JPS62163372A - 電界効果型半導体装置 - Google Patents

電界効果型半導体装置

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JPS62163372A
JPS62163372A JP61004260A JP426086A JPS62163372A JP S62163372 A JPS62163372 A JP S62163372A JP 61004260 A JP61004260 A JP 61004260A JP 426086 A JP426086 A JP 426086A JP S62163372 A JPS62163372 A JP S62163372A
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JP
Japan
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conductivity type
impurity concentration
high impurity
opposite conductivity
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JP61004260A
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Takeyuki Suzuki
健之 鈴木
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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    • 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
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    • H01L29/0692Surface layout
    • H01L29/0696Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体基板の一面にソース電極ならびにゲート
電極を設け、その他面にドレイン電極をもつMOSFE
Tに関し、特にそのオン抵抗を低減し更に安定性ならび
に信頼性を向上するものである。
〔発明の技術的背景〕
従来から二重拡散型絶縁ゲートMO5FETが知られて
おり、2千個以上のこの素子をシリコン基板にモノリシ
ックに集積した装置も商品化され実用に供されている。
この半導体装置は第3図に示すように厚さ200μm程
度のN“シリコン基板(20)の−面に低濃度の同一導
電型エピタキシャル層(21)を厚さ10〜40μmを
堆積し、他面にはドレイン電極(22)を設置する。内
国では、この厚さ関係を考慮せずエビ層に形成する領域
を示すため大きく示した。
このN−形エピタキシャルr (21)の表面にはソー
ス領域ならびにゲート層(23)を形成するが、その製
造に当ってはソース電極を設置する位置にP形不純物を
イオン注入してピ領域(32)を選択的に形成後、チャ
ンネル領域となる位置にゲート酸化膜(24)ならびに
多結晶珪素層(25)を被覆後これをマスクとして自己
整合的にN−形ベース領域(26)ならびにソース領域
として機能するN+形の多角形環状領域(27)即ちユ
ニントセルを2千個以上同時に設置する。この結果得ら
れる接合端はN−エピタキシャル層及びベース領域に露
出していわゆるプレーナ構造とする。
この接合端は、ゲート酸化膜(24)によって保護され
、しかもN+形のソース領域(27)に隣接連続するベ
ース領域(26)はN−形に維持されvth値を制御す
る役目を果す。尚ソース領域として機能する多角形環状
領域(27)ならびにそれに囲まれたビ領域(32)に
は導電性金属AIを堆積してソース電極(28)を設け
るが、これとの電気的短絡を防ぐため多結晶珪素層(2
3)を層間絶縁層(29)によって覆う。
ところで第3図にゲート電極が明示されていないのは、
第4図に示した多角形環状領域をA−A線で切断した断
面図を例示した為であり、この第3図以外の場所にコン
タクトを設けて形成するのは言うまでもない。
尚、この半導体装置ではゲート電極に印加されるゲート
電圧によってゲート絶縁膜下のチャンネル領域の表面電
荷状態を変化させて電流制御を実施する。
〔背景技術の問題点〕
第5図a ”−Cは3種類の形状をもった多角形環状領
域(27)と多結晶珪素(23)の関係を示す上面図で
あり、それぞれの角部(30)に問題点がある。
と言うのはこの多角形環状領域は一定の面積をもつ半導
体チップにできるだけ多く形成して集積度を向上するた
めに採用した手段であり、円形の環状領域は集積度向上
にとって不利となるために見送られている。
更に、この電界効果型半導体装置のソース領域はN−形
半導体層にP−ベース領域を設け、ここにN+形多角形
環状領域を設置し、N−P−領域ならびにP−N++域
間に形成するPN接合端は各領域表面に露出するプレー
ナ構造とし、それらの接合端はゲート酸化膜と多結晶珪
