JPS6243549B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6243549B2
JPS6243549B2 JP11418479A JP11418479A JPS6243549B2 JP S6243549 B2 JPS6243549 B2 JP S6243549B2 JP 11418479 A JP11418479 A JP 11418479A JP 11418479 A JP11418479 A JP 11418479A JP S6243549 B2 JPS6243549 B2 JP S6243549B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
drain
impurity
field effect
insulated gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP11418479A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5638867A (en
Inventor
Takeaki Okabe
Shikayuki Ochi
Isao Yoshida
Minoru Nagata
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11418479A priority Critical patent/JPS5638867A/ja
Publication of JPS5638867A publication Critical patent/JPS5638867A/ja
Publication of JPS6243549B2 publication Critical patent/JPS6243549B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7833Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's
    • H01L29/7835Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's with asymmetrical source and drain regions, e.g. lateral high-voltage MISFETs with drain offset region, extended drain MISFETs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の利用分野 本発明は、絶縁ゲート形電界効果トランジスタ
に関している。さらに詳しくは、本発明は高耐
圧、すなわち高ドレイン耐圧の絶縁ゲート形電界
効果トランジスタに関するものである。
(2) 従来技術 絶縁ゲート形電界効果トランジスタ(以下、
MISFETと略称)は、高集積密度、低消費電力
デバイスとして、これまで主にデジタル用IC,
LSIの構成要素として発展してきた。そのため
MISFETの特性向上の開発は、主として高集積
密度、低消費電力化、さらに高速化が中心に進め
られ、高耐圧化、高出力化に関しては十充分な改
良がなされていない。
ところで、MISFET単体としての性能上の主
な特長は、高入力インピーダンス、自乗特性、電
流の負の温度系数を有している点にある。これ等
の特長は、MISFETのアナログ回路への応用に
おいてより発揮できるものである。アナログ回路
に適用する場合、MISFETの高耐圧化、高出力
化が重要な問題点である。
高耐圧MISFETとしては、第1図に示す素子
構造が知られている(D・M・Eib and H.G.
Dill:IEDM21―4(1971))。
第1図の素子は、オフセツトゲート構造とイオ
ン打込み技術を用いて高耐圧化を実現した。
MISFETである。第1図において、Nチヤンネ
ル形を例にとつて説明すれば、11はP形半導体
基板(不純物濃度1014〜1016cm-3)、12および1
3はそれぞれ高濃度N形不純物領域からなるソー
ス、およびドレイン領域(不純物濃度1018〜1021
cm-3)、15はゲート電極、16および17はそ
れぞれソース電極およびドレイン電極、18はゲ
ート絶縁膜である。14はゲート電極15のドレ
イン13側の端部における電界の集中を緩和し、
ドレイン耐圧を高め素子の高耐圧化を実現するた
めに、ドレイン13からゲート電極15の端部ま
で延びて形成されたN形の低不純物濃度層、すな
わち抵抗層である(例えば不純物濃度1.5〜2.5×
1012/cm2)。この素子構造により、従来たかだか
数+Vと低いMISFETの耐圧(ドレイン耐圧に
よつて決つていた)を数百Vと十倍以上高めるこ
とができた。
しかしながら、第1図の素子構造により、
300Vクラスの高耐圧MISFETを実現できたが、
スイツチング・レギユレータ等に用い得るパワー
MISFETとしては、まだ十分な高耐圧素子とは
なつていない。産業上の利用価値の高い高耐圧
MISFETとしては、400〜600V以上の高耐圧化を
達成する必要があるが、第1図の素子構造のまま
では、これ程の高耐圧化を実現することはできな
い。
(3) 発明の目的 本発明は、第1図に示した従来の高耐圧
MISFETの構造をベースにした上で、さらに改
良を加えることにより、400〜600V、又はそれ以
上の耐圧を有するMISFETを実現することを目
的とするものである。
(4) 発明の総括説明 MISFETのドレイン耐圧は、ゲート電極端付
近の半導体基体内部の電界集中により制限される
とともに、ドレイン領域と半導体基体間のPN接
合耐圧によつても制限を受ける。前者は第1図の
素子構造により解決され、300V程度の高耐圧
MISFETが実現できる。本発明は、さらに、後
者のドレイン領域と半導体基体間のPN接合耐圧
を改善することにより、500V程度もしくはそれ
以上の高耐圧MISFETを実現するものである。
かかる目的を達成するため、本発明の
