にトレンチ溝
12を形成する。このトレンチ溝12の底部と側面部と
に不純物拡散によりドレイン領域6を形成する。高耐圧
化のための最適条件であるリザーフ条件はトレンチ溝1
2の底部から絶縁膜2までの深さ方向の距離L1 と素子
形成層3の不純物濃度とで決定される。したがって、オ
ン電流の電流経路であるドリフト領域(素子形成層3の
表面からトレンチ溝12の底部ドレイン領域6までの部
分)の断面積を大きくしてオン抵抗を減少させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SOI(Sillicon On I
nsulator) 構造を有するMOS電界効果トランジスタに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、パワーICの高耐圧化に伴い、素
子間を絶縁層によって完全に分離できるSOI技術を利
用したSOIパワーデバイスの研究が盛んである。この
ようなSOIパワーデバイスとしては、例えば図3に示
すような構造を有する横形2重拡散MOS電界効果トラ
ンジスタ、いわゆるLDMOSFET(Lateral Double-
Diffused MOSFET)がある。
【0003】このLDMOSFETは、例えばP型の単
結晶シリコンから形成された支持基板1の一方の主面に
埋め込み酸化膜から成る絶縁膜2を設け、この絶縁膜2
上に素子形成層3となるN型の単結晶シリコン層を形成
してある。素子形成層3は、面方位(100)であり、
その表面近傍には素子形成層3と反対導電型のP型のウ
ェル領域4が形成され、そのウェル領域4内にはソース
領域5となるN型の高濃度不純物領域と、ドレイン領域
6となる同じくN型の高濃度不純物領域とが形成されて
おり、ソース領域5とドレイン領域6とは素子形成層3
を挟んで対峙している。さらに、両者の間の素子形成層
3の表面には絶縁層となるゲート酸化膜7が形成される
とともに、このゲート酸化膜7を介して素子形成層3及
びソース領域5を跨いで両者の表面にゲート電極8が設
けてあり、ゲート電極8の下方に位置するウェル領域4
がチャネル領域となる。また、ソース領域5及びドレイ
ン領域6の表面にもそれぞれソース電極9及びドレイン
電極10が設けられ、支持基板1の他方の主面には基板
電極11が形成されている。
【0004】ところで、SOIパワーデバイスである上
記LDMOSFETの耐圧を決定する要因には種々ある
が、主要な決定要因としては、SOI基板埋め込み酸化
膜の厚み、活性シリコン層の厚み、及びLDMOSFE
Tのドリフト領域の不純物濃度が挙げられる。すなわ
ち、SOI基板埋め込み酸化膜厚みと活性シリコン層厚
みを厚くするに従って耐圧を向上させることができる
が、活性シリコン層厚みとドリフト領域の不純物濃度と
の間には次式によって決定される、いわゆるリザーフ
(RESURF)条件と呼ばれる耐圧に関する最適条件
が存在する。
【0005】 活性シリコン層厚み〔cm〕×ドリフト領域の不純物濃度〔atm/cm3 〕 =1×1012〔atm/cm2 〕 …(1) 活性シリコン層の厚みとドリフト領域の不純物濃度が上
記式(1)のリザーフ条件を満たすとき、SOI構造の
LDMOSFETの内部電位の局所集中が緩和されて高
耐圧に最適な分布となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、リザーフ条
件を表す上記式(1)から明らかなように、活性シリコ
ン層の厚みとドレイン領域の不純物濃度とはトレードオ
フの関係にあり、耐圧向上のために活性シリコン層の厚
みを厚くすると、リザーフ条件によりドリフト領域の不
純物濃度を小さくしなければならず、その結果、オン抵
抗が増加してしまうという問題がある。
【0007】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、高耐圧化を実現するとともにオン抵抗の増加
を抑えた半導体装置を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、絶縁膜上に形成された一導電型
半導体層からなる素子形成層と、この素子形成層の表面
近傍に形成された反対導電型のウェル領域と、このウェ
ル領域内に形成されたウェル領域と反対導電型のソース
領域と、ゲート酸化膜を介して素子形成層及びソース領
域を跨いで両者の表面に形成されたゲートと、素子形成
層の表面から素子形成層内に堀込まれたトレンチ溝の底
面及び側面にウェル領域を挟んでソース領域と対峙して
形成されたドレイン領域とを備えたことを特徴とする。
【0009】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、素子形成層を深さ方向において上下2層に分け、上
層の不純物濃度を下層よりも高くするとともに下層を所
定の条件を満たす不純物濃度としてたことを特徴とす
る。
【0010】
【作用】請求項1の発明の構成では、絶縁膜上に形成さ
