JPH0897413A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH0897413A
JPH0897413A JP25300694A JP25300694A JPH0897413A JP H0897413 A JPH0897413 A JP H0897413A JP 25300694 A JP25300694 A JP 25300694A JP 25300694 A JP25300694 A JP 25300694A JP H0897413 A JPH0897413 A JP H0897413A
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forming
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソース−ドレイン間耐圧あるいはエミッタ−
コレクタ間耐圧としきい値とを独立に制御でき、耐圧を
十分に高くしつつ、適切なしきい値を実現できる縦型M
OSFET,縦型IBGTならびにこれらの製造方法を
提供する。 【構成】 MOSFETは、シリコン基板10と、この
シリコン基板10の一方の面上にゲート絶縁膜12を介
して形成されたゲート電極14と、シリコン基板10に
形成された第1導電型のソース領域16と、このソース
領域16に連続し、チャネル形成領域18aを含む第2
導電型のチャネルドープ領域18と、シリコン基板10
の他方の面側に形成された第1導電型のドレイン領域2
0を有し、さらに、ソース領域16およびチャネルドー
プ領域18の深さ方向の下端に接し、かつ、ソース領域
およびチャネルドープ領域のシリコン基板の面方向の領
域をほぼカバーする状態で形成された絶縁膜30を含
む。IGBTも同様に、エミッタ領域およびチャネルド
ープ領域の下に絶縁膜30を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に関し、詳しくは電力用途などに好適に用いら
れる縦型のMOSトランジスタ(以下、MOSFETと
いう)および縦型のMOS・バイポーラ複合トラジスタ
(以下、IGBT:Insulated Gate B
ipolar Transistorという)に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の縦型nチャネルMOSFETの構
造を図9に模式的に示す。このタイプの装置において
は、基板10の一方の面上にゲート絶縁膜12を介して
ゲート電極14が形成され、このゲート電極14の両側
に位置するようにシリコン基板10内にドーピングによ
ってn+ 型ソース領域16,16が形成されている。こ
のn+ 型ソース領域16の周囲にはp- 型チャネルドー
プ領域18が形成されている。さらにシリコン基板10
の他方の面上にはドレイン電極22が形成され、このド
レイン電極22に接する状態でシリコン基板10内にn
+ 型ドレイン領域20が形成されている。この装置にお
いては、ゲート電極14の直下に形成されるチャネルを
経由してシリコン基板10の厚さ方向(たて方向)にド
レイン電流が流れる。
【0003】このような縦型MOSFETにおける主要
な破壊モードの1つとして、インダクタンス負荷におけ
る逆起電力破壊が挙げられる。これは、主として、図9
に示す寄生npnトランジスタのターンオンによる電流
集中に起因する場合が多い。そして、ドレイン電極22
に高電圧が印加された場合、図9において鎖線で示す領
域Dに空乏層が生じ、電流集中に起因する絶縁破壊は空
乏層の幅が一番狭い部分、すなわちn+ 型ソース領域1
6の直下の領域Aで生ずる。これは、空乏層の幅が狭い
ほど電界が強いことによる。したがって、ソース−ドレ
イン間の絶縁破壊を防止するためには、空乏層の幅を大
きくすることが有効であり、そのためにはp- 型チャネ
ルドープ領域18の前記領域Aの深さ方向の距離を大き
くし、かつ、その不純物濃度を増加させることが有効で
ある。
【0004】しかしながら、p- 型チャネルドープ領域
18は、不純物を注入し熱拡散によって形成されるた
め、その深さを大きく、かつ、不純物濃度を増加させる
と、チャネルが形成される領域Bにおける距離および不
純物濃度もそれに伴って増大するため、しきい値が上昇
してしまう。このように、ソース−ドレイン間耐圧とし
きい値とはトレードオフの関係にあり、それぞれを独立
して制御することができない。
【0005】このような問題点は、MOS部を内蔵する
IGBTにおいても同様に発生する。つまり、IGBT
においてもエミッタ−コレクタ間の耐圧としきい値とを
独立に制御できず、エミッタ−コレクタ耐圧としきい値
特性とを高いレベルで両立させることは困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ソー
ス−ドレイン間耐圧としきい値とを独立に制御できるよ
うにし、ソース−ドレイン間耐圧を十分に高くしつつ、
適切なしきい値を実現できる構造の縦型MOSFETを
提供することにある。
【0007】また、本発明の他の目的は、エミッタ−コ