MISFETにおいては、第1図のMISFETにおい
て、抵抗層14中のドレイン領域13の近傍に、
ドレイン領域と同一導電形で、抵抗層14よりも
不純物濃度の高い、好ましくはドレイン領域と同
程度の不純物濃度で、抵抗層14よりも深い不純
物領域を設けることを骨子とする。
さらに、本発明のMISFETにおいては、抵抗
層14によつてドレイン領域13を囲むととも
に、該抵抗層中にドレイン領域に近接して設けら
れたドレインと同一導電形の上記不純物領域によ
つてドレイン領域をとり囲む構造をとることによ
つて、ドレイン耐圧を一層向上させることができ
る。
(5) 実施例 以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。
第2図、第3図は本発明の高耐圧MISFETの
実施例を説明するための図面で、第2図は部分平
面図、第3図は部分断面構造図である。第2図、
第3図において、1はN形半導体基板、2はP形
ソース領域、3はP形ドレイン領域、5はP形低
不純物濃度領域、6はゲート電極、7,8は各々
ソース電極、ドレイン電極、9は絶縁膜、9′は
ゲート絶縁膜である。ここでP形ドレイン3とN
形基板1で形成されるPN接合の耐圧は、領域3
の先端A部の曲率により決まり、その値は平面状
PN接合耐圧の値よりも低くなつている。そこで
第2図、第3図に示すように、P形不純物領域4
を形成し、領域3と領域4間の距離Lを適当に設
計すれば、領域3の先端部Aの電界集中を緩和す
ることができる。つまりドレインに高電圧が印加
された状態において、領域3および領域4から延
びる空乏層が互いに交わるように距離Lを設定す
れば、領域3の先端A部での降伏は防ぐことが出
来、従つて高耐圧化が達成される。ここで距離L
の目安として(1)式を示す。
L〓2{2εs/qN・VA}〓 (1) εs:半導体の誘電率 NB:半導体基板不純物濃度 q:電気量 VA:領域4が無い従来構造におけるA部の降
伏電圧 例えば、第2,3図のPチヤンネルMISFET
で、基板1の不純物濃度NB=5×1014cm-3、ソ
ース・ドレイン領域2,3の不純物濃度NA=1
×1019cm-3、深さ10μm、低不純物濃度層5の不
純物濃度NAL=2×1016cm-3、深さ0.5μm、長さ
40μm、チヤンネル長10μmの時VA=380Vであ
り、領域4の深さを10μm、不純物濃度を1×
1019cm-3として、距離L=14μm、幅l=24μm
としたとき、ドレイン耐圧500Vが得られた。も
ちろん、本発明で述べた領域4が無い場合の
MISFETのドレイン耐圧は380Vで、本発明によ
つて30%以上の耐圧改善が可能となつた。第2,
3図の実施例では、領域4は、ドレイン領域3を
囲む様に環状に1ケだけ設けたが、これを2重、
3重と増していけば、さらにドレイン耐圧が改善
されることも確認されている。
第4図は、本発明の他の実施例を説明するため
の図である。高耐圧、大電流MISFETでは、ゲ
ート周辺長を大きくするため、第4図に示すよう
なインターデイジタル形構造が採用される。第4
図において、ドレイン領域3は、3′のように長
方形の張出し部分があり、その幅Cも狭くなつて
いる。このようなパターン形状を有する領域3′
を不純物の熱拡散などで形成すると、先端部Bの
形状の為、B部の電界集中が著しく、耐圧劣化の
原因となる。不純物の拡散深さが浅い場合、ある
いは幅Cが狭い程、この影響は著しい。そこで第
4図に示すように、領域3′と同一導電形の領域
4′を形成すれば、B部の電界集中を緩和し、耐圧
を改善することが可能である。領域3′と領域
4′との距離Lは、前実施例と同様に(1)式で与え
られる。本実施例においても、N形Si基板1の不
純物濃度NB=5×1014cm-3、P形領域3′の不純
物濃度NA=1×1014cm-3、幅C=14μm、深さ
10μmの第4図に示したMISFETの時、VA
340Vであり、領域4′の不純物濃度1×1019cm
-3、深さ10μmでL=10μm、l=24μmのと
き、ドレイン耐圧420Vが得られた。
以上述べたように、本発明は高耐圧MISFET
のドレイン、基板間耐圧の改善に利用できる。
以下、本発明の高耐圧MISFETの製造方法を
Nチヤンネル素子を例にとり示す。
第5図Aに示す様に、P形シリコン基板1に
130nm厚の酸化膜(SiO2等)9を形成し、その上
にポリシリコン膜を450nmの厚さに形成する。こ
のままではポリシリコン層の抵抗は高いので、表
面からりんイオンを2×1014ケ/cm2打込んで、約
1000℃×30分間のアニールを行う。次にゲート電
極となるべき部分のポリシリコン6を残して、他
をエツチングで除去する。この状態を第5図Aに
示す。次に高耐圧化の為のN形低不純物濃度層を
形成する為、りんイオンを酸化膜9を通して打込
み、N-形領域5を形成する。この時の加速電圧
は130keVで、打込まれたイオンドーズは2×
1012ケ/cm2である。次に高温(650℃)にて、
CVD(Chemical Vapor Deposition)法により
SiO2膜を800nmの厚さに形成し、拡散のマスクと
なるべき場所10を残して、他のSiO2膜を除去す
る。(第5図B)。次に、不純物源をPOCl3とする
通常の熱拡散法によつて、2.5μmの深さに不純
物濃度1×1020cm-3のN形領域2,3,4を形成
する(第5図C)。領域2はソース、領域3はド
レイン、領域4はソース・ドレイン間の島領域と
して働く。次にSiO2膜10を除去し、再びりん
を含んだSiO2膜を800nmの厚さに形成し、ソース
とドレインのコンタクト部分の窓あけをし、Al
電極を形成する。これらの工程は通常の半導体デ
バイスと何ら異なる点はない。こうして得られた
素子の断面構造は、第3図と同じとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMISFETの構造を示す断面
図、第2図は本発明のMISFETの第1の実施例
の素子を示す部分平面図、第3図は本発明の
MISFETの第1の実施例の素子を示す部分断面
図、第4図は本発明のMISFETの第2の実施例
