JPS5994874A - Mosトランジスタ - Google Patents

Mosトランジスタ

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JPS5994874A
JPS5994874A JP20479382A JP20479382A JPS5994874A JP S5994874 A JPS5994874 A JP S5994874A JP 20479382 A JP20479382 A JP 20479382A JP 20479382 A JP20479382 A JP 20479382A JP S5994874 A JPS5994874 A JP S5994874A
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JP
Japan
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diffusion region
region
drain
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JP20479382A
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JPH0447986B2 (ja
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Tamotsu Tominaga
冨永 保
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、サージに対重る耐性を向上させるための改
良を施したMOS l−ランジスタに関づる。
近年、電力用MO3l−ランジスタの出現によって、第
1図に示づ如く、電力負荷2のスイッチング素子として
MOS )−ランジスタ1が利用されるようになり、例
えば車両においても、各種車載電力負荷のスイッチング
に適用することが提案されている。
従来のMOS t−ランジスタには、例えば第2図に示
すような構造のものがある。同図に示すMOSトランジ
スタは、所謂横型のMOS l〜ランジスタであり、P
型半導体基板4の一生面側に形成されたη生型のソース
拡散領域5およびη生型のドレイン拡散領域6と、アル
ミニウムによって形成されたソース電極7とドレイン電
極8と、これらソース電極7とドレイン電極8の間に設
けられたゲート電極9を具備してなるものである。
また、上記MO3l−ランジスタにおいては、ソース電
極7の下にP+型の基板コンタクト領域11が形成され
ており、ソース電極7はソースSと基板4との共通電極
となっている。
ところで、上記のような電力用MO3t−ランジスタに
おいては、比較的高圧・大電流のスイッチングを行なう
必要性から、耐圧向上の工夫が種々なされている。
ところが、例えば上記電力負荷2がモータやソレノイド
等の誘導負荷である場合には、負荷電流を遮断した際に
高圧のサージが発生ずるが、従来のM OS、 l−ラ
ンジスタでは、このサージに対する充分な耐性を有して
いないために、所謂パンチスルーやブレ・−クダウンが
起こり、素子の特性が変化したり、あるいは素子破壊が
起こる虞れがある。
このことを第2図を用いて具体的に説明する。
今、ドレイン・ソース間に高圧のナージが印加されたと
すると、トレイン拡散領域6と基板4との接合部に空乏
層12が発生する。このとき、サージ電圧が高いために
、空乏層12が拡がり過ぎて、ソース拡散領域5に達し
てしまい、パンチスルーが起こる。このとき流れるサー
ジ電流s1は、基板4の表面近傍を流れるため、ゲート
Gが劣化したり破壊されたりすることとなる。
このパンチスルーを防止するためには、トレイン拡散領
域6とソース拡散領域5の間のゲート長りを長くすれば
良いのであるが、逆にON抵抗が高くなって大電力用と
して不向きとなったり、ゲートGの面積が大となって素
子面積が大きくなる等の不都合が生じる他に、ブレーク
ダウンが起こって素子が破壊される虞れがあるため、ゲ
ート長を必要以上に長くすることはできない。
上記ブレークダウンは、ドレイン拡散領bA6の底部周
縁の比較的小さな曲率半径を有づ−る部分(以下、エツ
ジ部と称す)、特にゲートG側のエツジ部13に起こり
易く、ブレークダウン電流BIは、エツジ部13の狭い
領域を通じて流れるため、熱集中が起こり、素子破壊を
起こすこととなる・殊に、このブレークダウン電流Bl
も基板4の表面近傍を流れるために、ゲートGが熱破壊
されることが多い。
この発明は上記の背景に基づいてなされたもので、その