レクタ間耐圧としきい値とを独立に制御できるように
し、エミッタ−コレクタ間耐圧を十分高くしつつ、適切
なしきい値を実現できる縦型IGBを提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、本発明のMOS型半導体装置は、シリコ
ン基板と、このシリコン基板の一方の面上にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲート電極と、前記シリコン基板
に形成されたソース領域と、このソース領域に連続し、
チャネルが形成されうる領域を含むチャネル形成領域
と、前記シリコン基板の他方の面側に形成されたドレイ
ン領域と、前記ソース領域および前記チャネル形成領域
の深さ方向の下端に位置し、かつ、これらのソース領域
およびチャネル形成領域の少なくとも一部を含む前記シ
リコン基板の面方向の領域に沿う状態で前記シリコン基
板内に形成された絶縁膜と、を含むことを特徴としてい
る。
【0009】上記MOS型半導体装置は、例えば以下の
工程(a)〜(f)を含むことを特徴とする製造方法に
よって得ることができる。 (a)ドレイン領域として機能する第1シリコン層上
に、この第1シリコン層の不純物濃度より小さい不純物
濃度を有する第2シリコン層を形成する工程、(b)前
記第2シリコン層上に絶縁膜を成膜し、次いでフォトリ
ソグラフィおよびエッチングによって所定のパターンを
有する絶縁膜を形成する工程、(c)前記絶縁膜および
露出した前記第2シリコン層の表面に連続的にシリコン
層を形成して、前記第2シリコン層と連続する第3シリ
コン層を形成する工程、(d)前記第3シリコン層上
に、ゲート絶縁膜およびゲート電極を積層して形成する
工程、(e)不純物をドープしてチャネル形成領域を形
成する工程、および(f)前記ゲート電極をマスクとし
て不純物をドープしてソース領域を形成する工程。
【0010】本発明のMOS・バイポーラ複合型半導体
装置は、シリコン基板と、このシリコン基板の一方の面
上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前
記シリコン基板に形成されたエミッタ領域と、このエミ
ッタ領域に連続し、チャネルが形成されうる領域を含む
チャネル形成領域と、前記シリコン基板の他方の面側に
形成されたコレクタ領域と、前記エミッタ領域および前
記チャネル形成領域の深さ方向の下端に位置し、かつ、
これらのエミッタ領域およびチャネル形成領域の少なく
とも一部を含む前記シリコン基板の面方向の領域に沿う
状態で前記シリコン基板内に形成された絶縁膜と、を含
むことを特徴としている。
【0011】上記MOS・バイポーラ複合型半導体装置
は、例えば以下の工程(a)〜(f)を含むことを特徴
とする製造方法によって得られる。 (a)コレクタ領域として機能する第1シリコン層上
に、この第1シリコン層の不純物濃度より小さい不純物
濃度を有する第2シリコン層を形成する工程、(b)前
記第2シリコン層上に絶縁膜を成膜し、次いでフォトリ
ソグラフィおよびエッチングによって所定のパターンを
有する絶縁膜を形成する工程、(c)前記絶縁膜および
露出した前記第2シリコン層の表面に連続的にシリコン
層を形成して、前記第2シリコン層と連続する第3シリ
コン層を形成する工程、(d)前記第3シリコン層上
に、ゲート絶縁膜およびゲート電極を積層して形成する
工程、(e)不純物をドープしてチャネル形成領域を形
成する工程、および(f)前記ゲート電極をマスクとし
て不純物をドープしてエミッタ領域を形成する工程。
【0012】
【作用】本発明のMOS型半導体装置(MOSFET)
においては、前記ソースおよび前記チャネル形成領域の
深さ方向の下端に位置し、かつ、これらのソース領域お
よびチャネル形成領域の少なくとも一部を含む前記シリ
コン基板の面方向の領域に沿う状態で絶縁膜を形成する
ことにより、シリコン基板内にnpn接合が形成されな
い。したがって、例えば寄生npnトランジスタによる
電流集中に起因する絶縁破壊を防止することができる。
また、前記絶縁膜を形成することによって絶縁分離がな
され、ソース−ドレイン耐圧を十分に大きくできる。そ
の結果、チャネル形成領域の深さ方向の距離および不純
物濃度を考慮する必要がなくなるため、チャネル形成領
域の距離および不純物濃度を耐圧特性とは独立に設定す
ることができ、したがって適切なしきい値を実現するこ
とができる。
【0013】また、本発明のMOS・バイポーラ複合型
半導体装置(IGBT)においても、上記MOSFET
と同様に、前記エミッタ領域および前記チャネル形成領
域の深さ方向の下端に位置し、かつ、これらのエミッタ
領域およびチャネル形成領域の少なくとも一部を含む前
記シリコン基板の面方向の領域に沿う状態で絶縁膜を形
成することにより、シリコン基板内にnpn接合が形成
されず、これに起因する絶縁破壊を防止することがき
る。また、絶縁膜を形成することによってチャネル形成
領域の深さ方向の距離および不純物濃度を考慮する必要
がなくなるため、チャネル形成領域の距離および不純物
