JPH11186549A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH11186549A JPH11186549A JP9363870A JP36387097A JPH11186549A JP H11186549 A JPH11186549 A JP H11186549A JP 9363870 A JP9363870 A JP 9363870A JP 36387097 A JP36387097 A JP 36387097A JP H11186549 A JPH11186549 A JP H11186549A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
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- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
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- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
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- H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 オン抵抗が小さく、しかもチャンネル閾値電
圧の低いパワーMOSFETを提供する。 【解決手段】 ドレインとなるN+型の第1の半導体層
11と、主面を有し前記第1の半導体層11上に設けら
れ、不純物濃度の低いN−型の第2の半導体層12と、
前記主面からドープされると共に前記第2の半導体層1
2に形成され、チャンネルを形成するP型の第3の半導
体層16と、前記主面からドープされると共に前記第3
の半導体層16に設けられ、ソースとなるN+型の第4
の半導体層17と、前記主面に沿って形成され少なくと
も前記第3の半導体層16を覆うように形成されたゲー
ト絶縁膜13と、前記ゲート絶縁膜13上に設けられた
ポリシリコンゲート層18とを備えたパワーMOSFE
Tにおいて、前記ゲート絶縁膜13のエッジ下であって
前記第4の半導体層17に隣接する前記第3の半導体層
16が減少した表面濃度を有するように構成されてい
る。
圧の低いパワーMOSFETを提供する。 【解決手段】 ドレインとなるN+型の第1の半導体層
11と、主面を有し前記第1の半導体層11上に設けら
れ、不純物濃度の低いN−型の第2の半導体層12と、
前記主面からドープされると共に前記第2の半導体層1
2に形成され、チャンネルを形成するP型の第3の半導
体層16と、前記主面からドープされると共に前記第3
の半導体層16に設けられ、ソースとなるN+型の第4
の半導体層17と、前記主面に沿って形成され少なくと
も前記第3の半導体層16を覆うように形成されたゲー
ト絶縁膜13と、前記ゲート絶縁膜13上に設けられた
ポリシリコンゲート層18とを備えたパワーMOSFE
Tにおいて、前記ゲート絶縁膜13のエッジ下であって
前記第4の半導体層17に隣接する前記第3の半導体層
16が減少した表面濃度を有するように構成されてい
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、特に、オン抵抗が小さく、しかもチャン
ネル閾値電圧の低いパワーMOSトランジスタ及びその
製造方法に関する。
造方法に関し、特に、オン抵抗が小さく、しかもチャン
ネル閾値電圧の低いパワーMOSトランジスタ及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のNチャンネルパワーMOS
トランジスタ(以下、NchパワーMOSFETとい
う)20を示し、ドレインとなるN+型半導体基板21
と、前記N+型半導体基板21上に設けられたN−型領
域22と、前記N−型領域22中に設けられチャンネル
長Lのチャンネルを形成するP型領域23と、前記P型
領域23に設けられたソースとなるN+型領域24と、
前記チャンネルを覆い前記N+型領域24に延在するゲ
ート絶縁膜25と、前記ゲート絶縁膜25上に形成され
たゲート層26とから構成され、前記N+型半導体基板
21、前記P型領域23及び前記N+型領域24、前記
ゲート層26にはそれぞれドレイン端子D、ソース端子
S及びゲート端子Gが設けられている。
トランジスタ(以下、NchパワーMOSFETとい
う)20を示し、ドレインとなるN+型半導体基板21
