JPH10112545A - High avalanche breakdown strength mosfet and its manufacture - Google Patents

High avalanche breakdown strength mosfet and its manufacture

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JPH10112545A
JPH10112545A JP22738297A JP22738297A JPH10112545A JP H10112545 A JPH10112545 A JP H10112545A JP 22738297 A JP22738297 A JP 22738297A JP 22738297 A JP22738297 A JP 22738297A JP H10112545 A JPH10112545 A JP H10112545A
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drain region
layer
mosfet
junction
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俊和 手塚
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an MOSFET of high avalanche breakdown strength. SOLUTION: A breakdown voltage of a tubular junction part 92 of a channel region 63 of a double diffusion longitudinal MOSFET is made at most a breakdown voltage of a spherical junction part 91. When a p-n junction breaks down by reverse electromotive force of inductive load, the tubular junction part 92 of a large area breaks down and avalanche current flows in the part, thus improving breakdown strength. It is desirable to provide an avalanche breakdown induced layer 58 which has the same conductivity type as a drain region and high impurity concentration between opposite sides of the channel diffusion layer 63 for keeping breakdown strength of the tubular junction part 92 low.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、パワーMOSFETの技
術分野に係り、特に、誘導性負荷を駆動するパワーMOSF
ETのアバランシェ耐量を向上させる技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the technical field of power MOSFETs, and more particularly to a power MOSFET for driving an inductive load.
The present invention relates to a technology for improving avalanche resistance of ET.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁ゲート形半導体素子の一つであるMO
SFETは、低電力で駆動でき、高速スイッチング動作が可
能であり、バイポーラトランジスタと比べて誘導性負荷
に対する破壊耐量が高い等の利点があることから、近年
では、スイッチング電源をはじめとする大電流、高耐圧
が要求される多数の装置に用いられている。
2. Description of the Related Art MO is one of the insulated gate semiconductor devices.
SFETs have the advantages of being able to be driven with low power, capable of high-speed switching operation, and having higher breakdown strength against inductive loads than bipolar transistors. It is used in many devices that require high breakdown voltage.

【0003】そのようなパワーMOSFETのアバランシェ破
壊耐量を測定する回路を、図8(a)の符号200に示
す。
[0003] A circuit for measuring the avalanche breakdown withstand capability of such a power MOSFET is shown by reference numeral 200 in FIG.

【0004】この測定回路200は、nチャネルパワー
MOSFET202のアバランシェ破壊耐量を測定する回路で
あり、該nチャネルパワーMOSFET202のドレイン端子
に誘導性負荷205の一端を接続し、その他端とソース
端子との間に直流電源204を接続し、ゲート端子とソ
ース端子の間に抵抗207を介してパルス電源206を
接続する。
The measuring circuit 200 has an n-channel power
This is a circuit for measuring the avalanche breakdown withstand capability of the MOSFET 202. One end of an inductive load 205 is connected to the drain terminal of the n-channel power MOSFET 202, and a DC power supply 204 is connected between the other end and the source terminal. A pulse power supply 206 is connected between the source terminals via a resistor 207.

【0005】直流電源204を動作させ、ドレイン端子
とソース端子の間に直流電圧を印加し、その状態でパル
ス電源206を起動し、ゲート端子に正電圧を印加する
と、nチャネルパワーMOSFET202がON状態になる。
When the DC power supply 204 is operated, a DC voltage is applied between the drain terminal and the source terminal, and the pulse power supply 206 is started in that state, and a positive voltage is applied to the gate terminal, the n-channel power MOSFET 202 is turned on. become.

【0006】nチャネルパワーMOSFET202のドレイン
端子に図示しない電圧計と電流計を接続し、ドレイン電
圧VDとドレイン電流(誘導性負荷205に流れる電流)
Dを測定すると、MOSFET202の動作状態は、同図
(b)に示すようになる。VGはゲート電圧である。
[0006] Connect a voltmeter and ammeter (not shown) to the drain terminal of n-channel power MOSFET 202, the drain voltage V D and the drain current (the current flowing through the inductive load 205)
When the ID is measured, the operating state of the MOSFET 202 is shown in FIG.
The result is as shown in FIG. V G is the gate voltage.

【0007】MOSFET202がOFF状態では、ドレイン
電圧VDは直流電源204の電圧であり、OFF状態か
らON状態に転じると、MOSFET202の導通電圧まで低
下する。ON状態になった後は、ドレイン電流IDは徐
々に増加する。ドレイン電流IDが定格電流まで上昇し
たところで、ゲート電圧VGをゼロ(V)にすると、MOSFE
T202はON状態からOFF状態に転じる。
When the MOSFET 202 is in the OFF state, the drain voltage V D is the voltage of the DC power supply 204, and when the state changes from the OFF state to the ON state, the voltage drops to the conduction voltage of the MOSFET 202. After the ON state, the drain current ID gradually increases. When the drain current I D increases to rated current, when the gate voltage V G is zero (V), a MOSFET
T202 changes from the ON state to the OFF state.

【0008】このとき、誘導性負荷205に大きな逆起
電力が生じ、ドレイン・ソース間に逆バイアス電圧が印
加され、ドレイン電圧VDは直流電源204の電圧を大
きく超え、MOSFET202のドレイン・ソース間にアバラ
ンシェ電流が流れる。
At this time, a large back electromotive force is generated in the inductive load 205, a reverse bias voltage is applied between the drain and the source, the drain voltage V D greatly exceeds the voltage of the DC power supply 204, and the Avalanche current flows through

【0009】このMOSFET202は、同図(c)に示すよう
な拡散構造となっており、シリコン基板221のN-
シリコン単結晶層によってドレイン領域222が形成さ
れている。該MOSFET202は、p+形の主拡散領域22
4とp-形のチャネル拡散層225と、主拡散領域22
4表面とチャネル拡散層225表面とから拡散されたn
+形のソース拡散層226とを有しており、その表面に
は、ゲート絶縁膜231、ゲート電極膜232、層間絶
縁膜233、ソース電極膜234がこの順で形成され、
裏面にはドレイン電極膜235が形成されている。
[0009] The MOSFET202 is a diffusion structure as shown in FIG. (C), N of the silicon substrate 221 - drain region 222 is formed by the shape silicon single crystal layer. The MOSFET 202 has a p + type main diffusion region 22.
4 and p -type channel diffusion layer 225 and main diffusion region 22.
4 and n diffused from the surface of the channel diffusion layer 225.
A + -type source diffusion layer 226, and a gate insulating film 231, a gate electrode film 232, an interlayer insulating film 233, and a source electrode film 234 are formed on the surface thereof in this order.
The drain electrode film 235 is formed on the back surface.

【0010】また、MOSFET202内では、ソース拡散層
226と主拡散層224とがソース電極膜234によっ
て短絡されており、チャネル拡散層225は、その主拡
散領域224を介してソース電極膜234と導電位に置
かれるように構成されている。
In MOSFET 202, source diffusion layer 226 and main diffusion layer 224 are short-circuited by source electrode film 234, and channel diffusion layer 225 is electrically conductive with source electrode film 234 via main diffusion region 224. It is configured to be placed on the order.

【0011】ドレイン領域であるシリコン基板221の
-層とチャネル拡散層225とで形成されるpn接合
の耐圧は低いので、MOSFET202がON状態からOFF
状態に転じ、高電圧が印加された際、そのpn接合が降
伏し、アバランシェ電流230がチャネル拡散層225
内を流れる。
Since the breakdown voltage of the pn junction formed by the N layer of the silicon substrate 221 serving as the drain region and the channel diffusion layer 225 is low, the MOSFET 202 changes from the ON state to the OFF state.
Then, when a high voltage is applied, the pn junction breaks down and the avalanche current 230 changes to the channel diffusion layer 225.
Flowing inside.

