JPS60249367A - 絶縁ゲ−ト形トランジスタ - Google Patents
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
- H01L29/0873—Drain regions
- H01L29/0878—Impurity concentration or distribution
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、縦形構造を有する絶縁ゲート形トラン・ジス
タに係り、特に高耐圧でかつ低オン抵抗の特性を得るの
に好適なトランジスタの構造に関する。
タに係り、特に高耐圧でかつ低オン抵抗の特性を得るの
に好適なトランジスタの構造に関する。
(発明の背景〕
従来の縦形構造を有する絶縁ゲート形トランジスタ(M
O8T)は、A、Nakamura et al、 ;
。
O8T)は、A、Nakamura et al、 ;
。
Proceedings of 13th Confe
rence on 5olidState Devic
es、Tokyo、 1981. J、J、A、P、、
Vol、 21(1982) 5upp1.21−1
、 pp97−101に記載のように、MO8Tを構成
するセル部とpn接合からなる周辺部とが並列に接続さ
れ、セル部ベースのpn接合の深さと周辺部のpn接合
の深さが同一であった。、その□ため、MO8Tの耐圧
、すなわち周辺部pn接合の耐圧を向上させる目的でp
n接合の深さを深くする場合には、セル部のpn接合も
必然的に深くなり、セル部の微細化が制限され低オン抵
抗化が図れないというような欠点があった。
rence on 5olidState Devic
es、Tokyo、 1981. J、J、A、P、、
Vol、 21(1982) 5upp1.21−1
、 pp97−101に記載のように、MO8Tを構成
するセル部とpn接合からなる周辺部とが並列に接続さ
れ、セル部ベースのpn接合の深さと周辺部のpn接合
の深さが同一であった。、その□ため、MO8Tの耐圧
、すなわち周辺部pn接合の耐圧を向上させる目的でp
n接合の深さを深くする場合には、セル部のpn接合も
必然的に深くなり、セル部の微細化が制限され低オン抵
抗化が図れないというような欠点があった。
本発明の目的は、以上の問題点を解決するためになされ
たもので、高耐圧でかつ低オン抵抗の特性を有するMO
8Tを提供することにある。
たもので、高耐圧でかつ低オン抵抗の特性を有するMO
8Tを提供することにある。
本発明では、MO3Tのセル部のpn接合の深さを周辺
部のpn接合の深さよりも小さく形成することを特徴と
する。その結果、セル部の微細化が図られ、低オン抵抗
化が達成されている。なおセル部pn接合においては、
その接合深さが小さい場合でも、ゲート電極によるフィ
ールドプレート効果により電界集中が緩和される構造と
なり、その耐圧の低下はみられない。
部のpn接合の深さよりも小さく形成することを特徴と
する。その結果、セル部の微細化が図られ、低オン抵抗
化が達成されている。なおセル部pn接合においては、
その接合深さが小さい場合でも、ゲート電極によるフィ
ールドプレート効果により電界集中が緩和される構造と
なり、その耐圧の低下はみられない。
以下1本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1
本実施例のMO8Tの断面図を第1図に示す。
半導体基板として、n形シリコン基板1 (比抵抗0.
