JPH09205201A - 横型mosfet - Google Patents

横型mosfet

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JPH09205201A
JPH09205201A JP1136096A JP1136096A JPH09205201A JP H09205201 A JPH09205201 A JP H09205201A JP 1136096 A JP1136096 A JP 1136096A JP 1136096 A JP1136096 A JP 1136096A JP H09205201 A JPH09205201 A JP H09205201A
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JP
Japan
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region
conductivity type
source
drain
concentration
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Pending
Application number
JP1136096A
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English (en)
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Mutsumi Kitamura
睦美 北村
Hisashi Onoe
久 尾上
Akio Kitamura
明夫 北村
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09205201A publication Critical patent/JPH09205201A/ja
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    • 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
    • HELECTRICITY
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    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】横型MOSFETのドレイン領域の電界集中を
緩和すること。 【解決手段】p形基板7上にpウェル領域6を形成し、
pウェル領域6の表面層にnオフセット領域4、n+
ース領域3およびn+ ドレイン領域5が形成され、n+
ソース領域3とnオフセット領域4とに挟まれたpウェ
ル領域6上にはゲート絶縁膜2を介して単結晶シリコン
でゲート電極10が形成され、該単結晶シリコンにn形
不純物原子をドープし、n+ ソース領域3側の濃度を高
く、nオフセット領域4側の濃度を低くする。こうする
ことで、ゲート電極10にも等電位線が拡がり、nオフ
セット領域4での電界集中が緩和される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば低オン電
圧および高耐圧を必要とする電源用ICやモータ駆動用
ICなどに内蔵される横型MOSFETに関する。
【0002】
【従来の技術】図6に従来の高耐圧横型MOSFETの
要部断面図を示す。p形基板7上にpウェル領域6を形
成し、pウェル領域6の表面層にnオフセット領域4、
+ ソース領域3およびn+ ドレイン領域5が形成され
る。n+ ソース領域3とnオフセット領域4に挟まれた
pウェル領域6上にはゲート絶縁膜2を介して多結晶シ
リコンでゲート電極1が形成される。ゲート絶縁膜2は
pウェル領域6と隣接するn+ ソース領域3およびn+
ドレイン領域5の一部表面を被覆してもよい。多結晶シ
リコンにn形不純物原子を高濃度にドープし低抵抗とす
る。n+ ソース領域3上とn+ ドレイン領域5上にはソ
ース電極21とドレイン電極22が形成される。このM
OSFETはオフセットタイプの横型MOSFETとい
う。
【0003】図7は図6のMOSFETに電圧を印加し
た時のポテンシャル分布である。ソース電極21が低電
位、ドレイン電極22が高電位になるように電圧を印加
すると空乏層はnオフセット領域4に拡がる。またこの
印加電圧で形成される等電位線32はゲート電極1が低
抵抗であるため、ゲート絶縁膜2内のみを通りゲート電
極1には拡がらない。
【0004】図8に従来のLOCOS構造の高耐圧MO
SFETの要部断面図を示す。ゲート電極1のn+ ドレ
イン領域5端部は厚い選択酸化膜8上に形成され、n+
ドレイン領域5にはドリフト領域にあたるnオフセット
領域4が図のように形成され、n+ ドレイン領域5端部
の電界を緩和して、高耐圧化を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の図7に
おいてはゲート絶縁膜2が極めて薄いため、図7のA部
で示されるように等電位線32はnオフセット領域4で
詰まり電界集中を起こし、耐圧を低下させる。また図8
においては、選択酸化膜8の形成とドリフト領域にあた
るnオフセット領域4の不純物濃度の低濃度化により、