【0012】チャネル拡散層225上にはソース拡散層
226が拡散されているため、アバランシェ電流230
がチャネル拡散層225内を流れる際には、ソース拡散
層226とドレイン領域222とで挟まれた潜り抵抗2
40の部分を通るが、その潜り抵抗240の抵抗値は大
きいので、アバランシェ電流230が流れることによっ
て、チャネル拡散層225の端部とソース電極234と
の間の電位差は大きくなり易い。
Since source diffusion layer 226 is diffused above channel diffusion layer 225, avalanche current 230
Flows through the channel diffusion layer 225, the dive resistance 2 sandwiched between the source diffusion layer 226 and the drain region 222.
Although it passes through the portion 40, the resistance value of the dive resistor 240 is large, so that the potential difference between the end of the channel diffusion layer 225 and the source electrode 234 tends to increase due to the flow of the avalanche current 230.

【0013】他方、このMOSFET202では、ドレイン領
域222をコレクタとし、チャネル拡散層225をベー
スとし、ソース拡散層226をエミッタとする寄生NP
Nトランジスタ241が形成されているが、アバランシ
ェ電流230が流れることによって生じるチャネル拡散
層225とソース電極234との電位差は、寄生NPN
トランジスタ241のベース・エミッタ間を順バイアス
する極性であり、その電位差がベース電流を流す程大き
くなった場合には、寄生NPNトランジスタ241がO
Nしてしまう。
On the other hand, in this MOSFET 202, a parasitic NP having a drain region 222 as a collector, a channel diffusion layer 225 as a base, and a source diffusion layer 226 as an emitter.
Although the N transistor 241 is formed, the potential difference between the channel diffusion layer 225 and the source electrode 234 caused by the flow of the avalanche current 230 is caused by the parasitic NPN.
This is a polarity for forward biasing between the base and the emitter of the transistor 241. When the potential difference becomes large enough to allow the base current to flow, the parasitic NPN transistor 241
N.

【0014】その寄生NPNトランジスタ241がON
し、コレクタ電流が流れた場合には、ドレイン領域22
2からソース拡散層226に瞬間的に大きな電流が流れ
てしまう。
The parasitic NPN transistor 241 is turned on
When the collector current flows, the drain region 22
2, a large current instantaneously flows into the source diffusion layer 226.

【0015】パワーMOSFETは、平面とそのM−M線断面
を示す図10のように、一般に、主拡散層224とチャ
ネル拡散層225とで矩形セル228が形成されてお
り、シリコン基板221表面に、そのセル228が島状
に多数配置されて構成されており、寄生NPNトランジ
スタ241は、各セル228のチャネル拡散層225の
全周に亘って形成されている。
A power MOSFET generally has a rectangular cell 228 formed of a main diffusion layer 224 and a channel diffusion layer 225 as shown in FIG. The parasitic NPN transistor 241 is formed over the entire periphery of the channel diffusion layer 225 of each cell 228.

【0016】この場合、各チャネル拡散層225は矩形
形状の窓部からの拡散によって形成されており、ドレイ
ン領域222と形成するpn接合は、断面から見た場
合、各セル228の四隅部分241で球状接合となり、
四辺部分242で円筒状接合となる。
In this case, each channel diffusion layer 225 is formed by diffusion from a rectangular window, and a pn junction formed with the drain region 222 is formed at four corners 241 of each cell 228 when viewed from the cross section. It becomes a spherical joint,
The four sides 242 form a cylindrical joint.

【0017】そのpn接合の球状接合部分の降伏電圧
は、円筒状接合の降伏電圧に比べて低いので、MOSFET2
02がONからOFFに転じた際、球状接合部分が降伏
し、その部分にアバランシェ電流が流れる。そのため、
寄生NPNトランジスタ241の四隅部分がONし、球
状接合部分に集中して電流が流れ、四隅部分241が破
壊してしまう。
Since the breakdown voltage of the spherical junction of the pn junction is lower than that of the cylindrical junction, the MOSFET 2
When 02 changes from ON to OFF, the spherical junction breaks down, and an avalanche current flows in that portion. for that reason,
The four corners of the parasitic NPN transistor 241 are turned on, and current flows intensively at the spherical junction, and the four corners 241 are destroyed.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたもので、その目的
は、アバランシェ破壊耐量の高いMOSFETを提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and has as its object to provide a MOSFET having a high avalanche breakdown resistance.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、半導体基板と、前記半導体
基板で構成されるドレイン領域とを有し、前記ドレイン
領域とは異なる導電型である主拡散層が前記半導体基板
表面から互いに離間して島状に拡散され、前記主拡散層
と同じ導電型であるチャネル拡散層が前記各主拡散層周
囲に拡散され、前記ドレイン領域と同じ導電型であるソ
ース拡散層が前記各主拡散層と前記各チャネル拡散層表
面から拡散され、前記チャネル拡散層上に設けられたゲ
ート電極膜に電圧を印加し、前記各チャネル拡散層表面
を反転させると前記ドレイン領域と前記各ソース拡散層
との間に電流を流せるように構成されたMOSFETであっ
て、前記チャネル拡散層と前記ドレイン領域とで形成さ
れるpn接合の円筒状接合部分の降伏電圧が球状接合部
分の降伏電圧以下にされていることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a semiconductor substrate and a drain region formed of the semiconductor substrate, wherein the conductive region is different from the drain region. The main diffusion layer is diffused in an island shape apart from the semiconductor substrate surface, the channel diffusion layer of the same conductivity type as the main diffusion layer is diffused around each of the main diffusion layers, and the drain region and A source diffusion layer of the same conductivity type is diffused from each of the main diffusion layers and each of the channel diffusion layers, and a voltage is applied to a gate electrode film provided on the channel diffusion layer, and the surface of each of the channel diffusion layers is reduced. A MOSFET configured to allow a current to flow between the drain region and each of the source diffusion layers when inverted, and a cylindrical pn junction formed by the channel diffusion layer and the drain region. Breakdown voltage of the engagement portion, characterized in that it is in the following breakdown voltage of the spherical junction.

【0020】他方、請求項2記載の発明は、半導体基板
と、前記半導体基板で構成されるドレイン領域とを有
し、前記ドレイン領域とは異なる導電型である主拡散層
が前記半導体基板表面から互いに離間して島状に拡散さ
れ、前記主拡散層と同じ導電型であるチャネル拡散層が
前記各主拡散層周囲に拡散され、前記ドレイン領域と同
じ導電型であるソース拡散層が前記各主拡散層と前記各
チャネル拡散層表面から拡散され、前記チャネル拡散層
上に設けられたゲート電極膜に電圧を印加し、前記チャ
ネル拡散層表面を反転させると前記ドレイン領域と前記
各ソース拡散層との間に電流を流せるように構成された
MOSFETであって、前記各チャネル拡散層と前記ドレイン
領域とで形成されるpn接合の円筒状接合部分の間のド
レイン領域に、該ドレイン領域と同じ導電型で、該ドレ
イン領域よりも不純物濃度の高いアバランシェ降伏誘起
層が設けられたことを特徴とする。
On the other hand, the invention according to claim 2 has a semiconductor substrate and a drain region formed of the semiconductor substrate, and a main diffusion layer of a conductivity type different from that of the drain region is formed from the surface of the semiconductor substrate. Channel diffusion layers of the same conductivity type as the main diffusion layer are diffused around each of the main diffusion layers, and the source diffusion layers of the same conductivity type as the drain region are each of the main diffusion layers. When a voltage is applied to the diffusion layer and the gate electrode film provided on the channel diffusion layer, which is diffused from the surface of each channel diffusion layer, and the surface of the channel diffusion layer is inverted, the drain region and each of the source diffusion layers Was configured to allow current to flow between
In a MOSFET, a drain region between a cylindrical junction portion of a pn junction formed by each of the channel diffusion layers and the drain region has the same conductivity type as that of the drain region and has a lower impurity concentration than the drain region. A high avalanche breakdown inducing layer is provided.

