JPS60170263A - 縦型電界効果トランジスタ - Google Patents

縦型電界効果トランジスタ

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JPS60170263A
JPS60170263A JP2636184A JP2636184A JPS60170263A JP S60170263 A JPS60170263 A JP S60170263A JP 2636184 A JP2636184 A JP 2636184A JP 2636184 A JP2636184 A JP 2636184A JP S60170263 A JPS60170263 A JP S60170263A
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JP
Japan
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region
type
semiconductor substrate
resistance
regions
Prior art date
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Pending
Application number
JP2636184A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Goto
利昭 後藤
Fumio Senda
千田 文夫
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395Vertical transistors, e.g. vertical IGBT

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

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】 (技術分野) 本発明はM1型電岑効来トシンジスメの構造に係り、符
に動作抵抗を吐くした構造に関するものでろる。
(従来技術) 従来の縦型電界効果トランジスタはN+型の半導体基板
9上にN−型の牛寺俸エビメキシャル鳩7金市゛シ、こ
のエピタキシャル層70衣而に壌状のP型ソース領域6
を射し、このソース領域内に〜゛はり環状のN++ソー
ス領域5ヶ有して形成きれていた。半導体基板9の裏面
にドレイン電極4全山する一力、N+型ンソー領域5で
囲まれる領域の表面には絶線層2で囲まれたグート′1
極3を有し、この絶線層2倉介してP型ソース領域6と
N++ソース領域5とに接するソース1′極lを有して
いた。
かかる従来の縦型電界効果トランジスタはソース・ドレ
イン電極1.4間の導通時のオン抵抗1ionが大きい
欠点がめった。これは、バイポーラトランジスタにみら
れる伝導度変調による飽和電圧効果がないfcめである
。縦型MO8FETのオン抵抗)tonは、N+ソース
領域の抵抗Ft、8.チャン坏ル部の抵抗Rch、畜槓
鳩の抵抗”E + ドレイン側のN−エピタキシャルI
U 7の抵抗t(n−、N++導体基板9の抵15′L
Rn の各部分抵抗の合計となる。
低−2流領域では、チャンイル部の抵抗Rchが支配的
で非常Vc吐いオン抵抗”Onが得られるが、高電流領
域になるにつれて蓄積層の抵抗REとエピタキシャル層
7のドレイン側の抵抗Rn−か支配的Vこ決める戟累と
なる。特に蓄!jt層の抵抗BEはゲート電極3下の酸
化膜2の厚み、セルの距離、ゲート電圧によって決まり
、エピタキシャル層7のドレイン側の抵抗Rn−はエピ
タキシャルIm 7の不純物S度とその厚みに依存して
いる。このため、高電流領域でのオン抵抗RONの低減
は困難であった。
かかる高電流領域でのオン抵抗”ONを低減した構造と
して第2図の如き縦型電界効果トランジスタがある。こ
れは第1図の縦型電界効果トランジスタのN−型エピタ
キシャル層7kN型エピタキシャル層8に置き換え、更
にN十半導体基板9ケP+半導体基板IOに置き換えた
ものである。このように、この改良型のkk型′fL界
効果トランジスタではドレイン電極4側にN−型エピタ
キシャル層8とP+型半導体基板lOとのPN接合が存
在する。このPN接合にある電圧以上の′電圧が印加さ
れると伝導度変脚を起し、バイポーラトランジスタと同
様の原理でオン抵抗■祐Nが低減される。
しかしながら、1iiL流領域ではこのような伝導度俊
−・うた赳らず、逆にPN接合が存在する1こめに抵抗
が増大してし筐う欠点があった。
(発明の目的) 本発明の目的はオン抵抗の低い縦型電界効果トランジス