濃度を所定の値に制御することができ、適切なしきい値
を実現することができる。
【0014】このように、本発明の半導体装置によれ
ば、従来トレードオフの関係にあった耐圧特性としきい
値特性とを高いレベルで両立することが可能となった。
【0015】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。
【0016】第1実施例 本発明に係るMOSFETの一例について、図1を参照
しながら説明する。図示したnチャネルMOSFET1
00は、シリコン基板10の一方の面上にゲート絶縁膜
12を介してゲート電極14が形成されている。ゲート
絶縁膜12としては、例えば酸化シリコン膜が用いら
れ、ゲート電極14としては例えばn+ 型多結晶シリコ
ン膜が用いられる。
【0017】ゲート電極14の両側のシリコン基板10
には、第1導電型(n+ 型)ソース領域16,16が形
成されている。これらソース領域16,16の周囲に
は、第2導電型(p- 型)チャネルドープ領域18,1
8がそれぞれ形成されている。このチャネルドープ領域
18におけるゲート電極14直下の部分は、チャネル形
成領域18aを構成する。そして、このチャネル形成領
域18aの長さLおよび不純物濃度は所定のしきい値が
得られるように設定される。
【0018】そして、本発明の特徴的な構成として、前
記ソース領域16およびチャネルドープ領域18の深さ
方向の最下端に絶縁膜30が設けられている。この絶縁
膜30は、ソース領域16およびチャネルドープ領域1
8のシリコン基板10の主面方向における領域をほぼ完
全にカバーする状態で形成されている。このような絶縁
膜30を設けることにより、シリコン基板10内にnp
n接合が形成されず、寄生npnトランジスタに起因す
る絶縁破壊を防止することができる。言い換えれば、絶
縁膜30は、絶縁破壊の原因となりうるnpn接合を形
成しないためにソース領域16および少なくとも一部の
チャネルドープ領域18の直下の領域をカバーし、絶縁
膜30の端部からの空乏層よりチャネルドープ領域18
が空乏化してパンチスルーによる電流が流れないこと、
ドレイン電流の流れを阻害しない領域に形成されている
こと、などを考慮して形成される。そして、絶縁膜30
の形成領域は要求されるソース−ドレイン間耐圧によっ
ても異なり、さらにソース−ドレイン間耐圧はチャネル
形成領域のドープ量,チャネル長などに依存するため、
これらのファクターによって規定される。この絶縁膜3
0は、例えばSiO2 ,Si3 4 などによって構成さ
れる。
【0019】また、ソース−ドレイン間耐圧の大きさ
は、主として絶縁膜30の厚みに依存するので、デバイ
スの種類,規格,用途等に応じて、十分なソース−ドレ
イン耐圧が得られるように設定される。
【0020】シリコン基板10の他方の面側にはn+
ドレイン領域20が形成され、このドレイン領域20の
表面にはドレイン電極22が形成されている。
【0021】このnチャネルMOSFET100におい
ては、ゲート電極14に印加される電圧を制御すること
によって、チャネル形成領域18aにnチャネルが形成
され、ソース領域16とドレイン領域20とが導通し、
ドレイン電流が流れる。
【0022】そして、n+ 型ソース領域16およびp-
型チャネルドープ領域18の直下に絶縁膜30を有する
ことにより、シリコン基板10内に耐圧の低いnpn接
合が形成されず、したがって例えば寄生npnトランジ
スタによる電流集中に起因する絶縁破壊を確実に防止す
ることができる。また、絶縁膜30を形成することによ
ってソース−ドレイン耐圧を十分に大きくすることがで
きるため、従来のMOSFETのようにチャネルドープ
領域の深さならびに不純物濃度を制御することによるソ
ース−ドレイン耐圧の確保を考慮する必要がなくなる。
その結果、チャネル形成領域18aの距離および不純物
濃度を独立して設定することができ、適切なしきい値を
実現することができる。
【0023】上述したMOSFETにおいては、第1導
電型をn型、第2導電型をp型として構成したnチャネ
ルMOSFETについて説明したが、本発明は第1導電
型をp型、第2導電型をn型としたpチャネルMOSF
ETに適用することも可能である。
【0024】次に、前記nチャネルMOSFET100
の製造方法の一例について説明する。 (A)まず、図2(A)に示すように、n+ 型単結晶シ
リコン基板(第1シリコン層)10a上にn- 型単結晶
シリコン層(第2シリコン層)10bをエピタキシャル
成長によって形成する。次いで、図2(B)に示すよう
に、通常の熱酸化法等によりn- 型シリコン層10b上
に、酸化シリコン(SiO2 )膜30aを形成し、さら
に図2(C)に示すように、酸化シリコン膜30aの一
部を通常のフォトリソグラフィおよび反応性イオンエッ
チングにより除去してパターニングを行ない、絶縁膜3
0を形成する。
【0025】次いで、図3(D)に示すように、通常の
固相成長(SPE)法等により、すなわち、例えば絶縁
膜30およびn- 型単結晶シリコン層10bの表面に、
例えば超高真空中での蒸着法またはCVD法等により非