れた一導電型半導体層からなる素子形成層と、この素子
形成層の表面近傍に形成された反対導電型のウェル領域
と、このウェル領域内に形成されたウェル領域と反対導
電型のソース領域と、ゲート酸化膜を介して素子形成層
及びソース領域を跨いで両者の表面に形成されたゲート
と、素子形成層の表面から素子形成層内に堀込まれたト
レンチ溝の底面及び側面にウェル領域を挟んでソース領
域と対峙して形成されたドレイン領域とを備えたので、
ソース領域とドレイン領域とに挟まれた素子形成層の電
流経路の部分の深さ方向断面積を広くとることができ、
高耐圧を実現しながらオン抵抗を減少させることができ
る。
【0011】請求項2の発明の構成では、素子形成層を
深さ方向において上下2層に分け、上層の不純物濃度を
下層よりも高くするとともに下層を所定の条件を満たす
不純物濃度としたので、電流の主経路である素子形成層
の表面付近の不純物濃度が高濃度となり、さらにオン抵
抗を減少させることができる。
【0012】
【実施例】
(実施例1)図1に本発明の第1の実施例の側面断面図
を示す。図1に示すように、本実施例における半導体装
置は横形2重拡散MOSFET(LDMOSFET)で
あって、その基本構造は図3に示した従来例のものと共
通であるから、共通する部分には同一の符号を付して説
明は省略し、本発明の特徴となる部分についてのみ説明
する。
【0013】本実施例のLDMOSFETはドレイン領
域6の構造に特徴を有するものである。すなわち、素子
形成層3の表面からその内部に堀込まれたトレンチ溝1
2を設け、このトレンチ溝12の底部及び側面部にドレ
イン領域6たるN型の高濃度不純物領域を不純物拡散に
よって形成している。さらに、トレンチ溝12の内部に
ドレイン電極13を形成して、本実施例ではドレイン領
域6をいわゆるトレンチドレイン構造としているのであ
る。
【0014】ここで、電流経路となるドリフト領域の不
純物濃度、すなわち単結晶シリコン層から成る素子形成
層3の不純物濃度は、上述した式(1)のリザーフ条件
を満たす濃度に設定している。つまり、支持基板1と素
子形成層3を分離する埋め込み絶縁膜2からドレイン領
域6のトレンチ溝12の底部上面までの深さ方向の距離
をL1 〔cm〕として、次式を満たすように素子形成層3
(ドリフト領域)の不純物濃度を決定しているのであ
る。
【0015】L1 〔cm〕×ドリフト領域の不純物濃度
〔atm/cm3 〕=1×1012〔atm/cm2 〕 上記構成によれば、埋め込み絶縁膜2からドレイン領域
6のトレンチ溝12の底部上面までの深さ方向の距離L
1 と、単結晶シリコン層からなる素子形成層3(ドリフ
ト領域)の不純物濃度とでリザーフ条件が決定されるこ
とから、素子形成層3の表面からトレンチ溝12の底部
ドレイン領域6までの距離L2 (図1参照)の大きさは
任意にとることができ、リザーフ条件を満たして高耐圧
化を実現できると同時に、LDMOSFETのオン電流
の電流経路であるドリフト領域(素子形成層3の表面か
らトレンチ溝12の底部ドレイン領域6までの部分)の
断面積を大きくしてオン抵抗を減少させることができ
る。
【0016】(実施例2)図2に本発明の第2の実施例
の側面断面図を示す。なお、本実施例における半導体装
置もLDMOSFETであって、その基本構造は実施例
1のものと共通であるから、共通する部分には同一の符
号を付して説明は省略し、本実施例の特徴となる部分に
ついてのみ説明する。
【0017】本実施例においては、支持基板1の一方の
主面に埋め込み絶縁膜2を介して単結晶シリコン層から
成る下層3bを形成し、さらにこの下層3bの上に下層
3bよりも高不純物濃度の単結晶シリコン層から成る上
層3aが形成してある。これら上層3a及び下層3bは
面方位(100)であり、上下層3a,3bによって素
子形成層3が形成してある。
【0018】ここで、高耐圧化のためのリザーフ条件は
下層3bの厚みL1 と下層3bの不純物濃度とによって
次式により決定している。 L1 〔cm〕×下層の不純物濃度〔atm/cm3 〕=1×10
12〔atm/cm2 〕 上記構成によれば、ドレイン領域6のトレンチ溝12の
底部上面から埋め込み絶縁膜2までの下層3bの深さ方
向の距離L1 と下層3bの不純物濃度とでリザーフ条件
が決定されることから、素子形成層3の表面からトレン
チ溝12の底部ドレイン領域6までの上層3aの深さ方
向の距離L2 (図2参照)の大きさを任意にとることが
でき、リザーフ条件を満たして高耐圧化を実現できると
同時に、LDMOSFETのオン電流の電流経路である
ドリフト領域(上層3a)の断面積を大きくし、且つ上
層3aの不純物濃度を下層3bの不純物濃度よりも高く
しているから、オン抵抗をさらに減少させることができ
る。
【0019】なお、上記実施例1及び実施例2において
は半導体装置としてLDMOSFETを例示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、他の半導体装置