タを得ることにあり、特に動作電流に係りなく常に低い
オン抵抗が得られる縦型電界効果トランジスタ?得るこ
とにある。
(発明の構成) 本発明によれは、−導電型の半導体基体とこの半導体基
体の一生表面に例えば環状に形成された他の鳩竜型の第
lの領域と、半導体基体の裏面に形成式れた一導電型の
高濃度領域と、この高濃度領域の表面から選択的に形成
された他の導′醒型の第2の領域と(i:有する半導体
装置を得る。他の専′亀型の第1(1)’t#域はその
llケート電極として用いることもできるし、又更に内
部に一導′亀型の高濃度領域ケ形成し、この高譲度餉域
と半導体基体に挾ま扛た領域上にゲート絶林腺會介して
ゲート′山極ケ形成しても良い。他の導電型の第2の領
域Vよ単一の領域とすべさではなく分散した領域と丁べ
きで、具体的には複数の領域とされるか又は格子状もし
くはくしの歯状になされる。
(¥施例) 以下、図面を参照して本発明tより詳細に説明する。尚
第1図、第2図會含めて全ての図面で同じ物には同じ番
号を付して理解しゃ丁いようにしたO 第3図は本発明の第1の実施例全示したもので、N+シ
リコン基板9の裏面側にはP+飴職域11多数の領域と
して形成されている。このP」−領域11は一様に分散
しておればよく、多数の分離しfcfJ域であっても格
子状もしくはくしの歯状であっても良い。シリコン基板
9の表面I77:は更にドレイン電極4ヶ有し、シリコ
ン基板9とP+領域itとを連絡している。
シリコン基板9の表面上にはN−型のシリコンエピタキ
シャル層7を有している。このエピタキシャル層7の表
圓には環状のP型ソース領域6とその中に形成されたや
はり環状のN+型ソース領領忙形成している。これらP
型ソース領域6とN+ハシソース領域5もぼた格子状に
形成することもできる。又N+型ソース領域5は省略す
ることもできるが、この時にはP型ソース領域6がゲー
ト領域として利用ちれソース電極はP型ソース領域で囲
まれたエピタキシャル層表面に設けられるべきで必る。
またP型ン゛−ス領域6とN+型ソース惟域5は互いに
平行等る2つの領域とすることもできる。
N十型ソース佃域5で囲まれた領域上には酸化族2が設
けられ、この酸化族2に挾゛まれるようにゲート′旺極
3が形成されている。ソース電極lはN+型ソース佃域
5およびP型ソース領域6に接触して設けられ、酸化膜
2上にも延在せしめられる。
かかる縦型電界効果トランジスタでは、ゲート電極3(
/c′也圧vos k加えると、ケート′電極3下の酸
化族2の下に電荷が肪起されてチャンネルか形成さ扛、
ソース電極lとドレイン電極4間が導通状f心となる。
この2J4.通状態はゲート電極3に加える電圧VGS
の側で制御でき、トラン7スメ動作tする。このトラン
ジスメ動作におけるソースBi極lとドレイン電極4間
のオン抵抗”ONは低電流領域ではN+半4体基板9が
直接N−型エビメキシャル層7とドレイン電極4と全接
続しているので非常に小さな値となる。また高電流領域
では、P+領域11とN+半導体基板7とのPN接合に
順方向1;比以上の電圧が加わり、注入された電子が加
速瑠倍される。すなわち、いわゆるバイポラトランジス
タ同様にこのPN接合によって伝導朋変肌と起]−、オ
ン抵抗R80はこのために小石くなる。
このように動作電流にかかわらず小さなオン抵抗RoN
’に得ることができる。この様子全組5図のソース・ド
レイン間′畦圧対ドレイン電流のグラフに示した。点画
17が第1図の従来の聞界効果トランジスタの特性ケ示
したもので、一点671!18が第2図の従来の改良型
電界効果トランジスタの特注全示しlこもので、実線1
9が本発明の電界効果トランジスタの特性を示したもの
である。実画19によれは、ソース・ドレイン間電圧が
どの電圧でも従来?jl(17,18)よりも動作抵抗
が小さいことケ示している。
第4図は、不発明の第2の実施例ケ示したもので、第3
図に示した第1の実施例に比して p+領域11’の状
態が異なっている。すなわち、第lの実施例ではP+領
域11はN+半導体基板9内にのみ形成されているが、
第2の実施例ではP 領域11’はN+半導体基板9を
貫通してN−エピタキシャル層7にまで廷長形成されて
いる。このようKP+領域11’ffi深く形成するこ
とにより、これに接する部分のN″″″エピタキシヤル
層7びN十半2JlI杯基板が長くなりこの部分の抵抗
値が増すので、P中領域11’とN−エピタキシャル1
−7との間のPN接合により低いソース・ドレイン間電
圧で順方向電圧がかかりやすくなる。その他は第lの実
施例と全く同様の効果を得ることかできるO 以上に、本発明忙説明したが、本発明は上記実施例に限
られることはなく、例えは各実施例中の各111域の導