晶質シリコン層を堆積させ、例えば600℃前後の熱処
理によりエピタキシャル成長を行なって単結晶シリコン
層(第3シリコン層)10cを形成する。
【0026】次いで、図3(E)に示すように、単結晶
シリコン層10cの表面に通常の熱酸化法等によって酸
化シリコン膜を成膜し、続いて通常のCVDなどの方法
によってポリシリコン膜を成膜する。これを通常のフォ
トリソグラフィおよび反応性イオンエッチング等により
パターニングしてゲート絶縁膜12およびゲート電極1
4を形成する。ゲート電極14を構成するポリシリコン
膜には、例えば拡散またはイオン注入でn型不純物、例
えばリンがドープされ、所定のシート抵抗に調整されて
いる。
【0027】次いで、図4(F)に示すように、p型の
不純物として例えばホウ素(B+ )をイオン注入等によ
ってドープしたのち熱拡散を行なってp- 型チャネルド
ープ領域18を形成する。この工程では、固相成長によ
って形成された単結晶シリコン層10cは、このときの
加熱処理による熱拡散によりn- 型単結晶シリコン層1
0bとほぼ同じ不純物濃度となり、両者のシリコン層1
0bおよび10cはほぼ均質となる。そして、前記第1
シリコン層10a、第2シリコン層10bおよび第3シ
リコン層10cの積層体が前記シリコン基板10に相当
する。
【0028】次いで、図4(G)に示すように、ゲート
電極14をマスクとしてn型の不純物、例えばヒ素(A
+ )をイオン注入することにより、自己整合的にn+
型ソース領域16,16を形成することができる。その
後、BPSGを付着させ、加熱して層間絶縁膜26を形
成し、さらに電極を取出すためのコンタクトホールを形
成する。そののち、アルミニウムなどの金属層を通常の
成膜方法によって形成し、必要部分を残してエッチング
を行ない、ソース電極24およびドレイン電極22を含
む配線層を形成する。
【0029】以上の工程によって、第1実施例に係るn
チャネルMOSFET100を製造することができる。
なお、pチャネルMOSFETも、基本的にはnチャネ
ルMOSFETと同様のプロセスによって形成すること
ができる。
【0030】第2実施例 本発明に係るIGBTの一例について、図5を参照しな
がら説明する。図示したnチャネルIGBT200は、
シリコン基板10の一方の面上にゲート絶縁膜12を介
してゲート電極14が形成されている。ゲート絶縁膜1
2としては、例えば酸化シリコン膜が用いられ、ゲート
電極14としては例えばn+ 型多結晶シリコン膜が用い
られる。
【0031】ゲート電極14の両側のシリコン基板10
には、第1導電型(n+ 型)エミッタ領域46a,第2
導電型(p+ 型)エミッタ領域46bが形成されてい
る。これらエミッタ領域46の周囲には、第2導電型
(p- 型)チャネルドープ領域48,48がそれぞれ形
成されている。このチャネルドープ領域48におけるゲ
ート電極14直下の部分は、チャネル形成領域48aを
構成する。そして、このチャネル形成領域48aの長さ
および不純物濃度は所定のしきい値が得られるように設
定される。
【0032】そして、本発明の特徴的な構成として、前
記エミッタ領域46およびチャネルドープ領域48の深
さ方向の最下端に絶縁膜30が設けられている。この絶
縁膜30は、エミッタ領域46およびチャネルドープ領
域48のシリコン基板10の主面方向における領域をほ
ぼ完全にカバーする状態で形成されている。このような
絶縁膜30を設けることにより、シリコン基板10内に
npn接合が形成されず、寄生npnトランジスタに起
因する絶縁破壊を防止することができる。言い換えれ
ば、絶縁膜30は、絶縁破壊の原因となりうるnpn接
合を形成しないためにエミッタ領域46および少なくと
も一部のチャネルドープ領域48の直下の領域をカバー
し、絶縁膜30の端部からの空乏層よりチャネルドープ
領域18が空乏化してパンチスルーによる電流が流れな
いこと、ドレイン電流の流れを阻害しない領域に形成さ
れていること、などを考慮して形成されている。この絶
縁膜30は、例えばSiO2 ,Si3 4 などによって
構成される。
【0033】また、エミッタ−コレクタ間耐圧の大きさ
は、主として絶縁膜30の厚みに依存するので、デバイ
スの種類,規格,用途等に応じて、十分なエミッタ−コ
レクタ耐圧が得られるように設定される。
【0034】シリコン基板10の他方の面側にはp+
コレクタ領域50が形成され、このコレクタ領域50の
表面にはコレクタ電極52が形成されている。
【0035】このIGBT200においては、ゲート電
極14の電圧を制御することにより、ゲート電極14の
直下のチャネルドープ領域48にnチャネルが形成さ
れ、エミッタ領域46からチャネルを通して電子がコレ
クタ領域50に流入する。それに対応してコレクタ領域
50から正孔が注入されるので、n型ベース領域10b
に伝導度変調が起こり、オン抵抗が低下する。したがっ
て、IGBTはMOSFETに比較して高耐圧に適した
デバイスといえる。
【0036】そして、エミッタ領域46およびチャネル
ドープ領域48の直下に絶縁膜30を有することによ