にも適用可能であることは言うまでもない。
【0020】
【発明の効果】請求項1の発明は、絶縁膜上に形成され
た一導電型半導体層からなる素子形成層と、この素子形
成層の表面近傍に形成された反対導電型のウェル領域
と、このウェル領域内に形成されたウェル領域と反対導
電型のソース領域と、ゲート酸化膜を介して素子形成層
及びソース領域を跨いで両者の表面に形成されたゲート
と、素子形成層の表面から素子形成層内に堀込まれたト
レンチ溝の底面及び側面にウェル領域を挟んでソース領
域と対峙して形成されたドレイン領域とを備えたので、
ソース領域とドレイン領域とに挟まれた素子形成層の電
流経路の部分の深さ方向断面積を広くとることができ、
高耐圧を実現しながらオン抵抗を減少させることができ
るという効果がある。
【0021】請求項2の発明は、素子形成層を深さ方向
において上下2層に分け、上層の不純物濃度を下層より
も高くするとともに下層を所定の条件を満たす不純物濃
度としたので、電流の主経路である素子形成層の表面付
近の不純物濃度が高濃度となり、さらにオン抵抗を減少
させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示す側面断面図である。
【図2】実施例2を示す側面断面図である。
【図3】従来例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
2 絶縁膜 3 素子形成層 4 ウェル領域 5 ソース領域 6 ドレイン領域 8 ゲート電極 12 トレンチ溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 ▲頼▼信 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 早崎 嘉城 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 白井 良史 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 岸田 貴司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁膜上に形成された一導電型半導体層
    からなる素子形成層と、この素子形成層の表面近傍に形
    成された反対導電型のウェル領域と、このウェル領域内
    に形成されたウェル領域と反対導電型のソース領域と、
    ゲート酸化膜を介して素子形成層及びソース領域を跨い
    で両者の表面に形成されたゲートと、素子形成層の表面
    から素子形成層内に堀込まれたトレンチ溝の底面及び側
    面にウェル領域を挟んでソース領域と対峙して形成され
    たドレイン領域とを備えたことを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 素子形成層を深さ方向において上下2層
    に分け、上層の不純物濃度を下層よりも高くするととも
    に下層を所定の条件を満たす不純物濃度としたことを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置。
JP31194194A 1994-12-15 1994-12-15 半導体装置 Withdrawn JPH08167720A (ja)

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JP31194194A JPH08167720A (ja) 1994-12-15 1994-12-15 半導体装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005093696A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 横型mosトランジスタ
JP2006054248A (ja) * 2004-08-10 2006-02-23 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
US7245243B2 (en) 2005-01-18 2007-07-17 Sharp Kabushiki Kaisha Lateral double-diffused MOS transistor and manufacturing method therefor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005093696A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 横型mosトランジスタ
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Effective date: 20020305