【0021】MOSFETをこのような構成にしておくと、チ
ャネル拡散層とドレイン領域とで形成されるpn接合の
円筒状接合部分の降伏電圧を低下させることができる。
When the MOSFET has such a structure, the breakdown voltage at the cylindrical junction of the pn junction formed by the channel diffusion layer and the drain region can be reduced.

【0022】その場合、請求項3記載の発明のように、
前記アバランシェ降伏誘起層の表面濃度を、前記ドレイ
ン領域の濃度の10倍以上にすると効果的である。
In that case, as in the third aspect of the present invention,
It is effective to make the surface concentration of the avalanche breakdown inducing layer 10 times or more the concentration of the drain region.

【0023】また、前記アバランシェ降伏誘起層の拡散
深さを、不純物濃度が前記ドレイン領域の不純物濃度の
二倍まで低下した位置とした場合、請求項2又は請求項
3のいずれか1項記載のMOSFETについて、請求項4記載
の発明のように、その拡散深さを2.5×10-6m以上
にすると効果的である。
Further, in the case where the diffusion depth of the avalanche breakdown inducing layer is set at a position where the impurity concentration is reduced to twice the impurity concentration of the drain region, according to any one of claims 2 and 3, As for the MOSFET, it is effective to set the diffusion depth to 2.5 × 10 −6 m or more as in the invention described in claim 4.

【0024】以上説明した請求項2乃至請求項4のいず
れか1項記載のMOSFETを製造する場合、請求項5記載の
発明のように、前記ゲート電極膜を形成した後、パター
ニングし、前記アバランシェ降伏誘起層を形成すべき前
記半導体基板表面と、前記主拡散層表面と、該主拡散層
の周囲の前記半導体基板とを露出させ、次いでレジスト
膜を形成し、パターニングして前記アバランシェ降伏誘
起層を形成すべき領域上のレジスト膜と、その領域の周
囲のレジスト膜とを除去し、前記レジスト膜と前記ゲー
ト電極膜とをマスクとして不純物を注入し、前記アバラ
ンシェ降伏誘起層を形成するとよい。
In the case of manufacturing the MOSFET according to any one of claims 2 to 4, the gate electrode film is formed and then patterned to form the avalanche. Exposing the surface of the semiconductor substrate on which a breakdown inducing layer is to be formed, the surface of the main diffusion layer, and the semiconductor substrate around the main diffusion layer, and then forming and patterning a resist film to form the avalanche breakdown inducing layer It is preferable to remove the resist film on the region where the film is to be formed and the resist film around the region, implant impurities using the resist film and the gate electrode film as a mask, and form the avalanche breakdown inducing layer.

【0025】上述した本発明の構成によれば、半導体基
板をドレイン領域としてMOSFETを構成する際、ドレイン
領域とは異なる導電型の主拡散層と、その主拡散層と同
じ導電型のチャネル拡散層と、ドレイン領域と同じ導電
型であるソース拡散層とを半導体基板表面から拡散させ
ており、チャネル拡散層上に設けられたゲート電極に電
圧を印加してチャネル拡散層表面を反転させた場合、ド
レイン領域とソース拡散層との間に電流を流すことがで
きるようになっている。
According to the configuration of the present invention described above, when a MOSFET is formed using a semiconductor substrate as a drain region, a main diffusion layer of a conductivity type different from the drain region and a channel diffusion layer of the same conductivity type as the main diffusion layer. And, a source diffusion layer of the same conductivity type as the drain region is diffused from the surface of the semiconductor substrate, and when a voltage is applied to a gate electrode provided on the channel diffusion layer to invert the surface of the channel diffusion layer, A current can flow between the drain region and the source diffusion layer.

【0026】このMOSFETに接続される負荷が誘導性であ
る場合、MOSFETがON状態からOFF状態に転じる際
に、誘導性負荷に生じる起電力によって、ドレイン領域
とチャネル拡散層とで形成されるpn接合がアバランシ
ェ降伏をし、OFF状態にあるMOSFETにアバランシェ電
流を流してしまう。
When the load connected to this MOSFET is inductive, the pn generated by the drain region and the channel diffusion layer is generated by the electromotive force generated in the inductive load when the MOSFET changes from the ON state to the OFF state. The junction causes avalanche breakdown, causing an avalanche current to flow through the MOSFET in the OFF state.

【0027】一般に、パワーMOSFETの主拡散層は矩形形
状の窓部から拡散され、半導体基板中に多数個がそれぞ
れ独立して島状に配置されており、チャネル拡散層は、
各主拡散層と接し、略一定の幅で主拡散層の周囲に設け
られている。
Generally, a main diffusion layer of a power MOSFET is diffused from a rectangular window, and a plurality of power diffusion layers are independently arranged in an island shape in a semiconductor substrate.
It is provided in contact with each main diffusion layer and has a substantially constant width around the main diffusion layer.

【0028】従って、チャネル拡散層とドレイン領域と
で形成されるpn接合は、辺部分では円筒状接合にな
り、角部分では球状接合となる。同じ拡散層で形成され
るpn接合の降伏電圧を比較した場合、そのpn接合の
球状接合部分の降伏電圧は、円筒状接合部分の降伏電圧
よりも低いので、誘導性負荷の起電力によってアバラン
シェ電流が流れる場合、pn接合の降伏は球状接合部分
に集中して発生し、その部分に電流が集中して流れ、チ
ャネル領域の四隅部分が破壊に到ってしまう。
Therefore, the pn junction formed by the channel diffusion layer and the drain region is a cylindrical junction at the side and a spherical junction at the corner. When the breakdown voltage of the pn junction formed by the same diffusion layer is compared, the breakdown voltage of the spherical junction of the pn junction is lower than the breakdown voltage of the cylindrical junction. Therefore, the avalanche current is generated by the electromotive force of the inductive load. , The breakdown of the pn junction occurs intensively at the spherical junction, and the current flows intensively at that portion, and the four corners of the channel region are destroyed.

【0029】本発明のMOSFETでは、チャネル拡散層とド
レイン領域とで形成されるpn接合の円筒状接合部分の
降伏電圧が、球状接合部分の降伏電圧以下の電圧にされ
ているので、球状接合部分に比較して面積の大きい円筒
状接合部分にアバランシェ降伏が生じ、その部分に電流
が流れるようになるので、MOSFETの破壊耐量が向上す
る。
In the MOSFET of the present invention, the breakdown voltage of the cylindrical junction of the pn junction formed by the channel diffusion layer and the drain region is set to a voltage lower than the breakdown voltage of the spherical junction, and therefore the spherical junction Avalanche breakdown occurs in the cylindrical joint portion having a larger area than that of the above, and current flows through the portion, thereby improving the breakdown strength of the MOSFET.

【0030】円筒状接合部分の降伏電圧を、球状接合部
分の降伏電圧よりも低くするためには、例えば、ドレイ
ン領域の、各セルの円筒状接合部分の間に、ドレイン領
域と同じ導電型で、そのドレイン領域よりも不純物濃度
が高いアバランシェ降伏誘起層を設けることができる。
この場合、ドレイン領域の球状接合部分の間にはアバラ
ンシェ降伏誘起層を設けないでおくと、円筒接合部分の
空乏層の広がりが抑制され、その部分の降伏電圧が低く
なる。
In order to make the breakdown voltage of the cylindrical junction lower than the breakdown voltage of the spherical junction, for example, between the cylindrical junction of each cell in the drain region, the same conductivity type as the drain region is used. The avalanche breakdown inducing layer having an impurity concentration higher than that of the drain region can be provided.
In this case, if the avalanche breakdown inducing layer is not provided between the spherical junctions of the drain region, the expansion of the depletion layer at the cylindrical junction is suppressed, and the breakdown voltage at that portion is reduced.

