JPS62150769A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS62150769A JPS62150769A JP60291399A JP29139985A JPS62150769A JP S62150769 A JPS62150769 A JP S62150769A JP 60291399 A JP60291399 A JP 60291399A JP 29139985 A JP29139985 A JP 29139985A JP S62150769 A JPS62150769 A JP S62150769A
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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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- 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
- H01L29/08—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 with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- 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
- H01L29/10—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 with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
-
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- 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
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は電力用スイッチング素子として用いる電導度変
調型の半導体装置に関する。
調型の半導体装置に関する。
近年、電力用スイッチング素子として、絶縁ゲート型ト
ランジスタ、または電導度変調型ＭＯ５ＦＥＴなどと呼
ばれる素子が注目されている。
ランジスタ、または電導度変調型ＭＯ５ＦＥＴなどと呼
ばれる素子が注目されている。
この素子の基本構成を第２図に示す。この構造は、縦型
Ｄ Ｍ ＯＳといわれるパワーＭ ＯＳ Ｆ Ｅ Ｔの
ドレイン領域となるｎ゛層をｐ゛層に置き換えたものと
いうことができる。
Ｄ Ｍ ＯＳといわれるパワーＭ ＯＳ Ｆ Ｅ Ｔの
ドレイン領域となるｎ゛層をｐ゛層に置き換えたものと
いうことができる。
即ち、ｐ゛基板１（第１領域）の上に低不純物濃度のｎ
”層２を形成し、このｎ一層２の表面部に選択的に９層
３を、さらにこの９層３の表面部に選択的にｎ″暦４形
成し、９層３のｎ−５２とｎ゛層４挟まれた表面領域を
チャネル領域としてこの上にゲート絶ｉｔ膜５を介して
ゲート電極６を形成する。さらに、ｐ［３とｎ°層４に
またがるようにソース電極７を形成し、ドレイン電極８
を形成する。この素子の動作を以下説明する。
”層２を形成し、このｎ一層２の表面部に選択的に９層
３を、さらにこの９層３の表面部に選択的にｎ″暦４形
成し、９層３のｎ−５２とｎ゛層４挟まれた表面領域を
チャネル領域としてこの上にゲート絶ｉｔ膜５を介して
ゲート電極６を形成する。さらに、ｐ［３とｎ°層４に
またがるようにソース電極７を形成し、ドレイン電極８
を形成する。この素子の動作を以下説明する。
ソース電極７をアースし、ゲート電極６およびドレイン
電極８に正の電圧を加えると、ゲート電極６の直下の９
層３の表面部が反転してｎ型のチャ不ルができるために
、電流が流れる。このときにドレイン側ｐ°層１からｎ
一層２に少数キャリアの注入が起こることで電導度変調
の効果により、ｎ一層２の領域の抵抗を低くする。この
素子はオン状態で、このように低いオン抵抗を提供する
が、反面その構造から寄生サイリスク構造に基づくラッ
チングという現象が大きな欠点となっている。
電極８に正の電圧を加えると、ゲート電極６の直下の９
層３の表面部が反転してｎ型のチャ不ルができるために
、電流が流れる。このときにドレイン側ｐ°層１からｎ
一層２に少数キャリアの注入が起こることで電導度変調
の効果により、ｎ一層２の領域の抵抗を低くする。この
素子はオン状態で、このように低いオン抵抗を提供する
が、反面その構造から寄生サイリスク構造に基づくラッ
チングという現象が大きな欠点となっている。
次にラッチング現象について説明する。