目的とするところは、上記パンチスルーやブレークダウ
ンによる素子の特性変化や破壊を防止し、サージに対す
る耐性を向上させたMOSトランジスタを提供すること
にある。
本発明は上記目的を達成するために、横型のMOSトラ
ンジスタにおいて、ドレイン拡散領域下面と基板電極下
面に基板と同一導電型で、かつ基板より高濃度の領域A
、Bを設けるとともに、基板表面から所定の深さに埋め
込まれてなる基板と同一導電型で、かつ基板より高濃度
の埋め込み高m度領藏Cを前記高濃度領域A、Bの間に
形成したことを特徴とする。
以下本発明の実施例を第3図以下の図面を用いて詳細に
説明する。
第3図は本発明に係るMOS t−ランジスタの一実施
例の構造を示す図である。
同図に示す如く、このMOSトランジスタは、P型(こ
れを第1S電型とする)半導体基板21の一生面側に形
成されたη小型のソース拡散領域22とη小型のドレイ
ン拡散領域23と、アルミニウムによって形成されたソ
ース電極24およびドレイン電極25と1、これらソー
ス電極24とドレイン電極25との間に酸化膜27で絶
縁されたゲート電極26とを具備している。ここまでは
従来の横型のηチャンネルMO8l−ランジスタと同様
の@造となっている。
ぞして、この実施例のMOS l−ランジスタは、更に
、上記ソース電極24の下に、このソース電極24と電
気的に接続され、前記基板21と同じP型で、かつ基板
21より高濃度、ずなわちP+型のソース側P+型拡散
領域(これは特許請求の範囲中の高mrfJ、領域Aに
相当する)28が形成されて、ソース電極24はソース
Sと基板21との共通電極となっており、またドレイン
拡散領域23の下面に接して、P+型拡散領域(これは
特許請求の範囲中の高濃度領域Bに相当する)29が形
成されている。
更に、上記2つのP+型拡散領域28.29の間で、か
つ基板21の表面から所定の深さに埋め込まれてなるP
生型の埋め込みP+型拡散領域(これは特許請求の範囲
中の埋め込み高濃度領域Cに相当する>30a 、30
bが形成されており、これらの埋め込みP+型拡散領域
30a 、30bのソース側の端部は上記ソース側P+
型拡散領域28の下部に連接されているとともに、ドレ
イン側の端部はドレイン側P+型拡散領域29の下面に
近接するように拡張形成されている。
なお、上記埋め込みP+型拡散領域30a、3obのド
レイン側端部とドレイン側P+型拡散領域29との間隔
は、上記サージによって、ドレイン拡散領域23とドレ
イン側P十型領域29との接合部がブレークダウンする
際に空乏層31が、埋め込みP+型拡散領域に到達する
距離に設定されている。
このように構成されたMOS)−ランジスタにおいては
、電力負荷からサージが発生して、ソース・ドレイン間
に高電圧が加えられた場合に、ドレイン拡散領域23側
に発生した空乏層31がソース拡散領域22に達してパ
ンチスルーを起こす以前に、トレイン拡散領域23とド
レイン側P+型拡散領域29との接合部でブレークダウ
ンが起こる。これは、上記接合部の耐圧が、バンチスル
ー電圧やドレイン拡散領域23のソース側エツジ部23
aの耐圧よりも低いためである。
そして、上記ブレークダウンによって流れるブレークダ
ウン電流Blは、上記埋め込みP+型拡散領域30a 
、30bの抵抗が基板21よりも低いために、この埋め
込みP+型拡散領域30a。
30b内を流れることとなり、ソース側P+型拡散領域
28を通じてソース電極24へ達Jる。
次に、上記のMOS I−ランジスタの製造工程を第4
図を用いて簡単に説明する。
まず、同図(a)に示す如く、P型半導体基板41にP
+型拡散領域42を形成した後、同図(b)に示す如く
、基板41と同じP型層43をエピタキシャル成長させ
て、上記P+型拡散領域42を埋め込む。
次に同図(C)に示す如く、上記P型層43の表面にフ
ィールド酸化膜(6000〜7000A)を形成し、公
知の手法によりドレイン側P+型拡散領域44およびソ
ース側P+型拡散領域45の形成予定部分に孔をあけ、
次にボロンを選択拡散してドレイン側P+型拡散領域4
4および、ソース側P+型拡散領域45を形成する。こ
のとき、ソース側P+型拡散領域45は、上記埋め込み
P+型拡散領域42に連接するように拡散させ、また、
フィールド酸化膜は除去する。
次に同図(d )に示す如く、基板表面の素子形成領域
にゲート酸化膜46を形成し、更にポリシリコンをCV
D等で全面に形成し、ゲート電極47を形成するように
エツチングした後、η生型のソース拡散領1!i!48
およびη生型のトレイン拡散領域49を形成する。
そして、同図(e )に示J′如く、全面をPSG層5
0で覆った後、ソース拡散fA戚48とドレイン拡散領