01〜0.02Ω・cll)上にD形部濃度不純物層ま
たものを用いる。セル部Aにおいて、ゲート絶縁膜3は
厚さが130nmであり、この上に多結晶シリコン層を
厚さ0.4 μm形成し、これを加工してゲート電極4
とする。ゲート電極4をマスクとして、ベース層6を形
成する。このベースM6はp形不純物領域で、深さ10
μm、表面濃度1×10 ′0m−”であり、ベース層
6内に形成されたソース領$7はn形高濃度不純物層で
、深さ2μm。
01〜0.02Ω・cll)上にD形部濃度不純物層ま
たものを用いる。セル部Aにおいて、ゲート絶縁膜3は
厚さが130nmであり、この上に多結晶シリコン層を
厚さ0.4 μm形成し、これを加工してゲート電極4
とする。ゲート電極4をマスクとして、ベース層6を形
成する。このベースM6はp形不純物領域で、深さ10
μm、表面濃度1×10 ′0m−”であり、ベース層
6内に形成されたソース領$7はn形高濃度不純物層で
、深さ2μm。
表面濃度2 X 10 cm−’である。8と9は、そ
れぞれソース電極およびドレイン電極である。一方、周
辺部Bにおいて、p形不純物層5,5′は、深さ20μ
m、表面濃度I X 10 ”cm−”であり、ソース
・ドレイン間に並列に接続されたpn接合の一部を構成
している。又、領域5,5′はセル部のベース層6をと
り囲むように形成されるのが良い。また、金属電極11
は、pn接合の表面電界を緩和するためのフィールドプ
レート電極である。
れぞれソース電極およびドレイン電極である。一方、周
辺部Bにおいて、p形不純物層5,5′は、深さ20μ
m、表面濃度I X 10 ”cm−”であり、ソース
・ドレイン間に並列に接続されたpn接合の一部を構成
している。又、領域5,5′はセル部のベース層6をと
り囲むように形成されるのが良い。また、金属電極11
は、pn接合の表面電界を緩和するためのフィールドプ
レート電極である。
ここで、5′の不純物層は、5の不純物層端部の電界緩
和層として働き、周辺部のpn接合ダイオードの耐圧向
上に役立っている。
和層として働き、周辺部のpn接合ダイオードの耐圧向
上に役立っている。
本構造の特徴は、6のベース層の深さが、5の不純物層
の深さよりも小さいことである。その結果、ベース層の
寸法が小さくなり、セル部における電流密度の向上が図
られ、低オン抵抗化が達成された。ここで、MO8Tの
ドレイン・ソース間の耐圧は周辺部のダイオードで規定
され、1400Vであった。オン抵抗は、チップサイズ
が6mm角の場合、2.5Ωであった。これに対して、
従来構造のベース層および不純物層の深さが同一の20
μmを有するチップの場合には、オン抵抗が4.0Ωで
あった。
の深さよりも小さいことである。その結果、ベース層の
寸法が小さくなり、セル部における電流密度の向上が図
られ、低オン抵抗化が達成された。ここで、MO8Tの
ドレイン・ソース間の耐圧は周辺部のダイオードで規定
され、1400Vであった。オン抵抗は、チップサイズ
が6mm角の場合、2.5Ωであった。これに対して、
従来構造のベース層および不純物層の深さが同一の20
μmを有するチップの場合には、オン抵抗が4.0Ωで
あった。
以上の結果から、本発明によれば、オン抵抗が約40%
低減され、高性能化が図られたことがわかる。
低減され、高性能化が図られたことがわかる。
さらに、第2図が本発明の効果を示す計算結果であり、
同一基板上に形成された61角チツプのMO8Tのオン
抵抗(Ron)のLa(ドレイン上のゲート長さ)依存
性である。従来の構造のpn接合の深さX」は20μm
、本発明のX」は10μmである。この図から明らかな
ように、本発明の構造のRonは、従来のものに比べて
、50〜30%低減できる。
同一基板上に形成された61角チツプのMO8Tのオン
抵抗(Ron)のLa(ドレイン上のゲート長さ)依存
性である。従来の構造のpn接合の深さX」は20μm
、本発明のX」は10μmである。この図から明らかな
ように、本発明の構造のRonは、従来のものに比べて
、50〜30%低減できる。
実施例2
他の実施例のMO8Tの断面図を第3図に示す。
本構造は、周辺部の接合耐圧の向上に関する。ここでは
、周辺部Bの不純物層5に接続され、セル部Aに隣接す
る側に、p形不純物層13を設ける。
、周辺部Bの不純物層5に接続され、セル部Aに隣接す
る側に、p形不純物層13を設ける。
この不純物層はベース層6と同一条件で形成されている
。他の構造は、第1図と同様である。
。他の構造は、第1図と同様である。
本構造では、5の不純物層のセル部に隣接する接合端部