【0031】これを図7(a)、(b)を用いて説明する
と、図7(a)に示すように、チャネル拡散層が形成する
円筒状接合の間のドレイン領域にアバランシェ降伏誘起
層を設けた場合には、チャネル拡散層とドレイン領域と
で形成されるpn接合に逆バイアス電圧が印加され、空
乏層が広がる際に、その空乏層はアバランシェ降伏誘起
層に向け、セルA1とセルA2とからドレイン領域内に伸
びるが、アバランシェ降伏誘起層内では伸びずらくな
り、その部分の電界強度が増加し、アバランシェ降伏を
生じやすくなるため、降伏電圧が低下する。
This will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. As shown in FIG. 7A, an avalanche breakdown inducing layer is provided in a drain region between cylindrical junctions formed by a channel diffusion layer. when provided, a reverse bias voltage is applied to the pn junction formed by the channel diffusion layer and the drain region, when the depletion layer spreads, the depletion layer towards the avalanche breakdown inducing layer, cell a 1 and cell While extending from a 2 Metropolitan drain regions, pleasure will not extend the avalanche breakdown induced layer increases the electric field intensity of that portion, it becomes prone to avalanche breakdown, the breakdown voltage is lowered.

【0032】他方、球状接合部分の間にアバランシェ降
伏誘起層が設けられていなければ、その部分の空乏層の
伸びは抑制されず、降伏電圧に変化はない。
On the other hand, if the avalanche breakdown inducing layer is not provided between the spherical junctions, the elongation of the depletion layer at that portion is not suppressed, and the breakdown voltage does not change.

【0033】従来技術のように、アバランシェ降伏誘起
層を設けない場合には、図7(b)に示すように、隣り合
うセルB1とセルB2とからドレイン領域内に伸びた空乏
層は、円筒状接合部分の中間位置で接し、一体となって
基板裏面方向に広がるようになる。空乏層同士が接する
と、ドレイン領域の表面には空乏層端部が存在しなくな
り、ドレイン領域の下方に向かって伸びやすく、ドレイ
ン領域表面では電界強度が上昇しにくくなる。従って、
ドレイン領域表面でのアバランシェ降伏が発生しずらく
なる。
When the avalanche breakdown inducing layer is not provided as in the prior art, as shown in FIG. 7B, the depletion layer extending into the drain region from the adjacent cells B 1 and B 2 , And come into contact with each other at an intermediate position of the cylindrical joint portion, and are integrally spread in the direction of the back surface of the substrate. When the depletion layers are in contact with each other, the end of the depletion layer does not exist on the surface of the drain region, and the depletion layer easily extends downward of the drain region, and the electric field intensity hardly increases on the surface of the drain region. Therefore,
Avalanche breakdown on the surface of the drain region hardly occurs.

【0034】それに対し、対向する球状接合部分間で
は、チャネル拡散層間の距離が大きいため、円筒状接合
部分の空乏層が接していても、球状接合部分では接して
おらず、ドレイン領域表面に空乏層端部が存在している
状態になっている。その状態では空乏層端部の電界強度
が高くなりやすいため、一般に、球状接合部分の降伏電
圧は、円筒状接合部分の降伏電圧よりも低くなる。従っ
て、円筒状接合部分で空乏層が接しないか、接しても下
方に向かって伸びずらくしておけば、円筒状接合部分の
降伏電圧を低下させることができる。
On the other hand, since the distance between the channel diffusion layers is large between the opposing spherical junctions, even if the depletion layer at the cylindrical junction is in contact, the depletion layer is not at the spherical junction and the depletion layer is depleted on the surface of the drain region. It is in a state where the layer end exists. In this state, the electric field strength at the end of the depletion layer tends to increase, so that the breakdown voltage of the spherical junction is generally lower than the breakdown voltage of the cylindrical junction. Therefore, if the depletion layer is not in contact with the cylindrical joint portion, or if the depletion layer does not easily extend downward even if it does, the breakdown voltage of the cylindrical joint portion can be reduced.

【0035】接合部分が降伏し、MOSFET内をアバランシ
ェ電流が流れる場合、電流は降伏している球状接合部分
だけに集中して流れる。MOSFET全体では、球状接合部分
の面積は、円筒状接合部分の面積よりも小さいため、球
状接合部分だけが降伏していると、アバランシェ破壊を
生じやすくなる。
When the junction breaks down and an avalanche current flows through the MOSFET, the current flows intensively only at the spherical junction where the breakdown occurs. In the entire MOSFET, the area of the spherical junction is smaller than the area of the cylindrical junction. Therefore, if only the spherical junction yields, avalanche breakdown is likely to occur.

【0036】それに対し、円筒状接合部分の降伏電圧を
球状接合部分の降伏電圧よりも低くし、アバランシェ電
流が円筒状接合部分を流れるようにすれば、MOSFET内の
電流密度が小さくなるので、アバランシェ破壊耐量が向
上する。
On the other hand, if the breakdown voltage at the cylindrical junction is made lower than the breakdown voltage at the spherical junction, and the avalanche current flows through the cylindrical junction, the current density in the MOSFET becomes smaller, so that the avalanche The breakdown strength is improved.

【0037】この場合、全ての円筒状接合部分の降伏電
圧を、球状接合部分の降伏電圧よりも低くする必要はな
い。アバランシェ電流が分散し、破壊しない程度に電流
を分散させればよい。
In this case, it is not necessary to make the breakdown voltage of all the cylindrical joints lower than the breakdown voltage of the spherical joint. The current may be dispersed to such an extent that the avalanche current is dispersed and not destroyed.

【0038】また、円筒状接合部分の降伏電圧が、球状
接合部分の降伏電圧よりも低くなくてもよい。円筒状接
合部分の降伏電圧を、球状接合部分の降伏電圧近くまで
低下させておけば、球状接合部分と円筒状接合部分の両
方が降伏し、流れるアバランシェ電流が分散されるの
で、MOSFETの破壊耐量は向上する。
Further, the breakdown voltage of the cylindrical junction does not have to be lower than the breakdown voltage of the spherical junction. If the breakdown voltage of the cylindrical junction is reduced to near the breakdown voltage of the spherical junction, both the spherical junction and the cylindrical junction will break down and the avalanche current flowing will be dispersed, so the MOSFET's breakdown strength Improves.

【0039】本発明では、各チャネル拡散層とドレイン
領域とで形成されるpn接合の円筒状接合部分の間に、
ドレイン領域よりも高濃度のアバランシェ降伏誘起層を
設け、ドレイン領域表面での空乏層の広がりを抑制する
ことで、円筒状接合部分の降伏電圧を低下させている。
In the present invention, between the cylindrical junction of the pn junction formed by each channel diffusion layer and the drain region,
An avalanche breakdown inducing layer having a higher concentration than the drain region is provided to suppress the spread of the depletion layer on the surface of the drain region, thereby reducing the breakdown voltage at the cylindrical junction.

【0040】そのアバランシェ降伏誘起層の表面濃度と
アバランシェ降伏電圧の関係を図9のグラフに示す。縦
軸は降伏電圧、横軸は濃度であり、アバランシェ降伏誘
起層の表面濃度をドレイン領域の濃度の倍率で表してい
る。この図9では、アバランシェ降伏誘起層の不純物濃
度が、ドレイン領域の不純物濃度の二倍まで低下した位
置を拡散深さとした場合に、拡散深さが2μm、2.5
μm、3μmの3つのアバランシェ降伏誘起層について
示している。
FIG. 9 shows the relationship between the surface concentration of the avalanche breakdown inducing layer and the avalanche breakdown voltage. The vertical axis indicates the breakdown voltage, and the horizontal axis indicates the concentration. The surface concentration of the avalanche breakdown inducing layer is represented by a magnification of the concentration of the drain region. In FIG. 9, when the position where the impurity concentration of the avalanche breakdown inducing layer is reduced to twice the impurity concentration of the drain region is defined as the diffusion depth, the diffusion depth is 2 μm and 2.5 μm.
3 shows three avalanche breakdown inducing layers of 3 μm and 3 μm.