と、前記N+型半導体基板21上に設けられたN−型領
域22と、前記N−型領域22中に設けられチャンネル
長Lのチャンネルを形成するP型領域23と、前記P型
領域23に設けられたソースとなるN+型領域24と、
前記チャンネルを覆い前記N+型領域24に延在するゲ
ート絶縁膜25と、前記ゲート絶縁膜25上に形成され
たゲート層26とから構成され、前記N+型半導体基板
21、前記P型領域23及び前記N+型領域24、前記
ゲート層26にはそれぞれドレイン端子D、ソース端子
S及びゲート端子Gが設けられている。
【0003】このようなNchパワーMOSFETにお
いて、オン抵抗を低減するために前記チャンネル長Lを
小さくする、即ち、前記P型領域23の形成時における
P型不純物拡散を浅くすると、パンチスルーが生じ易く
なり、逆に、前記パンチスルーを抑えるためにチャンネ
ル濃度、即ち、前記P型領域23の不純物濃度を大きく
するとチャンネル閾値電圧Vthが高くなってしまう。
いて、オン抵抗を低減するために前記チャンネル長Lを
小さくする、即ち、前記P型領域23の形成時における
P型不純物拡散を浅くすると、パンチスルーが生じ易く
なり、逆に、前記パンチスルーを抑えるためにチャンネ
ル濃度、即ち、前記P型領域23の不純物濃度を大きく
するとチャンネル閾値電圧Vthが高くなってしまう。
【0004】また、前記構造においてチャンネル閾値電
圧Vthを制御しようとする際、前記P型領域23は不
純物拡散により形成されるために、この領域にチャンネ
ルドープ用の不純物をイオン注入することは困難であ
る。
圧Vthを制御しようとする際、前記P型領域23は不
純物拡散により形成されるために、この領域にチャンネ
ルドープ用の不純物をイオン注入することは困難であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は、オン抵抗が小さく、しかもチャンネル閾値電圧の低
いパワーMOSFETを提供することにある。
は、オン抵抗が小さく、しかもチャンネル閾値電圧の低
いパワーMOSFETを提供することにある。
【0006】本発明の別の目的は、閾値電圧を設定する
ための工程が簡単であり、製造工程が複雑化することの
ないパワーMOSFETの製造方法を提供することにあ
る。
ための工程が簡単であり、製造工程が複雑化することの
ないパワーMOSFETの製造方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明においては、ドレ
インとなる第1導電型の第1の半導体層と、主面を有し
前記第1の半導体層上に設けられ、不純物濃度の低い前
記第1導電型の第2の半導体層と、前記主面からドープ
されると共に前記第2の半導体層に形成され、チャンネ
ルを形成する第2導電型の第3の半導体層と、前記主面
からドープされると共に前記第3の半導体層に設けら
れ、ソースとなる前記第1導電型の第4の半導体層と、
前記主面に沿って形成され少なくとも前記第3の半導体
層を覆うように形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート
絶縁膜上に設けられたポリシリコンゲート層とを備えた
パワーMOSFETにおいて、前記ゲート絶縁膜のエッ
ジ下であって前記第4の半導体層に隣接する前記第3の
半導体層が減少した表面濃度を有するように構成してい
る。
インとなる第1導電型の第1の半導体層と、主面を有し
前記第1の半導体層上に設けられ、不純物濃度の低い前
記第1導電型の第2の半導体層と、前記主面からドープ
されると共に前記第2の半導体層に形成され、チャンネ
ルを形成する第2導電型の第3の半導体層と、前記主面
からドープされると共に前記第3の半導体層に設けら
れ、ソースとなる前記第1導電型の第4の半導体層と、
前記主面に沿って形成され少なくとも前記第3の半導体
層を覆うように形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート
絶縁膜上に設けられたポリシリコンゲート層とを備えた
パワーMOSFETにおいて、前記ゲート絶縁膜のエッ
ジ下であって前記第4の半導体層に隣接する前記第3の
半導体層が減少した表面濃度を有するように構成してい
る。
【0008】
【発明の実施の形態】ドレインとなる第1導電型の第1
の半導体層と、主面を有し前記第1の半導体層上に設け
られ、不純物濃度の低い前記第1導電型の第2の半導体
層と、前記主面からドープされると共に前記第2の半導
体層に形成され、チャンネルを形成する第2導電型の第
3の半導体層と、前記主面からドープされると共に前記