付近12の電界集中を13の不純物層により緩和したも
のである。なおこの構造では、5の不純物層の5′側の
接合端部付近は5′の不純物層が電界緩和層として働く
ために電界集中が生じにくい。この結果、ドレイン耐圧
が1500V得られた。
付近12の電界集中を13の不純物層により緩和したも
のである。なおこの構造では、5の不純物層の5′側の
接合端部付近は5′の不純物層が電界緩和層として働く
ために電界集中が生じにくい。この結果、ドレイン耐圧
が1500V得られた。
実施例3
他の実施例のMO8Tの断面図を第4図に示す。
本構造は、伝導度変調効果を利用してオン抵抗を大幅に
低減したMOSTに関する。
低減したMOSTに関する。
ここでは、半導体基板として、p形シリコン基板14
(比抵抗0.01〜0.02Ωcm)を用い、n形部濃
度不純物層2は、厚さ40μm、比抵抗20Ω・cmの
ものを用いる。ベースM6のp形不純物領域は深さ2Ω
m、表面濃度5 X 10 Ir″cm−”、’)−ス
領域7のn形高濃度不純物層は深さ0.8μm、表面濃
度5 X 10” am−”である。一方、周辺部の不
純物層5は、深さ5μm、表面濃度5 X 1017e
ll ”である。
(比抵抗0.01〜0.02Ωcm)を用い、n形部濃
度不純物層2は、厚さ40μm、比抵抗20Ω・cmの
ものを用いる。ベースM6のp形不純物領域は深さ2Ω
m、表面濃度5 X 10 Ir″cm−”、’)−ス
領域7のn形高濃度不純物層は深さ0.8μm、表面濃
度5 X 10” am−”である。一方、周辺部の不
純物層5は、深さ5μm、表面濃度5 X 1017e
ll ”である。
この結果、耐圧500vが維持されたままで、セル部寸
法の縮小化が図られ、チップサイズ5mm角で、オン抵
抗が0.1Ωが得られた。なお、セル部に周辺部の不純
物層と同−深さを有する領域を設けたものでは、オン抵
抗が0.18Ωであった。
法の縮小化が図られ、チップサイズ5mm角で、オン抵
抗が0.1Ωが得られた。なお、セル部に周辺部の不純
物層と同−深さを有する領域を設けたものでは、オン抵
抗が0.18Ωであった。
実施例4
他の実施例のMOSTの断面図を第5図に示す。
本構造は、オン抵抗の低減に関する。ここでは、セル部
表面に、n形不純物層15を深さ4μm、表面不純物濃
度3 X 10 ”am−’で形成した。なお、半導体
基板として、n形シリコン基板l (比抵抗0.01〜
0,02Ω・am) 上にn形部濃度不純物層2(厚さ
45μm、比抵抗20Ω・cm)を形成したものを用い
る。6のP形不純物領域は深さ2μm、表面不純物濃度
3 X 10 ”Cm−’、 ソース領域7のn形高濃
度不純物層は深さ0.8μm、表面濃度5 X 101
9cIl−”である。一方、周辺部の不純物層5は深さ
5Ωm、表面濃度5 X 10 l7cm””である。
表面に、n形不純物層15を深さ4μm、表面不純物濃
度3 X 10 ”am−’で形成した。なお、半導体
基板として、n形シリコン基板l (比抵抗0.01〜
0,02Ω・am) 上にn形部濃度不純物層2(厚さ
45μm、比抵抗20Ω・cm)を形成したものを用い
る。6のP形不純物領域は深さ2μm、表面不純物濃度
3 X 10 ”Cm−’、 ソース領域7のn形高濃
度不純物層は深さ0.8μm、表面濃度5 X 101
9cIl−”である。一方、周辺部の不純物層5は深さ
5Ωm、表面濃度5 X 10 l7cm””である。
従来、オン抵抗の低減のために、セル部表面部に、n形
不純物層を導入した例が知られていたが、本発明では、
上記不純物層15の深さが、6の領域よりも深くなって
おり、オン抵抗低減の効果が著しい。これは、6の領域
を浅く形成できるために、セル部の微細化が図ら九た結
果である。
不純物層を導入した例が知られていたが、本発明では、
上記不純物層15の深さが、6の領域よりも深くなって
おり、オン抵抗低減の効果が著しい。これは、6の領域
を浅く形成できるために、セル部の微細化が図ら九た結
果である。
実施例5
他の実施例のMOSTの断面図を第6図に示す。
本構造は、前実施例と同様にオン抵抗の低減に関するも
のであるが、さらにプロセスの簡略化が図られている。
のであるが、さらにプロセスの簡略化が図られている。
ここでは、P形不純物層6と5とが同一プロセスによっ
て形成されたものであるが、6の不純物層は2のn形不
純物領域よりも高濃度のn形不純物領域15中に形成さ
れているため、その深さが5の不純物層の深さよりも浅
くなる。
て形成されたものであるが、6の不純物層は2のn形不