【0041】このグラフから分かるように、アバランシ
ェ降伏誘起層の表面濃度は高いほど効果的であり、ドレ
イン領域の10倍以上であれば、円筒状接合部分の降伏
電圧を、アバランシェ電流が集中しない程度に低下させ
ることができる。
As can be seen from this graph, the higher the surface concentration of the avalanche breakdown inducing layer is, the more effective it is. When the surface concentration is 10 times or more the drain region, the breakdown voltage at the cylindrical junction is reduced to such an extent that the avalanche current is not concentrated. Can be reduced.

【0042】図9の3つのグラフは、隣り合う円筒状接
合部分間の距離を一定にし、アバランシェ降伏誘起層の
拡散深さを変化させているため、拡散深さが深い場合、
アバランシェ降伏誘起層と円筒状接合部分とが近接する
ため、拡散深さが深いほど降伏電圧が低くなっており、
このグラフでは、2.5μm(2.5×10-6m)以上が
効果的であることが分かる。
The three graphs in FIG. 9 show that the distance between adjacent cylindrical joints is kept constant and the diffusion depth of the avalanche breakdown inducing layer is changed.
Since the avalanche breakdown inducing layer and the cylindrical junction are close to each other, the deeper the diffusion depth, the lower the breakdown voltage,
In this graph, it can be seen that 2.5 μm (2.5 × 10 −6 m) or more is effective.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を製造工程
と共に図面を用いて説明する。図1(a)の符号51は、
シリコン半導体基板であり、N+単結晶サブストレート
上にN-エピタキシャル層が堆積されて構成されてい
る。そのシリコン基板51表面(N-エピタキシャル層
側)には、シリコン熱酸化膜から成る一次酸化膜52が
全面成膜されている(この図、及び以下の図において、
裏面に形成されるシリコン熱酸化膜等の薄膜は省略す
る)。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings together with a manufacturing process. Reference numeral 51 in FIG.
A silicon semiconductor substrate having an N epitaxial layer deposited on an N + single crystal substrate. On the surface of the silicon substrate 51 (the N epitaxial layer side), a primary oxide film 52 made of a silicon thermal oxide film is entirely formed (in this figure and the following figures,
A thin film such as a silicon thermal oxide film formed on the back surface is omitted).

【0044】次に、フォトリソグラフ工程とエッチング
工程とを経て、その一次酸化膜52の所定位置に正方形
形状の多数の窓部53を等間隔で形成し(同図(b))、一
次酸化膜52をマスクとし、イオンインプランテーショ
ンによってボロンを打ち込み、熱拡散を行って、p+
の主拡散層54を形成する(同図(c))。次いで、一次酸
化膜52を除去し、シリコン基板51表面のN-エピタ
キシャル層(ドレイン領域)表面と主拡散層54表面とを
露出させる(同図(d))。
Next, through a photolithography process and an etching process, a large number of square windows 53 are formed at predetermined positions of the primary oxide film 52 at regular intervals (FIG. 4B). Boron is implanted by ion implantation using 52 as a mask, and thermal diffusion is performed to form ap + -type main diffusion layer 54 (FIG. 3C). Next, the primary oxide film 52 is removed to expose the surface of the N epitaxial layer (drain region) on the surface of the silicon substrate 51 and the surface of the main diffusion layer 54 (FIG. 4D).

【0045】その表面にレジスト膜55を形成し、フォ
トリソグラフ工程によって各主拡散層54の対向する辺
の間に長方形形状の窓部56を開け、その部分のN-
ピタキシャル層を露出させ、レジスト膜55をマスクと
してイオンインプランテーションによってリンを打ち込
み、n+型の不純物層57を形成する(図2(e))。
A resist film 55 is formed on the surface, a rectangular window portion 56 is opened between opposing sides of each main diffusion layer 54 by a photolithography process, and the N - epitaxial layer at that portion is exposed, thereby forming a resist. Using the film 55 as a mask, phosphorus is implanted by ion implantation to form an n + -type impurity layer 57 (FIG. 2E).

【0046】レジスト膜55を除去した後、不純物層5
7を熱拡散してアバランシェ降伏誘起層58を形成し、
次いで、熱酸化によってシリコン酸化膜を形成し、ゲー
ト絶縁膜59とする(同図(f))。そのアバランシェ降伏
誘起層58の濃度は、N-層の不純物濃度より高い。
After removing the resist film 55, the impurity layer 5 is removed.
7 is thermally diffused to form an avalanche breakdown inducing layer 58;
Next, a silicon oxide film is formed by thermal oxidation to form a gate insulating film 59 (FIG. 6F). The concentration of the avalanche breakdown inducing layer 58 is higher than the impurity concentration of the N layer.

【0047】次に、ゲート絶縁膜59の表面に、高導電
性のポリシリコン膜から成るゲート電極膜60を形成
し、フォトリソグラフ工程とエッチング工程を経て窓部
61、67を設け、ゲート絶縁膜59とゲート電極膜6
0とをパターニングすると共に、各主拡散層54表面と
各アバランシェ降伏誘起層58表面とを露出させる(同
図(h))。
Next, a gate electrode film 60 made of a highly conductive polysilicon film is formed on the surface of the gate insulating film 59, and windows 61 and 67 are provided through a photolithographic process and an etching process. 59 and gate electrode film 6
0, and the surface of each main diffusion layer 54 and the surface of each avalanche breakdown inducing layer 58 are exposed (FIG. 4H).

【0048】窓部61は主拡散層54表面よりも大きい
正方形形状にされており、主拡散層54の周囲のN-
ピタキシャル層表面52が四角リング状に露出されてい
る。その状態で、パターニングされたゲート電極膜60
をマスクとし、イオンインプランテーションによってボ
ロンを打ち込み、露出しているN-エピタキシャル層5
2表面にp型不純物を導入させ、熱拡散を行うと、各主
拡散層54の周囲に、主拡散層54の不純物濃度よりも
低濃度のp-型のチャネル拡散層63が形成される(図3
(i))。このとき、チャネル拡散層63は横方向拡散に
よってゲート絶縁膜59の下に入り込んでいる。
The window 61 has a square shape larger than the surface of the main diffusion layer 54, and the surface 52 of the N epitaxial layer around the main diffusion layer 54 is exposed in a square ring shape. In that state, the patterned gate electrode film 60
Is used as a mask, boron is implanted by ion implantation to expose the exposed N epitaxial layer 5.
When p-type impurities are introduced into the two surfaces and thermal diffusion is performed, ap -type channel diffusion layer 63 having a concentration lower than the impurity concentration of the main diffusion layers 54 is formed around each main diffusion layer 54 ( FIG.
(i)). At this time, the channel diffusion layer 63 has entered under the gate insulating film 59 by lateral diffusion.

【0049】次いで、その表面にパターニングされたレ
ジスト膜64を形成し、該レジスト膜64に設けられた
窓部65によって各主拡散層54の周辺部分とチャネル
拡散層63とを露出させ(同図(j))、イオンインプラン
テーションによってリンを打ち込んで不純物層66を形
成し(同図(k))、レジスト膜64を除去した後、熱拡
散を行ってソース拡散層69を形成すると、横方向拡散
によって、ゲート絶縁膜59の下にチャネル拡散層63
とソース拡散層69とが入り込む(同図(l))。
Next, a patterned resist film 64 is formed on the surface, and the peripheral portion of each main diffusion layer 54 and the channel diffusion layer 63 are exposed by a window 65 provided in the resist film 64 (FIG. 6). (j)), phosphorus is implanted by ion implantation to form an impurity layer 66 (FIG. 9 (k)), and after removing the resist film 64, thermal diffusion is performed to form a source diffusion layer 69. The channel diffusion layer 63 is formed under the gate insulating film 59 by diffusion.
And the source diffusion layer 69 enter (FIG. 1 (l)).