第３図にこの素子の等価回路を示す。この素子中には２
つの寄生トランジスタＴｒ、、 Ｔｒ、が存在する。Ｔ
ｒ、、 Ｔｒ２によりできるサイリスクはＴｒ、の注入
効率α１とＴｒ２の注入効率α２の和がα１＋α２≧１
となったときにサイリスク機能によりラッチングしてし
まう。このように寄生のサイリスクがラッチングしてし
まうと、電流はチャネル領域以外の０層３の領域中を流
れるので、ゲート電圧による電流制御ができなくなる。
つの寄生トランジスタＴｒ、、 Ｔｒ、が存在する。Ｔ
ｒ、、 Ｔｒ２によりできるサイリスクはＴｒ、の注入
効率α１とＴｒ２の注入効率α２の和がα１＋α２≧１
となったときにサイリスク機能によりラッチングしてし
まう。このように寄生のサイリスクがラッチングしてし
まうと、電流はチャネル領域以外の０層３の領域中を流
れるので、ゲート電圧による電流制御ができなくなる。
このような現象を起きにくくするためには第３図に右け
る抵抗Ｒ６を小さくすることが有効である。すなわち抵
抗Ｒ１を下げることでα２を小さくでき、ラッチングし
にくい素子にすることが可能となる。そのためには、抵
抗Ｒ６は０層３の横方向に流れる電流の抵抗であるから
０層３を高不純物濃度にして抵抗を下げることが有効で
あるが、チャネル領域まで高不純物濃度にしてしまうと
ゲート閾１直電圧の上昇やオン抵抗の上昇などデメリッ
トも大きい。
る抵抗Ｒ６を小さくすることが有効である。すなわち抵
抗Ｒ１を下げることでα２を小さくでき、ラッチングし
にくい素子にすることが可能となる。そのためには、抵
抗Ｒ６は０層３の横方向に流れる電流の抵抗であるから
０層３を高不純物濃度にして抵抗を下げることが有効で
あるが、チャネル領域まで高不純物濃度にしてしまうと
ゲート閾１直電圧の上昇やオン抵抗の上昇などデメリッ
トも大きい。
これを解決する方法として第４図の絶縁ゲート型トラン
ジスタの断面図で示す構成のものが提案されている。こ
れによると、チャネル領域を覆わないようにｐ゛層１０
を０層３に重ねて形成することで、チャネル領域の不純
物濃度を上げることなく抵抗Ｒ１を低減することができ
る。しかし、この方法ではフォトエツチングの精度によ
って０層３とｐ″層１０との間隔が制限されてしまうの
で抵抗Ｒ６の低減には限界があった。
ジスタの断面図で示す構成のものが提案されている。こ
れによると、チャネル領域を覆わないようにｐ゛層１０
を０層３に重ねて形成することで、チャネル領域の不純
物濃度を上げることなく抵抗Ｒ１を低減することができ
る。しかし、この方法ではフォトエツチングの精度によ
って０層３とｐ″層１０との間隔が制限されてしまうの
で抵抗Ｒ６の低減には限界があった。
本発明は上記欠点を除去して、低いゲート閾値電圧と低
いオン電圧を維持しながら、十分に大きなラッチング電
流を可能にした電導度変調型の半導体装置を提供するこ
とを目的とする。
いオン電圧を維持しながら、十分に大きなラッチング電
流を可能にした電導度変調型の半導体装置を提供するこ
とを目的とする。
本発明は絶縁ゲート型トランジスタにおいて、０層３を
高不純物濃度にし、かつチャネル領域を低濃度にするこ
とにより、低いゲート閾値電圧と低いオン電圧を維持し
ながら、ラッチング電流を大きくしてゲート電圧により
電流制御能力を高めるものである。
高不純物濃度にし、かつチャネル領域を低濃度にするこ
とにより、低いゲート閾値電圧と低いオン電圧を維持し
ながら、ラッチング電流を大きくしてゲート電圧により
電流制御能力を高めるものである。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する
。
。
第１図、第５図は各々、本発明の半導体装置の異なる一
実施例の要部断面図であり、これを製造工程にそって説
明する。まず、第１図に示すようにｐ゛基板１に不純物
濃度がＩ ×１０”ｃｍ−’ ｎ一層２をイオン注入法
または気相成長法によって形成する。次にｎ一層２の表
面に１〜２μｍ厚程度で表面不純物濃度が８Ｘ１０１７
ｃｍ−３のｎ″層９イオン注入法または気相成長法によ
って形成する。次に選択拡散法によってドーズ■が３
ｘｌＱ”ａｔｏｍｓ／＋：ｆｆｌの条件でイオン注入し
５μ印程度の深さにドライブ拡散してρ゛層１１を形成
する。この段階で、チャネル領域がｐ型の導電型になり
、その表面不純物濃度を調べたところ２ ×１０１１０
ｌ７’程度であった。
実施例の要部断面図であり、これを製造工程にそって説
明する。まず、第１図に示すようにｐ゛基板１に不純物
濃度がＩ ×１０”ｃｍ−’ ｎ一層２をイオン注入法
または気相成長法によって形成する。次にｎ一層２の表
面に１〜２μｍ厚程度で表面不純物濃度が８Ｘ１０１７
ｃｍ−３のｎ″層９イオン注入法または気相成長法によ
って形成する。次に選択拡散法によってドーズ■が３
ｘｌＱ”ａｔｏｍｓ／＋：ｆｆｌの条件でイオン注入し