素層の積9層構造によって覆われており、このP−形ベ
ース領域がvth制御を受持ち、ソース電極が設置され
る多角形環状領域内のベース領域不純物濃度はオーミッ
ク接合が得られる程度に高めている。しかし、これらの
接合を造るP−形ソース領域ならびにベース領域は、製
造過程での熱負荷により横方向へも伸びるが、第5図に
示すように多角形環状領域(27)の角部(30)では
他の直線部分のそれより短かくなり、多結晶珪素間との
電子及びホールの授受が他の所と不均一となることが判
明した。即ち、この角部でのチャンネル長は他の直線部
分より短かくなりパンチスルーやショートチャンネル等
の問題点が起る。
かと言って、他の直線部分を長大にすると集積度が低下
するし、この部分でのオン抵抗に対して最適値以上のチ
ャンネル長となり、更にベース領域のxj (深さ)も
増すためにN−半導体層ひいてはトレイン領域の抵抗も
大きくなる。
更に又、角部でのしきい値電圧は他の直線部より小さく
なることは避けられず、とすると温度依存性にあっては
高温でvthが小となり不安定性が高められる傾向を生
じ、半導体装置としての不安定性ならびに信頼性という
欠点を生じる。
〔発明の目的〕
本発明は上記難点を克服した新規な電界効果型半導体装
置を提供するもので、特にオン抵抗低減ならびに信頼性
を向上する。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために1本発明に係る電界効果型半
導体装置では第1図に示したソース領域として動作する
多角形環状領域の角部にP+形領領域連続して設け、事
実上この部分をFET動作領域として利用しないことに
よって環状領域の抵抗を最小とするほかにベース領域の
深さをも最適化させてドレイン領域の抵抗を低くして小
さいオン抵抗ならびに素子の安定性を図った。
〔発明の実施例〕
本発明を第1図乃至第3図により詳述する。尚断面構造
は第4図とほぼ同様なのでこれを援用するが、重複する
部分もあるが同番号により、詳細に説明する。背景技術
欄でも触れたように、この第4図におけるN+シリコン
半導体基板ならびにN−形エピタキシャル層は形式的に
作図したもので、実際の厚さは図面と逆の関係となる。
不純物としてsbを101gatoms/cc程度含有
し厚さ200μm程度のN+形シリコン半心体基板(2
0)を用意し、ここにsbを101014−15ato
/ CC含有する厚さ10乃至40μmのN−形エピタ
キシャル層(21)を堆積する。
このエピタキシャル層の形成は必要不可欠な条件でなく
、即ち公知のシリコン基板の接合技術が採用可能である
。これは公知技術であるので概略を述べると、前述の不
純物及びその濃度を持ったシリコン半導体基板を準備し
、その被接合面を鏡面研磨して表面粗さ500℃以下に
する。この場合その表面状態によってはI+20 + 
1+2So4→HF→稀HFによる前処理工程を引続い
て行って脱脂ならびにシリコン基板表面に被着するステ
ィンフィルムを除去する。次に、このシリコン基板鏡面
を清浄な水で数分程度水洗し、室温下でスピンナ処理の
ような脱水処理を実施する。この処理工程ではシリコン
基板鏡面に吸着していると想定される水分はそのまま残
し、過剰な水分を除去し、吸着水分が殆んど揮散する1
00°C以上の加熱、X燥は避ける。
この処理を経たシリコン基板鏡面を例えばクラス1以下
の清浄な雰囲気な(大気に限らす11□又は酸化雰囲気
も可)に設置後、この鏡面間に異物が実質的に存在しな
い状態で相互に密着して一体化する。この複合半導体基
板を200’C好ましくは1000℃〜1200℃加熱
処理して接合強度を増すことも可能である。この複合半
導体基板では雨中導体基板の境目にバルク(Vulk)
組織と異なるそれが存在し、金相掌上のグレインバウン
ダリ (GrainBoundory)が形成されると
想定されこれを接合層と今後記載する。
このように同一導電型をもちかつ濃度差のある半導体基
板の積層構造ではこれに加えられる熱負荷に応じてその
境界が変動する事態を招来する。
よって、この接合層は同一導電型を示し、かつ濃度差を
もち、互に隣接する半導体基板の境界を画然と区分する
ことだけを意味するものでなく、前述の変動状態をも包
含する。
このような接合技術によって得られる複合半導体基板を
包含する本発明では前記エピタキシャル層をN−形半導
体層基板、正確には一導電型半導体基板と記載する。
次にソース電極の形成予定位置であり、その多角形環状
領域内にP+領域をイオン注入及びアニール工程によっ
て第3図に示すように形成する。この条件としてはBを
5 X 101’ am−2以上打込むが。
この工程時には多角形環状領域の角部(30)形成予定
位置(31)にも同様に形成してこれらの濃度を10”
−”atoms/ccとする。引続いて、ゲート領域(
23)工程に移行する。即ち、−導電型のN−形シリコ
ン半導体基板(21)の表面に厚さ1000人程度0珪
素酸化膜(24)を設けてから、多結晶珪素層(25)
を約5000人堆積後パターニングする。
この溶除に当っては前述のP+領域(32)周囲に形成
が予定されるソース領域用の場所を公知のフォトリソグ