電界集中はある程度抑制できるがさらに高耐圧化するた
めには十分ではない。
【0006】この発明の目的は、前記の課題を解決し
て、ドレイン側のオフセット領域での電界集中を緩和し
て、高耐圧の横型MOSFETを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、第1導電形領域の表面層に第2導電形のソース領
域と第2導電形のオフセット領域とがそれぞれ選択的に
形成され、オフセット領域の表面層に第2導電形のドレ
イン領域が選択的に形成され、ソース領域とオフセット
領域とに挟まれた第1導電形領域上にゲート絶縁膜を介
して単結晶シリコンのゲート電極を形成し、該単結晶シ
リコンに第2導電形の不純物原子を導入し、かつ、該不
純物原子の濃度がソース側で高く、ドレイン側で低い構
成とする。 第2導電形領域の表面層に第2導電形のオ
フセット領域と第1導電形のベース領域とがそれぞれ選
択的に形成され、ベース領域の表面層にソース領域が選
択的に形成され、ソース領域とオフセット領域とに挟ま
れた第1導電形領域上とベース領域上とにゲート絶縁膜
を介して単結晶シリコンのゲート電極を形成し、該単結
晶シリコンに第2導電形の不純物原子を導入し、かつ、
該不純物原子の濃度がソース側で高く、ドレイン側で低
い構成とするとよい。
【0008】前記のオフセット領域の表面層に選択酸化
膜を形成し、LOCOS構造とするとよい。第1導電形
領域の表面層に第2導電形のソース領域と第2導電形の
ドレイン領域とが選択的にそれぞれ形成され、ソース領
域と対向するドレイン領域と接触する低濃度の第2導電
形のLDD領域が形成され、ソース領域とLDD領域と
に挟まれた第2導電形領域上にゲート絶縁膜を介して単
結晶シリコンのゲート電極を形成し、該単結晶シリコン
に第2導電形の不純物原子を導入し、かつ、該不純物原
子の濃度がソース側で高く、ドレイン側で低い構成とす
るとよい。
【0009】前記のソース領域とドレイン領域とに挟ま
れた第1導電形領域の表面層にソース領域と接触する第
2導電形の第1領域およびドレイン領域と接触する第2
導電形の第2領域がそれぞれ形成されると効果的であ
る。前記の構成とすることで、ゲート電極内も空乏層化
することで、ゲート絶縁膜内で急激に等電位線が曲がら
ず、オフセット領域の等電位線の間隔が開き、電界集中
を緩和できる。このゲート電極構造をDMOSFETや
LOCOS構造のMOSFETおよびLDD構造のMO
SFETに適用することで耐圧を向上させることができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下の図の説明では第1導電形を
p形、第2導電形をn形とするが、逆の導電形にしても
勿論よい。図1はこの発明の第1実施例の要部断面図で
ある。p形基板7上にpウェル領域6を形成し、pウェ
ル領域6の表面層にnオフセット領域4、n+ ソース領
域3およびn+ ドレイン領域5が形成される。n+ ソー
ス領域3とnオフセット領域4に挟まれたpウェル領域
6上にはゲート絶縁膜2を介して単結晶シリコンでゲー
ト電極10が形成される。ゲート絶縁膜2はpウェル領
域6と隣接するn+ソース領域3およびn+ ドレイン領
域5の一部表面を被覆してもよい。ゲート電極10を形
成する単結晶シリコンにp形不純物原子をドープし、n
+ ソース領域3側の濃度を高く、nオフセット領域4側
の濃度を低くする。n+ ソース領域3上とn+ ドレイン
領域5上にはソース電極21とドレイン電極22がそれ
ぞれ形成される。ソース電極21が低電位、ドレイン電
極22が高電位になるように電圧を印加すると空乏層は
+ ドレイン領域のみと比べ、nオフセット領域4が存
在すると拡がりやすくなる。またnオフセット領域4側
のゲート電極10に低濃度領域12を形成することでゲ
ート電極10にも等電位線が拡がり、その結果nオフセ
ット領域4での電界集中が緩和される。このnオフセッ
ト領域4をドレイン領域の一部と見なすとドレイン領域
での電界集中が緩和されることとなる。
【0011】図2にソース・ドレイン間に電圧を印加し
たときのポテンシャル分布を示す。同図はnオフセット
領域4とpウェル領域6の近傍を拡大した図である。ゲ
ート電極10を形成する単結晶シリコンのドレイン側に
1015から1017cm-3程度のp形不純物を弱くドープ
し、低濃度領域12を形成し、一方ソース側には10 18
から1020cm-3のp形不純物をドープし、高濃度領域
11を形成する。その境界は一例として図1の点線で示
している。こうすることで、等電位線はゲート絶縁膜2
を突き抜けこの低濃度領域12にも拡がり、A部の電界
集中が緩和される。
【0012】図3はこの発明の第2実施例の要部断面図
である。第1実施例との違いはpウェル領域6がnウェ
ル領域13に代わり、nウェル領域13にpベース領域
9を設けた点とゲート電極10aは単結晶シリコンにn
形不純物原子をドープして形成されている点である。n
チャネルはpベース領域9の表面に形成される。この場
合も第1実施例と同様にゲート電極10aに低濃度領域
12aを形成することで、nオフセット領域4内の電界
集中を緩和できる。
【0013】図4はこの発明の第3実施例の要部断面図
である。nオフセット領域4上に選択酸化膜8を形成
し、その後、このn+ ドレイン領域5を形成する通称L
OCOSといわれる構造を有するMOSFETにおい