第3の半導体層に設けられ、ソースとなる前記第1導電
型の第4の半導体層と、前記主面に沿って形成され少な
くとも前記第3の半導体層を覆うように形成されたゲー
ト絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられたポリシリ
コンゲート層とを備えたパワーMOSFETにおいて、
前記ゲート絶縁膜のエッジ下であって前記第4の半導体
層に隣接する前記第3の半導体層が減少した表面濃度を
有するように構成しており、そのために前記第1導電型
の前記第2の半導体層にさらに前記第1導電型の不純物
を導入してこの不純物層を追い越すように前記チャンネ
ルを形成する第2導電型の不純物を前記第2の半導体層
に形成して前記第3の半導体層を形成し、その表面濃度
を減少させている。
の半導体層と、主面を有し前記第1の半導体層上に設け
られ、不純物濃度の低い前記第1導電型の第2の半導体
層と、前記主面からドープされると共に前記第2の半導
体層に形成され、チャンネルを形成する第2導電型の第
3の半導体層と、前記主面からドープされると共に前記
第3の半導体層に設けられ、ソースとなる前記第1導電
型の第4の半導体層と、前記主面に沿って形成され少な
くとも前記第3の半導体層を覆うように形成されたゲー
ト絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられたポリシリ
コンゲート層とを備えたパワーMOSFETにおいて、
前記ゲート絶縁膜のエッジ下であって前記第4の半導体
層に隣接する前記第3の半導体層が減少した表面濃度を
有するように構成しており、そのために前記第1導電型
の前記第2の半導体層にさらに前記第1導電型の不純物
を導入してこの不純物層を追い越すように前記チャンネ
ルを形成する第2導電型の不純物を前記第2の半導体層
に形成して前記第3の半導体層を形成し、その表面濃度
を減少させている。
【0009】
【実施例】本発明の実施例によるNチャンネルパワーM
OSFETをその製造方法と共に説明する。図1に示す
ように、ドレインとなるN+型半導体基板11上にN−
型半導体層12をエピタキシャル法により形成した後、
前記N−型半導体層12上にゲート絶縁膜13及びノン
ドープのポリシリコン層14を順次形成する。次いで、
リソグラフィ技術を用いて前記ポリシリコン層14及び
前記ゲート絶縁膜13を選択的に除去する。
OSFETをその製造方法と共に説明する。図1に示す
ように、ドレインとなるN+型半導体基板11上にN−
型半導体層12をエピタキシャル法により形成した後、
前記N−型半導体層12上にゲート絶縁膜13及びノン
ドープのポリシリコン層14を順次形成する。次いで、
リソグラフィ技術を用いて前記ポリシリコン層14及び
前記ゲート絶縁膜13を選択的に除去する。
【0010】しかる後、前記N−型半導体層12に対し
てリンをドーズ量1〜5×1012/cm2、加速電圧
80〜120KeVでイオン注入し、中性雰囲気中で8
50〜950℃、10〜15分間の拡散処理を行い拡散
深さが、例えば、0.3〜0.7ミクロンのN型拡散領
域15を形成する。
てリンをドーズ量1〜5×1012/cm2、加速電圧
80〜120KeVでイオン注入し、中性雰囲気中で8
50〜950℃、10〜15分間の拡散処理を行い拡散
深さが、例えば、0.3〜0.7ミクロンのN型拡散領
域15を形成する。
【0011】図2に示すように、前記N型拡散領域15
及び前記ポリシリコン層14を有する基板表面にボロン
(B)をドーズ量1〜9×1013/cm2、加速電圧
30〜50KeVでイオン注入し、中性雰囲気中で11
00〜1200℃、20〜200分間の拡散処理を行
い、前記N型拡散領域15を追い越して前記N−型拡散
領域12中に拡散深さが、例えば、1.0〜2.0ミク
ロンのP型チャンネル領域16を形成する。
及び前記ポリシリコン層14を有する基板表面にボロン
(B)をドーズ量1〜9×1013/cm2、加速電圧
30〜50KeVでイオン注入し、中性雰囲気中で11
00〜1200℃、20〜200分間の拡散処理を行
い、前記N型拡散領域15を追い越して前記N−型拡散
領域12中に拡散深さが、例えば、1.0〜2.0ミク
ロンのP型チャンネル領域16を形成する。
【0012】図3に示すように、前記P型チャンネル領
域16に砒素(As)をドーズ量5×1015〜1×1
016/cm2、加速電圧80〜120KeVでイオン
注入し、中性雰囲気中で950〜1050℃、10〜3
0分間の拡散処理を行い、ソースとなり、拡散深さの浅
いN+型拡散領域17を形成する。この砒素のイオン注