ラフィ法によって開孔し、ここにはBを表面濃度101
017ato/cc程度導入してP−形ベース領域(2
6)を選択的に形成後、更にソース領域(27)として
機能する多角形環状領域をこのベース領域に表面濃度約
10”atoms/ccにP及びAsを導入して設ける
。これらの工程は多結晶珪素層(23)をマスクとした
自己整合法により、又不純物の導入は拡散法もしくはイ
オン注入法が適用可能である。
前述のソース領域(27)である多角形環状領域のパタ
ーニングも公知のフォトリソグラフィ法によって得られ
る。更に多結晶珪素層(23)には、CVI)法によっ
て厚さ1.5μm程度の珪素酸化物を堆積することによ
って層間絶縁物層(29)を設け、ソース領域(27)
及びこれに連続する上領域にはソース電極(28)とし
て導電性金属AIを堆積して完成する。
話は前後するが、特許請求の範囲ならびに今後の記載で
は上領域(32)を反対導+・を型の高不純物、濃度の
第1領域、多角形環状領域(27)の角部(30)に連
続して形成する上領域(旧)を第2の反対導電型高不純
物濃度領域とし、このソース領域(27)を第1の一導
電型高不純物濃度領域そして第2の一導電型高不純物濃
度領域は、−導電型の半導体Jl(板の地表面に設ける
半導体基板(20)とする。
〔発明の効果〕
本発明に係る電界効果型半導体装置では、第1の一導′
1a型高不純物濃度領域(ソース領域)の角部に、第2
の反対導電型高不純物濃度領域(30)を連続して形成
している。この状態を第1図上面図で示し、これをD−
D’及びE−E’で切断した断面図第2図(a)(b)
に示したが、この反対導電型高不純物濃度領域(30)
の設置によってこの部分をFET動作領域として使用し
ていないので、これ以外の直線部を最小としてFET動
作時の抵抗を最小とし、更にベース領域の深さも最小に
制御可能となってドレイン領域の抵抗も小さくできた。
従って半導体装置としてのオン抵抗も低減した。更に、
本発明によればFET動作領域としては単一の導電型領
域だけを使用するのでvthの変動も抑制され、素子と
しての安定性ならびに信頼性が向上する。
尚実施例ではNチャンネルで説明したがPチャンネルに
も適用可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る装置の要部を示す上面図、第2図
(8)(b)は第1図をDD’線及びEE’線で切断し
た部分的な断面図、第3図は従来例を示す断面図、第4
図はその要部を模型的に示す断面図、第5図も第4図の
動作を示す模型図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導電型半導体基板の一方表面に端部を露出する反対導
    電型領域を選択的に設け、この反対導電型領域表面に端
    部を露出する第1の一導電型高不純物濃度の多角形環状
    領域を形成し、この領域内に位置する前記反対導電型領
    域を高濃度の第1領域とし、前記半導体基板の一方表面
    部分、前記反対導電型領域端部及び前記多角形環状領域
    端部を被覆する絶縁物層を設け、この絶縁物層に積層す
    る多結晶珪素層を形成し、この多結晶珪素層を覆う層間
    絶縁物層を設け、前記第1の高不純物濃度反対導電型領
    域表面ならびに多角形環状領域に隣接する導電性金属層
    を設け、前記半導体基板の他方表面に設ける第2の一導
    電型高不純物濃度領域を具備し、前記多角形環状領域の
    角部に連続する第2の反対導電型高不純物濃度領域を設
    置することを特徴とする電界効果型半導体装置。
JP61004260A 1986-01-14 1986-01-14 電界効果型半導体装置 Pending JPS62163372A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0254969A (ja) * 1988-08-19 1990-02-23 Fuji Electric Co Ltd Mos型半導体装置
US5304832A (en) * 1992-03-09 1994-04-19 Nec Corporation Vertical power field effect transistor having base region inwardly projecting from corners thereof into source region
US5321295A (en) * 1989-04-28 1994-06-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Insulated gate bipolar transistor and method of fabricating the same
US5331192A (en) * 1989-06-15 1994-07-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device

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