の素子を示す部分平面図、第5図は本発明の
MISFETの製造工程の一例を示す素子断面図で
ある。 1……半導体基板、2……ソース領域、3……
ドレイン領域、4……ドレイン領域と同一導電形
の不純物領域、5……低不純物濃度領域(抵抗
層)、6……ゲート電極、7……ソース電極、8
……ドレイン電極、9……絶縁膜、9′……ゲー
ト絶縁膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電形の半導体基体に互いに離れて形成
    された第2導電形のソース、ドレイン領域と、該
    ソース、ドレイン領域間の前記半導体基体表面上
    の前記ドレイン領域から離れた位置に絶縁膜を介
    して設けられたゲート電極と、前記ドレイン領域
    から前記ゲート電極下のチヤンネル領域に到達す
    る第2導電形の低不純物層とを有する絶縁ゲート
    形電界効果トランジスタにおいて、前記ドレイン
    領域に近接して前記低不純物層内に、前記低不純
    物層の不純物濃度より高く、前記低不純物層より
    深い第2導電形の不純物領域を設けてなることを
    特徴とする絶縁ゲート形電界効果トランジスタ。 2 前記基体の半導体の誘電率をεs、前記基体
    の不純物濃度をN、電気量をq、ドレイン接合の
    実質降伏電圧をVAとしたとき、前記不純物領域
    と前記ドレイン領域との距離Lは、 L2{2εs/qN・VA}〓 であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の絶縁ゲート形電界効果トランジスタ。 3 前記ドレイン領域は前記ソース領域に囲まれ
    てなり、前記低不純物層、前記不純物領域も前記
    ドレイン領域の全周を囲む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電界効果ト
    ランジスタ。 4 前記不純物領域は前記ドレイン領域の一部に
    対向して設けられた島状領域であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の絶縁ゲート形電
    界効果トランジスタ。 5 前記不純物領域は前記ドレイン領域と同程度
    の不純物濃度、深さ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電界効果
    トランジスタ。
JP11418479A 1979-09-07 1979-09-07 Insulated gate type field effect transistor Granted JPS5638867A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11418479A JPS5638867A (en) 1979-09-07 1979-09-07 Insulated gate type field effect transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11418479A JPS5638867A (en) 1979-09-07 1979-09-07 Insulated gate type field effect transistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5638867A JPS5638867A (en) 1981-04-14
JPS6243549B2 true JPS6243549B2 (ja) 1987-09-14

Family

ID=14631293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11418479A Granted JPS5638867A (en) 1979-09-07 1979-09-07 Insulated gate type field effect transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5638867A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0595443U (ja) * 1992-05-29 1993-12-27 五光商事株式会社 台所用品収納装置

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4794436A (en) * 1986-11-10 1988-12-27 Siliconix Incorporated High voltage drifted-drain MOS transistor
US5040045A (en) * 1990-05-17 1991-08-13 U.S. Philips Corporation High voltage MOS transistor having shielded crossover path for a high voltage connection bus
US5258636A (en) * 1991-12-12 1993-11-02 Power Integrations, Inc. Narrow radius tips for high voltage semiconductor devices with interdigitated source and drain electrodes
JP3203858B2 (ja) * 1993-02-15 2001-08-27 富士電機株式会社 高耐圧mis電界効果トランジスタ
US6639277B2 (en) 1996-11-05 2003-10-28 Power Integrations, Inc. High-voltage transistor with multi-layer conduction region