５μ印程度の深さにドライブ拡散してρ゛層１１を形成
する。この段階で、チャネル領域がｐ型の導電型になり
、その表面不純物濃度を調べたところ２ ×１０１１０
ｌ７’程度であった。
このような構成をとることでｎ゛層９不純物濃度と深さ
を変更すれば、チャネル領域の抵抗および深さを任意に
設定することが可能となる。
を変更すれば、チャネル領域の抵抗および深さを任意に
設定することが可能となる。
さらに、ｐ゛層１１の表面にｎ゛層４選択形成する。そ
してゲート絶縁膜５を形成し、ゲート絶縁膜５に選択的
に穴あけを行い、ｎ゛層４ｐ″層１１に共通のソース電
極６を形成し、ゲート絶縁膜５を介してゲート電極７を
形成する。最後にドレイン電極８を形成して完成する。
してゲート絶縁膜５を形成し、ゲート絶縁膜５に選択的
に穴あけを行い、ｎ゛層４ｐ″層１１に共通のソース電
極６を形成し、ゲート絶縁膜５を介してゲート電極７を
形成する。最後にドレイン電極８を形成して完成する。
第５図は、本発明の異なる実施例である。本実施例では
、ｐ“層１１のチャネル領域を覆わないようにｐ゛層ｌ
Ｏを選択的に形成している。これによってソース電極７
との接触部が低抵抗に維持できるために、オーミック接
触が良好になる。
、ｐ“層１１のチャネル領域を覆わないようにｐ゛層ｌ
Ｏを選択的に形成している。これによってソース電極７
との接触部が低抵抗に維持できるために、オーミック接
触が良好になる。
また、ｐ゛層ｌＯの深さをｐ゛層１１より深く設定する
ことで、オフ状態における電界集中を緩和てき、顔合り
耐圧の高い構造とすることができる。
ことで、オフ状態における電界集中を緩和てき、顔合り
耐圧の高い構造とすることができる。
本発明によれば、前述の２層３の抵抗Ｒｂを下げること
でラッチング電流の十分大きな素子をつくることができ
、ゲート電圧により制御できる電流の大きな素子とする
ことができる。
でラッチング電流の十分大きな素子をつくることができ
、ゲート電圧により制御できる電流の大きな素子とする
ことができる。
第１図は本発明の一実施例の電導度変調型絶縁ゲート型
トランジスタの要部断面図、第２図は従来の絶縁ゲート
型トランジスタの要部断面図、第３図は第２図のトラン
ジスタの等価回路図、第４図は従来の電導度変調型トラ
ンジスタの要部断面図、第５図は本発明の別の実施例を
示す図である。 １ｐ”基板（第１領域）、２ｎ一層（第２領域）、３９
層（第３領域）、４ｎ゛層（第４領域）、５ ゲート絶
縁膜、６ ゲート電極、７ ソース電極、８ ドレイン
電極、９−ｎ ’層、１ ｌｐ”層夷２図 糖３図 第５図 手続補正書（Ｏ力 昭和６１年４月３０日 特許庁−一灸一官 −宇−Ｒ喝１」廖−殿 （Δ１
、事件の表示 特願昭ｔｏ ２．〕／Ｘ３９９３、
補正をする者 １１４願人事件との関係 イ主 所 川、・−市川：、５、区＝１〕二「
、１田’−：Ｄ １号名 称 ｆ５２３）富士宣）、逮
株式会社住 所 川崎市川崎区［■辺新１１１１番
１号り、部上（こよりＪ）１勘１１する発明の数７、補
正の対象 虎記のＰ！羽のＨｕｍな工明の項補正の内容 １、明細書第３頁第１２行目に２ケ所「注入効率」とあ
るをそれぞれ「電流増幅率」と訂正する。
トランジスタの要部断面図、第２図は従来の絶縁ゲート
型トランジスタの要部断面図、第３図は第２図のトラン
ジスタの等価回路図、第４図は従来の電導度変調型トラ
ンジスタの要部断面図、第５図は本発明の別の実施例を
示す図である。 １ｐ”基板（第１領域）、２ｎ一層（第２領域）、３９
層（第３領域）、４ｎ゛層（第４領域）、５ ゲート絶
縁膜、６ ゲート電極、７ ソース電極、８ ドレイン
電極、９−ｎ ’層、１ ｌｐ”層夷２図 糖３図 第５図 手続補正書（Ｏ力 昭和６１年４月３０日 特許庁−一灸一官 −宇−Ｒ喝１」廖−殿 （Δ１
、事件の表示 特願昭ｔｏ ２．〕／Ｘ３９９３、
補正をする者 １１４願人事件との関係 イ主 所 川、・−市川：、５、区＝１〕二「
、１田’−：Ｄ １号名 称 ｆ５２３）富士宣）、逮
株式会社住 所 川崎市川崎区［■辺新１１１１番
１号り、部上（こよりＪ）１勘１１する発明の数７、補
正の対象 虎記のＰ！羽のＨｕｍな工明の項補正の内容 １、明細書第３頁第１２行目に２ケ所「注入効率」とあ
るをそれぞれ「電流増幅率」と訂正する。
Claims (1)
- 高不純物濃度で第１導電型の第１領域と、この領域上に
設けられた低不純物濃度で第２導電型の第２領域と、第
２領域表面部に選択的に形成された第１導電型の第３領
域と、第３領域表面部に選択的に形成された高不純物濃
度で第２導電型の第４領域を有し、前記第１領域表面に
ドレイン電極が形成され、前記第２領域と第４領域で挟
まれた第３領域表面近くをチャネル領域として、この上
に絶縁膜を介してゲート電極が形成され、前記第３領域
と第４領域表面に同時に接触するソース電極が形成され
た半導体装置において、チャネル領域の不純物濃度が第