【0050】以上により拡散工程は終了し、シリコン基
板51のN-層によって、ドレイン領域72が構成され
る。
Thus, the diffusion process is completed, and the drain region 72 is formed by the N layer of the silicon substrate 51.

【0051】この図3(l)の状態をA−A線断面図とし
て平面図を図5に示す。主拡散層54は、同じ大きさ
で、互いに平行に等間隔で配置された正方形形状の窓部
53から拡散されており、各主拡散層54は互いに等間
隔の島状に配置されている。
FIG. 5 is a plan view showing the state of FIG. 3 (l) as a sectional view taken along the line AA. The main diffusion layers 54 have the same size and are diffused from the square windows 53 arranged at equal intervals in parallel with each other, and the main diffusion layers 54 are arranged in island shapes at equal intervals.

【0052】また、前述のN-層の四角リング形状の露
出部分62は略同じ幅になるようにされているので、そ
の部分から拡散された各チャネル拡散層63の幅も略等
しくなっている。従って、これら各主拡散層54とチャ
ネル拡散層63とで構成されたセル80も等間隔で島状
に配置されている。
Since the square ring-shaped exposed portion 62 of the N - layer is formed to have substantially the same width, the width of each channel diffusion layer 63 diffused from that portion is also substantially equal. . Therefore, the cells 80 composed of the main diffusion layers 54 and the channel diffusion layers 63 are also arranged at equal intervals in an island shape.

【0053】各セル80間にはゲート電極膜59が格子
状に形成されており、また、アバランシェ降伏誘起層5
8は各セル80間の中央に配置されている。そのアバラ
ンシェ降伏誘起層58の長さは、各セル80の一辺の長
さと略同じ長さである。
A gate electrode film 59 is formed between the cells 80 in a lattice pattern, and the avalanche breakdown inducing layer 5 is formed.
Reference numeral 8 is arranged at the center between the cells 80. The length of the avalanche breakdown inducing layer 58 is substantially the same as the length of one side of each cell 80.

【0054】なお、各アバランシェ降伏誘起層58表面
上のゲート絶縁膜59とゲート電極膜60とを除去した
のは、ゲート入力容量が大きくならないようにするため
である。
The reason why the gate insulating film 59 and the gate electrode film 60 on the surface of each avalanche breakdown inducing layer 58 are removed is to prevent the gate input capacitance from increasing.

【0055】この図3(l)に示す状態から、表面にPS
G膜を全面成膜し、パターニングして窓部69を設け、
層間絶縁膜68を形成する(同図(m))。
From the state shown in FIG.
A G film is formed on the entire surface and patterned to provide a window 69,
An interlayer insulating film 68 is formed (FIG. 3 (m)).

【0056】その層間絶縁膜68に設けられた窓部69
によって主拡散層54表面上のソース拡散層69表面
と、ソース拡散層69が形成されていない主拡散層54
の中央部分とが露出されており、表面にアルミニウム薄
膜から成るソース配線膜70を形成すると、ソース拡散
層69と主拡散層54とが短絡され、本発明の一例のMO
SFET2ができる(同図(n):ソース配線膜70表面の保
護膜は省略した)。なお、裏面には金属薄膜から成るド
レイン電極膜71を形成しておく。
Window 69 provided in interlayer insulating film 68
Accordingly, the surface of the source diffusion layer 69 on the surface of the main diffusion layer 54 is compared with the surface of the main diffusion layer 54 where the source diffusion layer 69 is not formed.
When the source wiring film 70 made of an aluminum thin film is formed on the surface, the source diffusion layer 69 and the main diffusion layer 54 are short-circuited.
The SFET 2 is formed (FIG. 3 (n): the protective film on the surface of the source wiring film 70 is omitted). Note that a drain electrode film 71 made of a metal thin film is formed on the back surface.

【0057】このMOSFET2では、N-層がドレイン領域
72となっており、ソース配線膜70を接地し、ドレイ
ン電極膜71に正電圧を印加し、ゲート配線膜60に閾
値電圧以上の正電圧を印加すると、p-型のチャネル拡
散層63表面がn+に反転し、ドレイン領域72とソー
ス拡散層69とが電気的に接続され、電流を流すことが
できる。
In this MOSFET 2, the N layer is the drain region 72, the source wiring film 70 is grounded, a positive voltage is applied to the drain electrode film 71, and a positive voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied to the gate wiring film 60. When applied, the surface of the p -type channel diffusion layer 63 is inverted to n + , and the drain region 72 and the source diffusion layer 69 are electrically connected, so that a current can flow.

【0058】このMOSFET2では、図3(l)を平面図に表
した図5から分かる通り、窓部53(主拡散層54の不
純物を導入した部分)は正方形形状にされ(図1(b))、
各主拡散層54の周囲に設けられたチャネル拡散層63
は、主拡散層54表面の大きさよりも大きい正方形形状
の窓部61から拡散されている。従って、各チャネル拡
散層63がドレイン領域72と形成するpn接合は、四
隅部分で球状接合を形成し、四辺部分で円筒状接合を形
成する。
In this MOSFET 2, as can be seen from FIG. 5, which is a plan view of FIG. 3 (l), the window portion 53 (portion of the main diffusion layer 54 into which impurities are introduced) is formed in a square shape (FIG. 1 (b)). ),
Channel diffusion layer 63 provided around each main diffusion layer 54
Are diffused from a square window 61 larger than the surface of the main diffusion layer 54. Therefore, the pn junction formed by each channel diffusion layer 63 with the drain region 72 forms a spherical junction at four corners and a cylindrical junction at four sides.

【0059】アバランシェ降伏誘起層58は、各セル8
0の中央に、各セル80と平行に配置されており、チャ
ネル拡散層63とドレイン領域72とで形成するpn接
合の円筒状接合部分92で、できるだけ均一にアバラン
シェ降伏が生じ、電流集中が起きないようにされてい
る。
The avalanche breakdown inducing layer 58 is formed in each cell 8
The avalanche breakdown occurs as uniformly as possible at a cylindrical junction portion 92 of a pn junction formed by the channel diffusion layer 63 and the drain region 72 at the center of the cell 80, and the current concentration occurs. Not to be.

【0060】次に、本発明の他のMOSFET製造方法を説明
する。この製造方法では、図1(a)〜(d)までは同じ工
程であり、上記実施例と同じ薄膜、同じ拡散層等には同
じ符号を付して説明する。
Next, another method of manufacturing a MOSFET according to the present invention will be described. In this manufacturing method, FIGS. 1A to 1D show the same steps, and the same thin films and the same diffusion layers as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0061】図1(d)に示したように主拡散層54を形
成した後、表面が露出したシリコン基板51に、ゲート
絶縁膜59とゲート電極膜60とをこの順で形成し(図
4(p))、次いで、フォトリソグラフ工程とエッチング
工程とを行い、ゲート絶縁膜59とゲート電極膜60と
をパターニングし、主拡散層54間のN-エピタキシャ
ル層(ドレイン領域)表面上に窓部76を形成し、また、
主拡散層54表面上に窓部77を形成する(同図(q))。
After forming the main diffusion layer 54 as shown in FIG. 1D, a gate insulating film 59 and a gate electrode film 60 are formed in this order on the exposed silicon substrate 51 (FIG. 4). (p)) Then, a photolithography step and an etching step are performed to pattern the gate insulating film 59 and the gate electrode film 60, and a window portion is formed on the surface of the N - epitaxial layer (drain region) between the main diffusion layers 54. 76, and
A window 77 is formed on the surface of the main diffusion layer 54 (FIG. 1 (q)).