り、シリコン基板10内に耐圧の低いnpn接合が形成
されず、したがって例えば寄生npnトランジスタによ
る電流集中に起因する絶縁破壊を確実に防止することが
できる。また、絶縁膜30を形成することによってエミ
ッタ−コレクタ耐圧を十分に大きくすることができるた
め、従来のIGBTのようにチャネルドープ領域の深さ
ならびに不純物濃度を制御することによるエミッタ−コ
レクタ耐圧の確保を考慮する必要がなくなる。その結
果、チャネル形成領域48aの距離および不純物濃度を
耐圧特性とは独立して設定することができ、適切なしき
い値を実現することができる。
【0037】上述したIGBTにおいては、第1導電型
をn型、第2導電型をp型として構成したnチャネルI
GBTについて説明したが、本発明は第1導電型をp
型、第2導電型をn型としたpチャネルIGBTに適用
することも可能である。
【0038】次に、前記nチャネルIGBT200の製
造方法の一例について説明する。
【0039】nチャネルIGBTは、基本的構造がnチ
ャネルMOSFETに類似しており、両者の基本的な違
いは、MOSFETがn+ −n- 基板を使用しているの
に対し、p+ −n- 基板を採用していることである。し
たがって、基板以降の製造プロセスは基本的には前述し
たMOSFET100の場合とほぼ同様である。具体的
には、以下のとおりである。
【0040】(A)まず、図6(A)に示すように、p
+ 型単結晶シリコン基板(第1シリコン層)10d上に
- 型単結晶シリコン層(第2シリコン層)10bをエ
ピタキシャル成長によって形成する。次いで、図6
(B)に示すように、通常の熱酸化法等によりn- 型シ
リコン層10b上に、酸化シリコン膜30aを形成し、
さらに図6(C)に示すように、酸化シリコン膜30a
の一部を通常のフォトリソグラフィおよび反応性イオン
エッチングにより除去してパターニングを行ない、絶縁
膜30を形成する。
【0041】次いで、図7(D)に示すように、通常の
固相成長(SPE)法等により、すなわち、例えば絶縁
膜30およびn- 型単結晶シリコン層10bの表面に、
例えば超高真空中での蒸着法またはCVD法等により非
晶質シリコン層を堆積させ、例えば600℃前後の熱処
理によりエピタキシャル成長を行なって単結晶シリコン
層(第3シリコン層)10cを形成する。
【0042】次いで、図7(E)に示すように、単結晶
シリコン層10cの表面に通常の熱酸化法等によって酸
化シリコン膜を成膜し、続いて通常のCVD法などの方
法によってポリシリコン膜を成膜する。これを通常のフ
ォトリソグラフィおよび反応性イオンエッチング等によ
りパターニングしてゲート絶縁膜12およびゲート電極
14を形成する。ゲート電極14を構成するポリシリコ
ン膜には、例えば拡散またはイオン注入でn型不純物、
例えばリンがドープされ、所定のシート抵抗に調整され
ている。
【0043】次いで、図8(F)に示すように、p型の
不純物として例えばホウ素(B+ )をイオン注入等によ
ってドープしたのち熱拡散を行なってp- 型チャネルド
ープ領域48を形成する。この工程では、固相成長によ
って形成された単結晶シリコン膜10cは、このときの
加熱処理による熱拡散によりn- 型単結晶シリコン層1
0bとほぼ同じ不純物濃度となり、両者のシリコン層1
0bおよび10cはほぼ均質となる。そして、前記第1
シリコン層10a、第2シリコン層10bおよび第3シ
リコン層10cの積層体によって前記基板10が構成さ
れる。
【0044】次いで、図8(G)に示すように、ゲート
電極14をマスクとしてn型の不純物、例えばヒ素(A
+ )をイオン注入することにより、自己整合的にn+
型エミッタ領域46aを形成することができる。また、
同様にしてp型の不純物、例えばホウ素(B+ )をドー
プすることによってp+ 型エミッタ領域46bを形成す
ることができる。その後、BPSGを付着させ、加熱し
て層間絶縁膜26を形成し、さらに電極を取出すための
コンタクトホールを形成する。そののち、アルミニウム
などの金属層を通常の成膜方法によって形成し、必要部
分を残してエッチングを行ない、エミッタ電極24およ
びコレクタ電極52を含む配線層を形成する。
【0045】以上の工程によって、第2実施例に係るn
チャネルIGBT200を製造することができる。な
お、pチャネルIGBTも、nチャネルIGBTと同様
のプロセスによって形成することができる。
【0046】以上、本発明の好適な実施例についてのべ
たが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨の範囲
内で種々の改変が可能である。例えば、基板の積層構造
においてバファ層を含むもの、ドレインの一部にショッ
トキー接合を含むもの、ドレインの一部に主たる導電型
とは異なる導電型の領域を含むものなどを用いることが
できる。また、前記実施例においてはエンハンスメント
型の装置について述べたが、本発明はチャネル形成領域
の不純物を変更することによってディプリーション型の
MOSFETおよびIGBTにも適用することができ
る。
【0047】
【発明の効果】本発明のMOSFETにおいては、ソー