て、図3のようにn形のゲート電極10aに低濃度領域
12aを形成することで、LOCOS構造での電界集中
の緩和をさらに強めることができる。
【0014】図5はこの発明の第4実施例の要部断面図
である。図1との違いはpウェル領域6にゲート絶縁膜
2とゲート電極10とをマスクとしてn- 領域が形成さ
れ、その後で酸化膜等をゲート絶縁膜2とゲート電極1
0の側壁に形成して、n+ ソース領域3とn+ ドレイン
領域5とを形成することで、n+ ドレイン領域5と接す
るn- 領域であるLDD領域14を形成する点である。
前記のゲート電極10は単結晶シリコンにp形不純物原
子をドープして形成され、このゲート電極10のn+
レイン領域12側には低濃度領域12が形成される。
尚、LDD領域14と同時にn+ ソース領域3と接する
- 領域15(点線で示す)も付加的に形成されるが、
このn- 領域15は電界集中の緩和には効果を及ぼさな
いため、その存在の有無は問わない。LDD領域14を
設けることで、空乏層の拡がりが大きくなり、n+ ドレ
イン領域5での電界集中が緩和される訳であるが、ゲー
ト電極10に低濃度領域12を設けることで、さらに電
界集中の緩和は増進される。尚、このn形のLDD領域
14を設けたMOSFETをn導電形LDDMOSFE
Tという。また各領域の導電形を逆にしてもよく、その
場合はp導電形LDDMOSFETとなる。
【0015】
【発明の効果】この発明によれば、ゲート電極を形成す
る単結晶シリコンの不純物濃度をドレイン側(またはオ
フセット側)で低くすることで、ドレイン側のゲート絶
縁膜内に集中する等電位線をゲート電極まで拡げ、ドレ
イン領域(またはオフセット領域)の等電位線の間隔を
拡げて、電界集中を緩和し、高耐圧化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例の要部断面図
【図2】図1のソース・ドレイン間に電圧を印加したと
きのポテンシャル分布図
【図3】この発明の第2実施例の要部断面図
【図4】この発明の第3実施例の要部断面図
【図5】この発明の第4実施例の要部断面図
【図6】従来の高耐圧横型MOSFETの要部断面図
【図7】図6のMOSFETのソース・ドレイン間に電
圧を印加したときのポテンシャル分布図
【図8】従来のLOCOS構造の高耐圧MOSFETの
要部構造図
【符号の説明】
1 ゲート電極 2 ゲート絶縁膜 3 n+ ソース領域 4 nオフセット領域 5 n+ ドレイン領域 6 pウェル領域 7 p形基板 8 選択酸化膜 9 pベース領域 10 ゲート電極(p形) 10a ゲート電極(n形) 11 高濃度領域(p形) 11a 高濃度領域(n形) 12 低濃度領域(p形) 12a 低濃度領域(n形) 13 nウェル領域 14 LDD領域 15 n- 領域 21 ソース電極 22 ドレイン電極 31 等電位線 32 等電位線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電形領域の表面層に第2導電形のソ
    ース領域と第2導電形のオフセット領域とがそれぞれ選
    択的に形成され、オフセット領域の表面層に第2導電形
    のドレイン領域が選択的に形成され、ソース領域とオフ
    セット領域とに挟まれた第1導電形領域上にゲート絶縁
    膜を介して単結晶シリコンのゲート電極を形成し、該単
    結晶シリコンに第1導電形の不純物原子を導入し、該不
    純物原子の濃度がソース側で高く、ドレイン側で低いこ
    とを特徴とする横型MOSFET。
  2. 【請求項2】第2導電形領域の表面層に第2導電形のオ
    フセット領域と第1導電形のベース領域とがそれぞれ選
    択的に形成され、ベース領域の表面層にソース領域が選
    択的に形成され、ソース領域とオフセット領域とに挟ま
    れた第1導電形領域上とベース領域上とにゲート絶縁膜
    を介して単結晶シリコンのゲート電極を形成し、該単結
    晶シリコンに第2導電形の不純物原子を導入し、該不純
    物原子の濃度がソース側で高く、ドレイン側で低いこと
    を特徴とする横型MOSFET。
  3. 【請求項3】オフセット領域の表面層に選択酸化膜が形
    成されることを特徴とする請求項1又は2記載の横型M
    OSFET。
  4. 【請求項4】第1導電形領域の表面層に第2導電形のソ
    ース領域と第2導電形のドレイン領域とが選択的にそれ
    ぞれ形成され、ソース領域と対向するドレイン領域と接
    触する低濃度の第2導電形のLDD領域が形成され、ソ
    ース領域とLDD領域とに挟まれた第2導電形領域上に
    ゲート絶縁膜を介して単結晶シリコンのゲート電極を形
    成し、該単結晶シリコンに第1導電形の不純物原子を導
    入し、該不純物原子の濃度がソース側で高く、ドレイン
    側で低いことを特徴とする横型MOSFET。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6465839B2 (en) 2000-04-07 2002-10-15 Denso Corporation Semiconductor device having lateral MOSFET (LDMOS)
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