JP2015159299A - トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ200は、複数のゲート領域215間に配置された複数のメサを含む。各メサは、ドリフト領域230および本体領域225を含む。メサの幅240は、ゲート絶縁体領域220と本体領域225との間の界面における量子井戸寸法のオーダーである。トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ200はまた、ゲート領域215と、本体領域225、ドリフト領域230およびドレイン領域235との間に配置された複数のゲート絶縁体領域220を含む。ゲート領域215とドレイン領域235との間のゲート絶縁体領域220の厚さに起因して、オフ状態において実質的に横方向のゲートトゥードレイン電界が発生し、これにより、ドリフト領域230内における電荷の空乏化が支援される。
【選択図】図2
Description
[背景]
[要旨]
[コンセプト]
コンセプト1.トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)であって、
ドレイン領域と、
前記ドレイン領域の上方に配置された複数のゲート領域と、
前記複数のゲート領域の間および前記ドレイン領域の上方においてメサ内に配置された複数のドリフト領域と、
前記メサ内において前記ドリフト領域の上方において前記ゲート領域に隣接して配置された複数の本体領域と、
前記メサ内において前記本体領域の上方に配置された複数のソース領域と、
前記ゲート領域と、前記ソース領域、前記本体領域、前記ドリフト領域および前記ドレイン領域との間に配置された複数のゲート絶縁体領域と、
を含み、
前記メサの幅は、およそ0.03〜1.0ミクロン(μm)であり、
前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の前記ゲート絶縁体領域の厚さは、およそ0.1〜4.0ミクロン(μm)である、
トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト2.前記記ドリフト領域は、段階的なドーピングプロファイルを含み、前記段階的なドーピングプロファイルは、前記ドレイン領域から前記複数の本体領域に向かって垂直方向に低減するかまたは前記メサの縁部から前記メサの中心へ向かって横方向に変化する、コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト3.前記ドレイン領域を用いて前記メサ内にp−n接合が形成される、コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト4.前記ソース領域および前記本体領域は実質的に同一の電位において連結される、コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト5.平面p−n接合理論によって予測される場合よりも低いp−n接合降伏電圧の低下により、前記ドリフト領域のドーピングを増加させることができる、コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト6.前記メサ内のp−n接合の降伏電圧と、前記メサ内のドーピングとの間の関係は、前記メサの幅によって制御される、コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト7.オフ状態における前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の漏れ磁場により、前記メサ内のドリフト領域電荷の空乏が支援され、これにより、実質的に一定な降伏電圧のための前記ドリフト領域内のより高いドーピングが得られる、コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト8.前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の前記ゲート絶縁体領域の厚さにより、ドリフト領域ドーピング濃度が上昇した場合でも、さらなるゲート電荷上昇無く、実質的に一定の降伏電圧が得られ、その結果、低オン抵抗ゲート電荷生成が可能となる、コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト9.
前記ドレイン領域は高nドープ半導体を含み、
前記ゲート領域はnドープ半導体を含み、
前記ドリフト領域は低nドープ半導体を含み、
前記本体領域は、中程度のpドープ半導体を含み、
前記複数のソース領域は、高nドープ半導体を含む、
コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト10.
前記ドレイン領域は、高nドープ半導体を含み、
前記ゲート領域は、n−ドープ半導体を含み、
前記ドリフト領域は、前記本体領域と前記ドレイン領域との間において、低程度〜中程度のnドープ半導体を含み、
前記本体領域は、中程度のpドープ半導体を含み、
前記複数のソース領域は、高nドープ半導体を含む、
コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト11.前記ゲート絶縁体領域は酸化物を含む、コンセプト1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト12.トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)であって、
ドレイン領域と、
複数のメサであって、前記複数のメサはそれぞれ、ドリフト領域および本体領域を含み、複数のゲート領域間に配置され、前記メサの幅は、前記ゲート絶縁体領域と前記本体領域との間の界面における量子井戸寸法のオーダーである、複数のメサと、
前記ゲート領域と、前記本体領域、前記ドリフト領域、および前記ドレイン領域との間に配置された複数のゲート絶縁体領域であって、前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の前記ゲート絶縁体領域の厚さに起因して、オフ状態においてゲートトゥードレイン電界が発生し、前記ゲートトゥードレイン電界は、前記ドリフト領域内において実質的に横方向である、複数のゲート絶縁体領域と、
を含む、トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト13.前記ゲート絶縁体領域は酸化物を含む、コンセプト12のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト14.
前記ドレイン領域は、リンまたはヒ素で高ドープされたシリコンを含み、
前記ドリフト領域は、リンまたはヒ素で低程度または中程度にドープされたシリコンを含み、
前記本体領域は、ホウ素で低程度または中程度にドープされたシリコンを含む、
コンセプト12のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト15.