ス領域とチャネル形成領域との下部に絶縁膜を設けたこ
とにより、ソース−ドレイン間耐圧としきい値特性に関
与するチャネル形成領域とを独立に制御することができ
る。これによって、ソース−ドレイン間耐圧を高耐圧化
したときにおいても、適切なしきい値を実現することが
できる。
【0048】また、本発明のIGBTにおいては、エミ
ッタ領域とチャネル形成領域との下部に絶縁膜を設けた
ことによりエミッタ−コレクタ間耐圧としきい値とを独
立に制御することができる。これによって、エミッタ−
コレクタ間耐圧を高耐圧化したときにおいても、適切な
しきい値を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるnチャネルMOSFETの構造
例を模式的に示す断面図である。
【図2】(A)〜(C)は、図1に示すMOSFETの
製造プロセスを模式的に示す断面図である。
【図3】(D),(E)は、図2に示すプロセスに引き
続いて行われるMOSFETの製造工程を模式的に示す
断面図である。
【図4】(F),(G)は、図3に示すプロセスに引き
続いて行われるMOSFETの製造プロセスを模式的に
示す断面図である。
【図5】本発明にかかるnチャネルIGBTの構造例を
模式的に示す断面図である。
【図6】(A)〜(C)は、図5に示すIGBTの製造
プロセスを模式的に示す断面図でる。
【図7】(D),(E)は、図6に示すプロセスに引き
続いて行われるIGBTの製造工程を模式的示す断面図
である。
【図8】(F),(G)は、図7に示すプロセスに引き
続いて行われるIGBTの製造プロセスを模式的に示す
断面図である。
【図9】従来のnチャネルMOSFETの一般的構造を
概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
10 シリコン基板 12 ゲート絶縁膜 14 ゲート電極 16 n+ 型ソース領域 18 p- 型チャネルドープ領域 18a チャネル形成領域 20 n+ 型ドレイン領域 22 ドレイン電極 24 ソース電極 26 層間絶縁膜 30 絶縁膜 46a n+ 型エミッタ領域 46b p+ 型エミッタ領域 48 p- 型チャネルドープ領域 48a チャネル形成領域 50 p+ 型コレクタ領域 52 コレクタ電極 100 nチャネルMOSFET 200 nチャネルIGBT
フロントページの続き (72)発明者 只野 博 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 杉山 進 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板と、 このシリコン基板の一方の面上にゲート絶縁膜を介して
    形成されたゲート電極と、 前記シリコン基板に形成されたソース領域と、 このソース領域に連続し、チャネルが形成されうる領域
    を含むチャネル形成領域と、 前記シリコン基板の他方の面側に形成されたドレイン領
    域と、 前記ソース領域および前記チャネル形成領域の深さ方向
    の下端に位置し、かつ、これらのソース領域およびチャ
    ネル形成領域の少なくとも一部を含む前記シリコン基板
    の面方向の領域に沿う状態で前記シリコン基板内に形成
    された絶縁膜と、 を含むことを特徴とするMOS型半導体装置。
  2. 【請求項2】 以下の工程(a)〜(f)を含むことを
    特徴とするMOS型半導体装置の製造方法。 (a)ドレイン領域として機能する第1シリコン層上
    に、この第1シリコン層の不純物濃度より小さい不純物
    濃度を有する第2シリコン層を形成する工程、(b)前
    記第2シリコン層上に絶縁膜を成膜し、次いでフォトリ
    ソグラフィーおよびエッチングによって所定のパターン
    を有する絶縁膜を形成する工程、(c)前記絶縁膜およ
    び露出した前記第2シリコン層の表面に連続的にシリコ
    ン層を形成して、前記第2シリコン層と連続する第3シ
    リコン層を形成する工程、(d)前記第3シリコン層上
    に、ゲート絶縁膜およびゲート電極を積層して形成する
    工程、(e)不純物をドープしてチャネル形成領域を形
    成する工程、および(f)前記ゲート電極をマスクとし
    て不純物をドープしてソース領域を形成する工程。
  3. 【請求項3】 シリコン基板と、 このシリコン基板の一方の面上にゲート絶縁膜を介して
    形成されたゲート電極と、 前記シリコン基板に形成されたエミッタ領域と、 このエミッタ領域に連続し、チャネルが形成されうる領
    域を含むチャネル形成領域と、 前記シリコン基板の他方の面側に形成されたコレクタ領
    域と、 前記エミッタ領域および前記チャネル形成領域の深さ方
    向の下端に位置し、かつ、これらのエミッタ領域および
    チャネル形成領域の少なくとも一部を含む前記シリコン
    基板の面方向の領域に沿う状態で前記シリコン基板内に
    形成された絶縁膜と、 を含むことを特徴とするMOS・バイポーラ複合型半導