３領域の他の部分よりも低濃度にされていることを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60291399A JPH07101737B2 (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60291399A JPH07101737B2 (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62150769A true JPS62150769A (ja) | 1987-07-04 |
| JPH07101737B2 JPH07101737B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=17768393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60291399A Expired - Fee Related JPH07101737B2 (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101737B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6477173A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Nec Corp | Vertical mosfet |
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| JPH01253966A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-11 | Nec Corp | 縦型電界効果トランジスタ |
| JPH01262668A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-19 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果型半導体装置 |
| US4902636A (en) * | 1988-01-18 | 1990-02-20 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Method for manufacturing a depletion type double-diffused metal-oxide semiconductor field effect transistor device |
| JPH02163974A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Mitsubishi Electric Corp | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタおよびその製造方法 |
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| WO1993012545A1 (en) * | 1991-12-09 | 1993-06-24 | Nippondenso Co. Ltd. | Vertical insulated gate semiconductor device and method for its manufacture |
| WO2005034246A1 (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-14 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 炭化ケイ素半導体装置 |
| WO2011093473A1 (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | 富士電機システムズ株式会社 | 半導体装置 |
Citations (1)
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| JPS58197771A (ja) * | 1982-04-05 | 1983-11-17 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 通電能力を改善した絶縁ゲ−ト整流器 |
-
1985
- 1985-12-24 JP JP60291399A patent/JPH07101737B2/ja not_active Expired - Fee Related
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