純物領域よりも高濃度のn形不純物領域15中に形成さ
れているため、その深さが5の不純物層の深さよりも浅
くなる。
この構造においては、15の不純物領域の深さが3μm
、表面濃度が2 X 10 I″cm−’、6の不純物
層の深さが2.5 μm、5の不純物層の深さが3.2
μmであった。基板その他の条件は実施例4と同一であ
る。
、表面濃度が2 X 10 I″cm−’、6の不純物
層の深さが2.5 μm、5の不純物層の深さが3.2
μmであった。基板その他の条件は実施例4と同一であ
る。
以上の構造で得られたMOSTの特性は、チップサイズ
51角で耐圧が550■、オン抵抗0.4Ωであった。
51角で耐圧が550■、オン抵抗0.4Ωであった。
これに対して、上記n形不純物領域のない従来構造のも
のは、オン抵抗が0.6Ωであった。
のは、オン抵抗が0.6Ωであった。
以上説明したところから明らかなように、本発明によれ
ば、MOSTの耐圧が維持されたままでオン抵抗の低減
が30〜80%図れるので、性能向上の効果がある。
ば、MOSTの耐圧が維持されたままでオン抵抗の低減
が30〜80%図れるので、性能向上の効果がある。
第1図は本発明のMOSTの断面図、第2図は本発明の
効果を示す特性図、第3図、第4図、第5図、第6図は
本発明の他の実施例を示すMOSTの断面図である。 1・・・n形シリコン基板、2・・・n形低濃度不純物
層、3・・・ゲート絶縁膜、4・・・多結晶シリコンゲ
ート膜、5・・・p形高濃度不純物層、6・・・p形不
純物層、7・・・n形ソース、8,9・・・電極、10
・・・絶縁膜、13・・・P形不純物層、14・・・p
形シリコン基板。 第 2 図 り良〔μm〕
効果を示す特性図、第3図、第4図、第5図、第6図は
本発明の他の実施例を示すMOSTの断面図である。 1・・・n形シリコン基板、2・・・n形低濃度不純物
層、3・・・ゲート絶縁膜、4・・・多結晶シリコンゲ
ート膜、5・・・p形高濃度不純物層、6・・・p形不
純物層、7・・・n形ソース、8,9・・・電極、10
・・・絶縁膜、13・・・P形不純物層、14・・・p
形シリコン基板。 第 2 図 り良〔μm〕
Claims (1)
- 1、第1導電形の半導体基体をドレインとし、該半導体
基体の表面領域に設けられた第2導電形の第1不純物層
と第2不純物層を有し、該第2不純物層中に設けられた
第1導電形の不純物層をソースとし、ソース・ドレイン
間の第2不純物層上に絶縁膜を介して設けられたゲート
電極を有するトランジスタと、上記ソースに電気的に接
続された上記第1不純物層とを有する構造において、該
第1不純物層が上記第2不純物層を取り囲んで設けられ
、かつ該第1不純物層の深さが上記第2不純物層の深さ
より大なることを特徴とする絶縁ゲート形トランジスタ
62、上記第1不純物層を取り囲んで形成された第2導
電形の1領域または複数個の電界強度緩和のための領域
を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
絶縁ゲート形トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59104530A JPS60249367A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 絶縁ゲ−ト形トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59104530A JPS60249367A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 絶縁ゲ−ト形トランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60249367A true JPS60249367A (ja) | 1985-12-10 |
Family
ID=14383046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59104530A Pending JPS60249367A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 絶縁ゲ−ト形トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60249367A (ja) |
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