【0062】主拡散層54表面上の窓部76の形状は、
主拡散層54よりも大きな正方形形状にし、主拡散層5
4表面と共に、その周囲の符号62で示す部分のN-
ピタキシャル層表面が露出される。また、窓部76は各
主拡散層54の対向する辺の間で、長手方向が各辺に沿
った長方形形状を成している。
The shape of the window 76 on the surface of the main diffusion layer 54 is as follows.
The main diffusion layer 54 has a square shape larger than that of the main diffusion layer 54.
Along with the four surfaces, the surface of the N epitaxial layer surface indicated by reference numeral 62 is exposed. The window 76 has a rectangular shape with the longitudinal direction along each side between the opposing sides of each main diffusion layer 54.

【0063】次いで、レジスト膜を全面形成し、パター
ニングし、主拡散層54上の窓部77表面に形成された
レジスト膜は残し、N-エピタキシャル層上の窓部76
表面に形成されたレジスト膜は除去する。このとき、窓
部76を形成するゲート電極膜60表面のレジスト膜
は、窓部76周囲の部分が除去される。
[0063] Then, a resist film is formed over the entire surface, and patterned, the resist film formed on the window portion 77 the surface on the main diffusion layer 54 leaves, N - window 76 on the epitaxial layer
The resist film formed on the surface is removed. At this time, a portion of the resist film on the surface of the gate electrode film 60 forming the window portion 76 around the window portion 76 is removed.

【0064】このように、パターニングされたレジスト
膜75をマスクとし、イオンインプランテーションによ
ってリンを打ち込み、シリコン基板51表面に不純物層
57を形成する(同図(r))。このとき、N-エピタキシ
ャル層表面の窓部76では、ゲート電極膜60がマスク
となり、n+型の不純物層57が形成される。
Using the patterned resist film 75 as a mask, phosphorus is implanted by ion implantation to form an impurity layer 57 on the surface of the silicon substrate 51 (FIG. 4 (r)). At this time, in the window portion 76 on the surface of the N epitaxial layer, the n + -type impurity layer 57 is formed using the gate electrode film 60 as a mask.

【0065】次いで、レジスト膜75を除去した後、熱
拡散を行うと、アバランシェ降伏誘起層58が形成され
る(同図(s))。この状態は図2(h)の状態と同じであ
り、その後、主拡散層54周囲にボロンを打ち込み、熱
拡散によってチャネル拡散層63を形成し(図3(i))、
以後は上述した3図に示した工程と同じ製造工程を経
て、MOSFET2が形成される(図3(n))。
Next, after the resist film 75 is removed, thermal diffusion is performed to form the avalanche breakdown inducing layer 58 (FIG. 7 (s)). This state is the same as the state shown in FIG. 2 (h). Thereafter, boron is implanted around the main diffusion layer 54 to form a channel diffusion layer 63 by thermal diffusion (FIG. 3 (i)).
Thereafter, the MOSFET 2 is formed through the same manufacturing steps as those shown in FIG. 3 (FIG. 3 (n)).

【0066】以上説明したMOSFET2では、主拡散層54
とチャネル拡散層63とで形成されるセル80が島状に
配置される際、図5に示すような、アレイ状にされてい
たが、図3(l)がB−B線断面図となる図6に示す平面
図のように、セル80が互い違いに平行に配置されたも
のについても、各セル80の対向する辺の間の中央に、
各辺と平行してアバランシェ降伏誘起層58を設けてお
けば、チャネル拡散層63の円筒状接合部分92の降伏
電圧が低下し、球状接合部分91にアバランシェ電流が
集中して流れることがなくなるので、MOSFETの破壊耐量
を向上させることができる。
In the MOSFET 2 described above, the main diffusion layer 54
When the cells 80 formed of and the channel diffusion layer 63 are arranged in an island shape, they are arranged in an array as shown in FIG. 5, but FIG. 3 (l) is a sectional view taken along the line BB. As in the plan view shown in FIG. 6, even in the case where the cells 80 are alternately arranged in parallel, the cells 80 are arranged at the center between the opposite sides of each cell 80.
If the avalanche breakdown inducing layer 58 is provided in parallel with each side, the breakdown voltage of the cylindrical junction portion 92 of the channel diffusion layer 63 decreases, so that the avalanche current does not concentrate and flow in the spherical junction portion 91. In addition, the breakdown strength of the MOSFET can be improved.

【0067】図4、図5のいずれの配置のMOSFETについ
ても、各チャネル拡散層63の球状接合部分91の間に
はアバランシェ降伏誘起層を設けず、球状接合部分91
の降伏電圧が低くならないようにする必要がある。
4 and 5, no avalanche breakdown inducing layer is provided between the spherical junctions 91 of the channel diffusion layers 63, and the spherical junctions 91 are not provided.
It is necessary to prevent the breakdown voltage from being lowered.

【0068】なお、前述のアバランシェ降伏誘起層58
は、不純物層57を拡散する工程を独立に設けて形成し
ていたが、後で行われるシリコン熱酸化膜を形成する際
や、ソース拡散層69を拡散する際に不純物層57を拡
散できるので、独立した不純物層57の拡散工程を省略
することも可能である。
The avalanche breakdown inducing layer 58 described above is used.
Is formed by independently providing a step of diffusing the impurity layer 57. However, the impurity layer 57 can be diffused when a silicon thermal oxide film is formed later or when the source diffusion layer 69 is diffused. Alternatively, the step of diffusing the independent impurity layer 57 can be omitted.

【0069】[0069]

【発明の効果】アバランシェ降伏による電流が球状接合
部分に集中して流れることがないので、破壊耐量の高い
MOSFETを得ることができる。
According to the present invention, current due to avalanche breakdown does not flow intensively at the spherical junction, so that the breakdown strength is high.
MOSFET can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(d):本発明のMOSFETの製造工程の一例
を説明するための図
FIGS. 1A to 1D are diagrams for explaining an example of a manufacturing process of a MOSFET according to the present invention.

【図2】(e)〜(h):その続きの製造工程を説明するた
めの図
FIGS. 2 (e) to 2 (h): diagrams for explaining a subsequent manufacturing process.

【図3】(i)〜(n):更にその続きの製造工程を説明す
るための図
FIGS. 3 (i) to 3 (n): diagrams for explaining the subsequent manufacturing steps

【図4】(p)〜(s):他の製造工程の一部を説明するた
めの図
FIGS. 4A to 4C are diagrams for explaining a part of another manufacturing process.

【図5】本発明のMOSFETの一例の平面図FIG. 5 is a plan view of an example of the MOSFET of the present invention.

【図6】本発明のMOSFETの他の例の平面図FIG. 6 is a plan view of another example of the MOSFET of the present invention.

【図7】(a):本発明のMOSFETの破壊耐量が向上する原
理を説明するための図 (b):従来技術のMOSFETの破壊耐量が低い理由を説明す
るための図
7A is a diagram for explaining the principle of improving the breakdown strength of the MOSFET of the present invention. FIG. 7B is a diagram for explaining the reason why the MOSFET of the prior art has a low breakdown strength.

【図8】(a):MOSFETの破壊耐量の測定回路 (b):誘導性負荷を有するMOSFETがONからOFFに転
じるときの電流・電圧波形 (c):MOSFETのアバランシェ破壊を説明するための図
8 (a): Circuit for measuring breakdown strength of MOSFET (b): Current / voltage waveform when MOSFET having an inductive load changes from ON to OFF (c): For explaining avalanche breakdown of MOSFET Figure

【図9】表面濃度とアバランシェ降伏電圧の関係を示す
グラフ
FIG. 9 is a graph showing the relationship between surface concentration and avalanche breakdown voltage.