    体装置。
  4. 【請求項4】 以下の工程(a)〜(f)を含むことを
    特徴とするMOS・バイポーラ複合型半導体装置の製造
    方法。 (a)コレクタ領域として機能する第1シリコン層上
    に、この第1シリコン層の不純物濃度より小さい不純物
    濃度を有する第2シリコン層を形成する工程、(b)前
    記第2シリコン層上に絶縁膜を成膜し、次いでフォトリ
    ソグラフィおよびエッチングによって所定のパターンを
    有する絶縁膜を形成する工程、(C)前記絶縁膜および
    露出した第2シリコン層の表面に連続的にシリコン層を
    形成して、前記第2シリコン層と連続する第3シリコン
    層を形成する工程、(d)前記第3シリコン層上に、ゲ
    ート絶縁膜およびゲート電極を積層して形成する工程、
    (e)不純物をドープしてチャネル形成領域を形成する
    工程、および(f)前記ゲート電極をマスクとして不純
    物をドープしてエミッタ領域を形成する工程。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098304A (ja) * 1995-06-19 1997-01-10 Siemens Ag 良好な導通特性を備えたmos半導体素子
JPH09153609A (ja) * 1995-11-29 1997-06-10 Nec Yamagata Ltd 縦型絶縁ゲート電界効果トランジスタ
WO1998006136A1 (de) * 1996-08-01 1998-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Durch feldeffekt steuerbares halbleiterbauelement
WO2001004961A1 (en) * 1999-07-13 2001-01-18 North Carolina State University Power semiconductor devices with buried insulating regions
JP2002158356A (ja) * 2000-11-21 2002-05-31 Fuji Electric Co Ltd Mis半導体装置およびその製造方法
JP2002208701A (ja) * 2001-01-09 2002-07-26 Fuji Electric Co Ltd Mis半導体装置
JP2006100779A (ja) * 2004-09-02 2006-04-13 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2006237553A (ja) * 2004-09-02 2006-09-07 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2007043028A (ja) * 2004-09-02 2007-02-15 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2007157861A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Fuji Electric Holdings Co Ltd Mos型半導体装置
JP2007173742A (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 窒化物半導体装置の製造方法
JP2008098536A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 炭化ケイ素半導体装置およびその製造方法
JP2009123967A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
WO2011077507A1 (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 富士通株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
WO2011104850A1 (ja) * 2010-02-25 2011-09-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2016115831A (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 富士電機株式会社 縦型mosfetおよび縦型mosfetの製造方法

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098304A (ja) * 1995-06-19 1997-01-10 Siemens Ag 良好な導通特性を備えたmos半導体素子
JPH09153609A (ja) * 1995-11-29 1997-06-10 Nec Yamagata Ltd 縦型絶縁ゲート電界効果トランジスタ