前記ドリフト領域は、前記ドレイン領域から前記複数の本体領域に向かって低減する段階的なドーピングプロファイルを含む、コンセプト13のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト16.前記ドリフト領域のドーピング濃度は、立方センチメートあたりおよそ5.00E+14〜8.00E+17である、コンセプト14のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト17.前記メサの幅は、およそ0.03〜2.0ミクロン(μm)である、コンセプト16のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト18.前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の前記ゲート絶縁体領域の厚さは、およそ0.1〜4.0ミクロン(μm)である、コンセプト17のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト19.降伏電圧はおよそ15V〜55Vである、コンセプト18のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
コンセプト20.ON状態抵抗は、平方ミリメートルあたりおよそ2〜9ミリオーム(mohm.mm2)である、コンセプト18のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
Claims (20)
- トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)であって、
ドレイン領域と、
前記ドレイン領域の上方に配置された複数のゲート領域と、
前記複数のゲート領域の間および前記ドレイン領域の上方においてメサ内に配置された複数のドリフト領域と、
前記メサ内において前記ドリフト領域の上方において前記ゲート領域に隣接して配置された複数の本体領域と、
前記メサ内において前記本体領域の上方に配置された複数のソース領域と、
前記ゲート領域と、前記ソース領域、前記本体領域、前記ドリフト領域および前記ドレイン領域との間に配置された複数のゲート絶縁体領域と、
を含み、
前記メサの幅は、およそ0.03〜1.0ミクロン(μm)であり、
前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の前記ゲート絶縁体領域の厚さは、およそ0.1〜4.0ミクロン(μm)である、
トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記記ドリフト領域は、段階的なドーピングプロファイルを含み、前記段階的なドーピングプロファイルは、前記ドレイン領域から前記複数の本体領域に向かって垂直方向に低減するかまたは前記メサの縁部から前記メサの中心へ向かって横方向に変化する、請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ドレイン領域を用いて前記メサ内にp−n接合が形成される、請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ソース領域および前記本体領域は実質的に同一の電位において連結される、請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 平面p−n接合理論によって予測される場合よりも低いp−n接合降伏電圧の低下により、前記ドリフト領域のドーピングを増加させることができる、請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記メサ内のp−n接合の降伏電圧と、前記メサ内のドーピングとの間の関係は、前記メサの幅によって制御される、請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- オフ状態における前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の漏れ磁場により、前記メサ内のドリフト領域電荷の空乏が支援され、これにより、実質的に一定な降伏電圧のための前記ドリフト領域内のより高いドーピングが得られる、請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の前記ゲート絶縁体領域の厚さにより、ドリフト領域ドーピング濃度が上昇した場合でも、さらなるゲート電荷上昇無く、実質的に一定の降伏電圧が得られ、その結果、低オン抵抗ゲート電荷生成が可能となる、請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ドレイン領域は高nドープ半導体を含み、
前記ゲート領域はnドープ半導体を含み、
前記ドリフト領域は低nドープ半導体を含み、
前記本体領域は、中程度のpドープ半導体を含み、
前記複数のソース領域は、高nドープ半導体を含む、
請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ドレイン領域は、高nドープ半導体を含み、
前記ゲート領域は、n−ドープ半導体を含み、
前記ドリフト領域は、前記本体領域と前記ドレイン領域との間において、低程度〜中程度のnドープ半導体を含み、
前記本体領域は、中程度のpドープ半導体を含み、
前記複数のソース領域は、高nドープ半導体を含む、
請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ゲート絶縁体領域は酸化物を含む、請求項1のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)であって、
ドレイン領域と、
複数のメサであって、前記複数のメサはそれぞれ、ドリフト領域および本体領域を含み、複数のゲート領域間に配置され、前記メサの幅は、前記ゲート絶縁体領域と前記本体領域との間の界面における量子井戸寸法のオーダーである、複数のメサと、
前記ゲート領域と、前記本体領域、前記ドリフト領域、および前記ドレイン領域との間に配置された複数のゲート絶縁体領域であって、前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の前記ゲート絶縁体領域の厚さに起因して、オフ状態においてゲートトゥードレイン電界が発生し、前記ゲートトゥードレイン電界は、前記ドリフト領域内において実質的に横方向である、複数のゲート絶縁体領域と、
を含む、トレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ゲート絶縁体領域は酸化物を含む、請求項12のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ドレイン領域は、リンまたはヒ素で高ドープされたシリコンを含み、
前記ドリフト領域は、リンまたはヒ素で低程度または中程度にドープされたシリコンを含み、
前記本体領域は、ホウ素で低程度または中程度にドープされたシリコンを含む、
請求項12のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ドリフト領域は、前記ドレイン領域から前記複数の本体領域に向かって低減する段階的なドーピングプロファイルを含む、請求項13のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ドリフト領域のドーピング濃度は、立方センチメートあたりおよそ5.00E+14〜8.00E+17である、請求項14のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記メサの幅は、およそ0.03〜2.0ミクロン(μm)である、請求項16のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 前記ゲート領域と前記ドレイン領域との間の前記ゲート絶縁体領域の厚さは、およそ0.1〜4.0ミクロン(μm)である、請求項17のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- 降伏電圧はおよそ15V〜55Vである、請求項18のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
- ON状態抵抗は、平方ミリメートルあたりおよそ2〜9ミリオーム(mohm.mm2)である、請求項18のトレンチ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(TMOSFET)。
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