【図10】従来技術のMOSFETの平面図FIG. 10 is a plan view of a conventional MOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2……MOSFET 51……半導体基板 54……主拡
散層 58……アバランシェ降伏誘起層 60……ゲ
ート電極膜 63……チャネル拡散層 69……ソー
ス拡散層 72……ドレイン領域 91……球状接
合部分 92……円筒状接合部分
2 MOSFET 51 Semiconductor substrate 54 Main diffusion layer 58 Avalanche breakdown inducing layer 60 Gate electrode film 63 Channel diffusion layer 69 Source diffusion layer 72 Drain region 91 Spherical junction Portion 92: Cylindrical joint

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、前記半導体基板で構成さ
れるドレイン領域とを有し、 前記ドレイン領域とは異なる導電型である主拡散層が前
記半導体基板表面から互いに離間して島状に拡散され、 前記主拡散層と同じ導電型であるチャネル拡散層が前記
各主拡散層周囲に拡散され、 前記ドレイン領域と同じ導電型であるソース拡散層が前
記各主拡散層と前記各チャネル拡散層表面から拡散さ
れ、 前記チャネル拡散層上に設けられたゲート電極膜に電圧
を印加し、前記各チャネル拡散層表面を反転させると前
記ドレイン領域と前記各ソース拡散層との間に電流を流
せるように構成されたMOSFETであって、 前記チャネル拡散層と前記ドレイン領域とで形成される
pn接合の円筒状接合部分の降伏電圧が球状接合部分の
降伏電圧以下にされていることを特徴とするMOSFET。
1. A semiconductor device, comprising: a semiconductor substrate; and a drain region formed of the semiconductor substrate. A main diffusion layer having a conductivity type different from that of the drain region is separated from the surface of the semiconductor substrate and diffused in an island shape. A channel diffusion layer of the same conductivity type as the main diffusion layer is diffused around each of the main diffusion layers; and a source diffusion layer of the same conductivity type as the drain region is formed of the main diffusion layer and the channel diffusion layers. When a voltage is applied to the gate electrode film provided on the channel diffusion layer and is inverted from the surface, and the surface of each channel diffusion layer is inverted, a current can flow between the drain region and each of the source diffusion layers. Wherein the breakdown voltage of the cylindrical junction of the pn junction formed by the channel diffusion layer and the drain region is lower than the breakdown voltage of the spherical junction. MOSFET according to claim.
【請求項2】 半導体基板と、前記半導体基板で構成さ
れるドレイン領域とを有し、 前記ドレイン領域とは異なる導電型である主拡散層が前
記半導体基板表面から互いに離間して島状に拡散され、 前記主拡散層と同じ導電型であるチャネル拡散層が前記
各主拡散層周囲に拡散され、 前記ドレイン領域と同じ導電型であるソース拡散層が前
記各主拡散層と前記各チャネル拡散層表面から拡散さ
れ、 前記チャネル拡散層上に設けられたゲート電極膜に電圧
を印加し、前記チャネル拡散層表面を反転させると前記
ドレイン領域と前記各ソース拡散層との間に電流を流せ
るように構成されたMOSFETであって、 前記各チャネル拡散層と前記ドレイン領域とで形成され
るpn接合の円筒状接合部分の間のドレイン領域に、該
ドレイン領域と同じ導電型で、該ドレイン領域よりも不
純物濃度の高いアバランシェ降伏誘起層が設けられたこ
とを特徴とするMOSFET。
2. A semiconductor device comprising: a semiconductor substrate; and a drain region formed of the semiconductor substrate. A main diffusion layer having a conductivity type different from that of the drain region is separated from the surface of the semiconductor substrate and diffused in an island shape. A channel diffusion layer of the same conductivity type as the main diffusion layer is diffused around each of the main diffusion layers; and a source diffusion layer of the same conductivity type as the drain region is formed of the main diffusion layer and the channel diffusion layers. A voltage is applied to a gate electrode film provided on the channel diffusion layer, which is diffused from the surface, and when the surface of the channel diffusion layer is inverted, a current can flow between the drain region and each of the source diffusion layers. A MOSFET having the same conductivity type as the drain region in a drain region between a cylindrical junction of a pn junction formed by each of the channel diffusion layers and the drain region. MOSFET, wherein a high avalanche breakdown inducing layer impurity concentration than the drain region are provided.
【請求項3】 前記アバランシェ降伏誘起層の表面濃度
は、前記ドレイン領域の濃度の10倍以上にされている
ことを特徴とする請求項2記載のMOSFET。
3. The MOSFET according to claim 2, wherein a surface concentration of the avalanche breakdown inducing layer is set to be 10 times or more of a concentration of the drain region.
【請求項4】 前記アバランシェ降伏誘起層の不純物濃
度が前記ドレイン領域の不純物濃度の二倍まで低下した
位置を拡散深さとした場合、その拡散深さは2.5×1
-6m以上にされていることを特徴とする請求項2又は
請求項3のいずれか1項記載のMOSFET。
4. When a position where the impurity concentration of the avalanche breakdown inducing layer is reduced to twice the impurity concentration of the drain region is defined as a diffusion depth, the diffusion depth is 2.5 × 1.
4. The MOSFET according to claim 2, wherein the thickness is set to 0 -6 m or more.
【請求項5】 請求項2乃至請求項4のいずれか1項記
載のMOSFETを製造するMOSFET製造方法であって、 前記ゲート電極膜を形成した後、パターニングし、前記
アバランシェ降伏誘起層を形成すべき前記半導体基板表
面と、前記主拡散層表面と、該主拡散層の周囲の前記半
導体基板とを露出させ、 次いでレジスト膜を形成し、パターニングして前記アバ
ランシェ降伏誘起層を形成すべき領域上のレジスト膜
と、その領域の周囲のレジスト膜とを除去し、 前記レジスト膜と前記ゲート電極膜とをマスクとして不
純物を注入し、前記アバランシェ降伏誘起層を形成する
ことを特徴とするMOSFET製造方法。
5. The method for manufacturing a MOSFET according to claim 2, wherein the gate electrode film is formed and then patterned to form the avalanche breakdown inducing layer. Exposing the surface of the semiconductor substrate to be formed, the surface of the main diffusion layer, and the semiconductor substrate around the main diffusion layer, then forming a resist film and patterning the region to form the avalanche breakdown inducing layer Removing the resist film and the resist film surrounding the region, implanting impurities using the resist film and the gate electrode film as a mask, and forming the avalanche breakdown inducing layer. .
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004022693A (en) * 2002-06-14 2004-01-22 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2007033042A (en) * 2005-07-22 2007-02-08 Shibasoku:Kk Tester
JP2009224811A (en) * 2009-07-06 2009-10-01 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2013211440A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Semiconductor device
JP2017126690A (en) * 2016-01-15 2017-07-20 株式会社東芝 Semiconductor device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004022693A (en) * 2002-06-14 2004-01-22 Toshiba Corp Semiconductor device
JP4537646B2 (en) * 2002-06-14 2010-09-01 株式会社東芝 Semiconductor device
JP2007033042A (en) * 2005-07-22 2007-02-08 Shibasoku:Kk Tester
JP4558601B2 (en) * 2005-07-22 2010-10-06 株式会社シバソク Test equipment
JP2009224811A (en) * 2009-07-06 2009-10-01 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2013211440A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Semiconductor device
US9537002B2 (en) 2012-03-30 2017-01-03 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device with SiC base layer
JP2017126690A (en) * 2016-01-15 2017-07-20 株式会社東芝 Semiconductor device

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