WO1998006136A1 (de) * 1996-08-01 1998-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Durch feldeffekt steuerbares halbleiterbauelement
WO2001004961A1 (en) * 1999-07-13 2001-01-18 North Carolina State University Power semiconductor devices with buried insulating regions
JP2002158356A (ja) * 2000-11-21 2002-05-31 Fuji Electric Co Ltd Mis半導体装置およびその製造方法
JP2002208701A (ja) * 2001-01-09 2002-07-26 Fuji Electric Co Ltd Mis半導体装置
JP2006100779A (ja) * 2004-09-02 2006-04-13 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2006237553A (ja) * 2004-09-02 2006-09-07 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2007043028A (ja) * 2004-09-02 2007-02-15 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2007157861A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Fuji Electric Holdings Co Ltd Mos型半導体装置
JP2007173742A (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 窒化物半導体装置の製造方法
JP2008098536A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 炭化ケイ素半導体装置およびその製造方法
JP2009123967A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
WO2011077507A1 (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 富士通株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
CN102668092A (zh) * 2009-12-21 2012-09-12 富士通株式会社 化合物半导体装置及其制造方法
EP2518771A1 (en) * 2009-12-21 2012-10-31 Fujitsu Limited Compound semiconductor device and method for manufacturing same
US8586433B2 (en) 2009-12-21 2013-11-19 Fujitsu Limited Compound semiconductor device and manufacturing method thereof
EP2518771A4 (en) * 2009-12-21 2013-11-20 Fujitsu Ltd COMPOUND SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
JP5614411B2 (ja) * 2009-12-21 2014-10-29 富士通株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
WO2011104850A1 (ja) * 2010-02-25 2011-09-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN102804384A (zh) * 2010-02-25 2012-11-28 瑞萨电子株式会社 半导体器件及其制造方法
US8587087B2 (en) 2010-02-25 2013-11-19 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP5587399B2 (ja) * 2010-02-25 2014-09-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN102804384B (zh) * 2010-02-25 2015-06-24 瑞萨电子株式会社 半导体器件及其制造方法
JP2016115831A (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 富士電機株式会社 縦型mosfetおよび縦型mosfetの製造方法

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