US6168983B1 (en) 1996-11-05 2001-01-02 Power Integrations, Inc. Method of making a high-voltage transistor with multiple lateral conduction layers
US6207994B1 (en) 1996-11-05 2001-03-27 Power Integrations, Inc. High-voltage transistor with multi-layer conduction region
US6509220B2 (en) 2000-11-27 2003-01-21 Power Integrations, Inc. Method of fabricating a high-voltage transistor
US6768171B2 (en) 2000-11-27 2004-07-27 Power Integrations, Inc. High-voltage transistor with JFET conduction channels
US6424007B1 (en) 2001-01-24 2002-07-23 Power Integrations, Inc. High-voltage transistor with buried conduction layer
US6635544B2 (en) 2001-09-07 2003-10-21 Power Intergrations, Inc. Method of fabricating a high-voltage transistor with a multi-layered extended drain structure
US6555873B2 (en) 2001-09-07 2003-04-29 Power Integrations, Inc. High-voltage lateral transistor with a multi-layered extended drain structure
US6573558B2 (en) 2001-09-07 2003-06-03 Power Integrations, Inc. High-voltage vertical transistor with a multi-layered extended drain structure
US6555883B1 (en) 2001-10-29 2003-04-29 Power Integrations, Inc. Lateral power MOSFET for high switching speeds
US7595523B2 (en) 2007-02-16 2009-09-29 Power Integrations, Inc. Gate pullback at ends of high-voltage vertical transistor structure
US9660053B2 (en) 2013-07-12 2017-05-23 Power Integrations, Inc. High-voltage field-effect transistor having multiple implanted layers
US10325988B2 (en) 2013-12-13 2019-06-18 Power Integrations, Inc. Vertical transistor device structure with cylindrically-shaped field plates

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0595443U (ja) * 1992-05-29 1993-12-27 五光商事株式会社 台所用品収納装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5638867A (en) 1981-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3746302B2 (ja) Soi型高電圧薄膜トランジスタ及びその製造方法
JP2585331B2 (ja) 高耐圧プレーナ素子
JPS6243549B2 (ja)
JP5540026B2 (ja) 高耐圧トランジスタ及びその製造方法
JPH02144969A (ja) 絶縁体基板上の半導体層に形成されたmos型電界効果トランジスタ
JPH09213939A (ja) 半導体装置
JP3354127B2 (ja) 高電圧素子及びその製造方法
CN112133758B (zh) 功率半导体器件及制造方法
KR920009751B1 (ko) 필드플레이트를 갖춘 반도체 장치 및 그 제조방법
JPS62262462A (ja) 半導体装置
JPS62229880A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH01264265A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPS6146990B2 (ja)
JPH11191624A (ja) 高電圧電力素子の製造方法
JPH0644605B2 (ja) 高耐圧mos電界効界半導体装置の製造方法
KR940004258B1 (ko) 소이구조의 반도체 소자 제조방법
JPH06151842A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3064002B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6254959A (ja) Mis型半導体装置の製造方法
JP3297102B2 (ja) Mosfetの製造方法
JPS59175161A (ja) 絶縁ゲ−ト半導体装置とその製造方法
JPS6252470B2 (ja)
JPH0714005B2 (ja) 半導体装置
JPH11330268A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPS59197174A (ja) Mis型半導体装置