入及び拡散処理により前記ポリシリコン層14はN+型
ポリシリコンゲート層18となりゲート電極を構成す
る。
域16に砒素(As)をドーズ量5×1015〜1×1
016/cm2、加速電圧80〜120KeVでイオン
注入し、中性雰囲気中で950〜1050℃、10〜3
0分間の拡散処理を行い、ソースとなり、拡散深さの浅
いN+型拡散領域17を形成する。この砒素のイオン注
入及び拡散処理により前記ポリシリコン層14はN+型
ポリシリコンゲート層18となりゲート電極を構成す
る。
【0013】図4は前記P型チャンネル領域16におけ
る拡散深さに対する不純物濃度を示し、前記P型チャン
ネル領域16が前記N型拡散領域15に形成されている
ので、前記P型チャンネル領域16の濃度分布はそれら
の差分で与えられ、表面濃度NS1を有している。
る拡散深さに対する不純物濃度を示し、前記P型チャン
ネル領域16が前記N型拡散領域15に形成されている
ので、前記P型チャンネル領域16の濃度分布はそれら
の差分で与えられ、表面濃度NS1を有している。
【0014】これに対して、前記P型チャンネル領域1
6を前記N−型半導体層12に直接形成する際には、そ
れらの濃度差が大きいので、その濃度分布は点線で示す
ようになり、表面濃度はNS2となる。
6を前記N−型半導体層12に直接形成する際には、そ
れらの濃度差が大きいので、その濃度分布は点線で示す
ようになり、表面濃度はNS2となる。
【0015】それ故、同一の接合深さxjに対して前記
表面濃度NS1は前記表面濃度NS2より小さくなり、
前記ゲート絶縁膜13のエッジ下であって前記N+型拡
散領域17に隣接する前記P型チャンネル領域16のピ
ーク濃度が小さくなり、NチャンネルパワーMOSFE
Tの耐圧を維持しながらチャンネル閾値電圧Vthを下
げることができる。さらに、前記チャンネル閾値電圧V
thを高くすることなく前記チャンネル拡散を浅くでき
るのでオン抵抗を低減することができる。
表面濃度NS1は前記表面濃度NS2より小さくなり、
前記ゲート絶縁膜13のエッジ下であって前記N+型拡
散領域17に隣接する前記P型チャンネル領域16のピ
ーク濃度が小さくなり、NチャンネルパワーMOSFE
Tの耐圧を維持しながらチャンネル閾値電圧Vthを下
げることができる。さらに、前記チャンネル閾値電圧V
thを高くすることなく前記チャンネル拡散を浅くでき
るのでオン抵抗を低減することができる。
【0016】なお、前記実施例においてNチャンネルパ
ワーMOSFETについて説明したが、Pチャンネルパ
ワーMOSFETも同様に形成できることは当業者にと
って明らかである。
ワーMOSFETについて説明したが、Pチャンネルパ
ワーMOSFETも同様に形成できることは当業者にと
って明らかである。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、前記P型チャンネル領
域16が前記N型拡散領域15に形成されているので、
前記P型チャンネル領域16の濃度分布はそれらの差分
で与えられて表面濃度が減少している。それ故、前記ゲ
ート絶縁膜13のエッジ下であって前記N+型拡散領域
17に隣接する前記P型チャンネル領域16のピーク濃
度が小さくなり、オン抵抗が小さく、しかもNチャンネ
ルパワーMOSFETの耐圧を維持しながらチャンネル
閾値電圧Vthを下げることができる。
域16が前記N型拡散領域15に形成されているので、
前記P型チャンネル領域16の濃度分布はそれらの差分
で与えられて表面濃度が減少している。それ故、前記ゲ
ート絶縁膜13のエッジ下であって前記N+型拡散領域
17に隣接する前記P型チャンネル領域16のピーク濃
度が小さくなり、オン抵抗が小さく、しかもNチャンネ
ルパワーMOSFETの耐圧を維持しながらチャンネル
閾値電圧Vthを下げることができる。
【0018】また、前記NチャンネルパワーMOSFE
Tを形成する際、。閾値電圧を設定するための工程が簡
単であり、製造工程が複雑化することがない。
Tを形成する際、。閾値電圧を設定するための工程が簡
単であり、製造工程が複雑化することがない。
【図1】本発明の実施例によるNチャンネルパワーMO
SFETの製造工程の一部を示す図である。
SFETの製造工程の一部を示す図である。
【図2】本発明の実施例によるNチャンネルMOSFE
Tの製造工程の一部を示す図である。
Tの製造工程の一部を示す図である。
【図3】本発明の実施例によるNチャンネルMOSFE
Tの製造工程の一部を示す図である。
Tの製造工程の一部を示す図である。
【図4】P型チャンネル領域における拡散深さに対する