電型はそれぞれ反対の導電型にすることもできる。この
ように、本発明に工れは、従来の縦型及び改良型の縦杉
MO8FETに比べ、小電流から大電流における低オン
抵抗”ON特性か得られ、チヴグザイズの小型化、低電
力損失によるスイヴチングレギュレーメ、オーディオア
ンプなどの大電力化ができる。
tyc、構造上ドレインとソース間にダイオードが等測
的に内蔵されており、スイヴテングレギーレータ、モー
タコントロール、TV水平出力。
PWMアンプなどにフライホイールダイオードとして積
極的に利用できるため、外付ダイオードが省略できる利
点がめる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の縦型電界効果トランジスタの断面図、第
2図は従来の改良型縦型電界効果トランジスタの断面図
でめる0 第3図に不発明の第1の実施例による縦型電界効果トラ
ンジスタの断面図、1ii144図は本発明の第2の実
施例による縦型電界効果トランジスタの断面図、第5図
は不発明の詳細な説明するためのソ−ス・ドレイン聞電
圧対ドレイン電流のグラフでおる。 l・・・・・・ソース電極、2・・・・・・酸化膜、3
・・・・・・グー)am、4・・・・・・ドレイン電極
、5・・・・・・N+7−、<職域、6・・・・・・P
ソース領域、7・・・・・・N−エピタキシャル層、8
・・・・・・Nエピタキシャル層、9・・・・・・N子
牛導体基板、10・・・・・・P十半尋体基板% 11
.tt’・・・P 領域。 81図 87図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)−導?[型の半導体基体と、該半導体基体の一生表
    面に形成された他の導を型の第1の領域と、該半導体基
    体の曲記−表面から前記他の導電型の第1の領域VC接
    して内部に同って存在する@紀−\、 導1.型のチャンネル領域゛と、前記半導体基体の前m
    l−l−面表面対向する他の主表面に形成された前記−
    導電型の高濃度領域と、前記半導体基体の前記他の主表
    面から前記高濃度領域に延長形成された他の導電型のm
    2の領域とを有し、前ロピ牛碑H−基体の前れピ他の主
    衣■において1rtl記他の導電型の領域は選択的に分
    布していることt特徴とする縦型電界効果トランジスタ
    。 2)前u己チャンネル領域の側面は前記他の#電型の第
    lの領域で四筐れていることt特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の縦m′fM、界効果トランジスタ。 3)前記他の導電型の第2の領域は前記高濃度領域内に
    のみ選択的に分布していることケ%徴とする特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載の縦型電界効果トランジスタ
    。 4)前記他の導−型の第2の領域は前記高濃度領域を頁
    通して前記半導体基体にまで延長形成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の縦型
    電界効果トランジスタ。 ・
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03254159A (ja) * 1990-03-05 1991-11-13 Fuji Electric Co Ltd 伝導度変調型mosfet
EP0478004A2 (en) 1987-09-30 1992-04-01 Nec Corporation Insulated gate transistor operable at a low drain-source voltage
JP2006156962A (ja) * 2004-11-08 2006-06-15 Denso Corp 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
JP2006332199A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Shindengen Electric Mfg Co Ltd SiC半導体装置
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WO2012042640A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 株式会社日立製作所 半導体装置

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