域49のコンタクト面の前記PSG層50及びゲート酸
化M!46を除去し、アルミニウムのパターンニングを
行なってソース電極51とドレイン電tU52を形成す
る。
なお、上記実施例においては、埋め込みP+型拡散領域
30a 、30bの一端が基板電極(上記実施例では、
ソース電極24が基板電極と共通電極となっている)に
電気的に接続されたソース側P+型拡散領域28に連接
しているとともに、他端はドレイン側P+型拡散領域2
9に近接するように構成されているが、本発明はこれに
限らず、埋め込みP+型拡散領域の一端がトレイン側P
+型拡散領域に連接し、他端がソース側P+型拡散領域
に近接覆る構造や、両端が両P十型拡散領域に近接する
構造あるいは、両端が両P十型拡散領域に連接するとと
もに、埋め込みP+型拡散領域の中央部に間隙が設けら
れた構造としても同様の効果を得ることができる。
また、上記実施例では横型のnチトンネルMOSトラン
ジスタについて記載しであるが、同様にして横型のPチ
ャンネルMO8l−ランジスタにも適用できることは明
らかであり、アルミニウムゲ−トのものでも良いことは
言うまでもない。
以上詳細に説明したように、本発明のM OS )−ラ
ンジスタにあっては、電力負荷からサージが発生して、
ソース・ドレイン間に高電圧が印加された場合に、パン
チスルーが起こる以前に、トレイン拡散領域とドレイン
側高淵麿領域との接合部でブレークダウンが起こるとと
もに、ブレークダウン電流は埋め込み高′a度領域内を
流れて、基板電極測高I!反領域を通じて基板電極へ達
するJ:うに構成したことによって、ブレークダウン電
流が基板表面近傍を流れることがなくなり、またブレー
クダウンがドレイン拡散領域の底部周縁のにうに狭い領
域で起こらず、ドレイン拡散領域底面の広い領域で起こ
り、ブレークダウン電流が低抵抗の流路を流れるために
熱集中が発生ずることを防止できる。
従って、パンデスルーやブレークダウンによる素子の特
性変化や破壊を防止し、サージに対する耐性を向上させ
ることができる。
また、パンチスルーを防止できるため、グー1〜長を短
くすることが可能となり、素子面積を小さくすることが
できる。
更に、上記MoSトランジスタを車両の車載電力誘導負
荷のスイッチング素子として適用すれば、素子の信頼性
を向上させ、延いては、車両の性能。
安全性の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はMo8 I−ランジスタを用いたスイッチング
回路図、第2図は従来のMo8t−ランジスタの構造を
示づ素子断面図、第3図は本発明に係るMo8 I−ラ
ンジスタの一実施例の構造を示す素子断面図、第4図は
同MO8I−ランジスタの製造工程を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板の一生面側に該基板とは
    異なる導電型のソース拡散領域およびドレイン拡散領域
    を形成してなる横型のM OS、 I−ランジスタにお
    いて; 前記基板の主面側に形成され、基板電極と電気的に接続
    された、第1導電型で、かつ基板より高Ii!度の基板
    電極側高濃度領域Aと;前記ドレイン拡散領域の下面に
    接して積層形成された第・1導電型で、かつ基板より高
    濃度のトレイン側高濃度領域Bと: 前記2つの高濃度領域A、Bの間で、かつ基板表面から
    所定の深さに埋め込まれてなり、その端部が前記2つの
    高濃度領域A、Bに近接あるいは連接するように形成さ
    れた第1導1型で、かつ基板より高濃度の埋め込み高濃
    度領域Cどを設けたことを特徴とづるMOS l−ラン
    ジスタ。
  2. (2)前記基板電極はソース電極との共通電極となって
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のMO
    S l−ランジスタ。
JP20479382A 1982-11-22 1982-11-22 Mosトランジスタ Granted JPS5994874A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007067127A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007067127A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

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