不純物濃度を示す図である。
不純物濃度を示す図である。
【図5】従来のNチャンネルパワーMOSFETを示す
図である。
図である。
11…N+型半導体基板、12…N−型半導体層、13
…ゲート絶縁膜、14…ノンドープのポリシリコン層、
15…N型拡散領域、16…P型チャンネル領域、17
…N+型拡散領域、18…ポリシリコンゲート層
…ゲート絶縁膜、14…ノンドープのポリシリコン層、
15…N型拡散領域、16…P型チャンネル領域、17
…N+型拡散領域、18…ポリシリコンゲート層
Claims (3)
- 【請求項1】 ドレインとなる第1導電型の第1の半導
体層と、主面を有し前記第1の半導体層上に設けられ、
不純物濃度の低い前記第1導電型の第2の半導体層と、
前記主面からドープされると共に前記第2の半導体層に
形成され、チャンネルを形成する第2導電型の第3の半
導体層と、前記主面からドープされると共に前記第3の
半導体層に設けられ、ソースとなる前記第1導電型の第
4の半導体層と、前記主面に沿って形成され少なくとも
前記第3の半導体層を覆うように形成されたゲート絶縁
膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられたポリシリコンゲ
ート層とを備え、前記ゲート絶縁膜のエッジ下であって
前記第4の半導体層に隣接する前記第3の半導体層は減
少した表面濃度を有することを特徴とするパワーMOS
トランジスタ。 - 【請求項2】 ドレインとなる第1導電型の半導体基板
を用意する工程と、 前記半導体基板上に不純物濃度の低い前記第1導電型の
第1の半導体層をエピタキシャル法により形成する工程
と、 前記第1の半導体層上にゲート絶縁膜及びノンドープの
ポリシリコン層を順次形成する工程と、 前記ポリシリコン層及び前記ゲート絶縁膜を選択的に除
去する工程と、 前記第1の半導体層に前記第1導電型の不純物を選択的
に導入して前記第1導電型の第2の半導体層を形成する
工程と、 前記第2の半導体層に対して第2導電型の不純物をイオ
ン注入する工程と、 前記半導体基板を熱処理して前記第2の半導体層を追い
越し前記第1の前記半導体層中にチャンネルを形成する
前記第2導電型の第3の半導体層を形成する工程と、 前記第3の半導体層に前記第1導電型の不純物を選択的
に導入してソースとなる前記第1導電型の第4の半導体
層を形成する工程とからることを特徴とするパワーMO
Sトランジスタの製造方法。 - 【請求項3】 前記第3の半導体層の濃度分布は前記第
2の半導体層の濃度分布との差分で与えられることを特
徴とする請求項2記載のパワーMOSトランジスタの製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9363870A JPH11186549A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9363870A JPH11186549A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11186549A true JPH11186549A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18480399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9363870A Pending JPH11186549A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11186549A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102136427A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-07-27 | 苏州华芯微电子股份有限公司 | 有效的实现低阈值电压mos器件的方法 |
-
1997
- 1997-12-18 JP JP9363870A patent/JPH11186549A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102136427A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-07-27 | 苏州华芯微电子股份有限公司 | 有效的实现低阈值电压mos器件的方法 |
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