JPS59149057A - 縦型mosトランジスタ - Google Patents

縦型mosトランジスタ

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JPS59149057A
JPS59149057A JP58023199A JP2319983A JPS59149057A JP S59149057 A JPS59149057 A JP S59149057A JP 58023199 A JP58023199 A JP 58023199A JP 2319983 A JP2319983 A JP 2319983A JP S59149057 A JPS59149057 A JP S59149057A
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JP
Japan
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region
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apex
conductivity type
polygonal
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JP58023199A
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Kazuhiro Takenaka
竹中 計廣
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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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
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
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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】 この発明は、耐圧向上のための改良を施した縦型MO8
l〜ランジスタに関する。
近年、電力負荷のスイッヂング素子として電力用MOS
トランジスタが利用されるようになり、一般に、この電
力用MO8l−ランジスタは、縦型構造のMOSトラン
ジスタ、いわゆる、縦型MO81〜ランジスタによって
構成されている。
従来の縦型M OS l−ランジスタとしては、例えば
第1図に示すような構造のものが良く知られている。
同図に示す縦型MO8l−ランジスタは、基本的に、ド
レイン電極3が接合される高′a度のN中型半導体基板
(以下、N十型ドレイン領域ど称で−)1と、このN生
型ドレイン領Vi1の上面に積層された低濃度のN型半
導体層(以下、N−型ドレイン領域と称す)2と、この
N−型ドレイン領域2内に形成されたP型つ■ル領域4
と、このP型ウェル領域4内に形成されたN十型ソース
領域5と、このN十型ソース領域5および前記N−型ド
レイン領域2の双方に股かった状態で、グー1〜酸化膜
7を介して形成されたゲート電極8とを具備している。
また、ゲート電極8の引出し部分を除く上面部分がPS
G (リンガラス)膜って被覆されており、その上面に
ソース電極10が積層されている。このソース電極10
は、上記N生型ソース領IIi!5およびP型つ■小領
域4巾に形成されたP生型コンタクト領域6に接合され
ている。
そして、電力用MOSトランジスタは、上記のような単
位セルが複数形成されて、並列接続されており、例えば
第2図(a >、  (+) )、  (c )に示す
ように、単位はルの形状を多角形とすることによって、
単位面積当りのセル密度を大きくする工夫がなされてい
る。一般に、角数が少ないほど、セル密度を大きくする
ことができ、これによって電流密度が大となり、小型で
大電流を流すことのできる素子を形成することが可能と
なる。
ところで、」−記のような縦型MOSトランジスタにお
いて、上記P型ウェル領域4を形成する場合には、セル
形状に対応した多角形状の拡散窓が設けられたゲート電
極8をマスクとしてイオンを打ち込み、熱拡散させる方
法が用いられている。
第3図は、セル形状を六角形とした場合の各領域の形状
を示す図であり、グーミル電極に形成された六角形の拡
散窓を想像線8aで示しである。
そして、上記P型つI小領域4が形成された後に、N生
型ソース領域5とP生型コンタクト領域6が拡散形成さ
れて、同図に示すJ:うな六角形の単位セル領域が形成
される。
しかしながら、上記のような従来の縦型MOSトランジ
スタにあっては、上述のように、P型ウェル領域がゲー
ト電極をマスクとしてイオン注入がなされた後、セル形
状に対応した多角形状に拡散する際に、P型ウェル領域
の多角形状における各頂点部(第3図の符号13で示す
ような多角形の頂点付近をいう)の濃度が他の部分より
も薄くなってしまう。
このため、ソース・トレイン間に高電圧が印加されると
、第1図および第3図に示す如く、N−型ドレイン領域
2とP型ウェル領域4との接合部に空乏m12が発生し
、この空乏層12は濃度が薄いほどその広がり幅が大と
なるため、P型ウェル領域4内においては、上記空乏層
12の広がり幅が、」−配積点部13の箇所で大となる
従って、上記印加電圧が高いと、上記頂点部13におい
て空乏層12が、N生型ソース領域5に達してパンチス
ルーが起こる可能性があり、このことは、素子の耐圧を
低下させる原因となっている。
また、上記頂点部におけるパンチスルーは、単位セルの
形状が角数の少ない多角形であるほど起こり易くなり、
従って耐圧も低下することとなる(このことを第4図に
グラフで示す)。このため、単位セル形状の角数を減ら
して電流密度を増そうとすれば、耐圧が低下してしまう
という不都合が生じてくる。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、上記のような単位セルの頂点部にお
けるパンチスルーの発生を防止して、素子の耐圧を向上
させることにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、第15− 導電型半導体基体の上面側に、多角形状に拡散形成され
た第2導電型ウエル領域と、第2導電型ウエル領域内に
同心多角形状に拡散形成された第1導電型領域とを備え
た縦型MO8I−ランジスタにおいて、前記第1導電型
領域の呈する多角形状の各頂点部に第2導電型で高濃度
の領域を設(プたことを特徴とするものである。
以下この発明の実施例を第5図以下の図面を用いて詳細
に説明する。
第5図は本発明に係る縦型MO8l〜ランジスタの一実
施例における単位セルの構造を示す素子断面図である。
同図に示す縦型MO8l〜ランジスタは、第1図に示し
た従来例のものと同様に、ドレイン電極20が接合され
るN+型基板(以下、N生型ドレインPR域と称す)2
1と、このN十型ドレイン領域21の上面に積層された
N−型ドレイン領域22と、このN−型ドレイン領域2
2内に所定間隔毎に複数形成され、かつ単位セル形状に
対応する多角形状に拡散形成されたP型ウェル領域26
と、6− このP型つI/1./領域26内に、該P型ウェル領域
26と同心同多角形状に拡散形成されたN生型ソース領
域30と、このN生型ソース領域30と前記N−型ドレ
イン領域22の双方に股がっだ状態で、ゲート酸化膜2
3を介して積層され、かつPSG膜32で被覆されたゲ
ート電極2=′Iとを具備している。また、上記PSG
膜32の上面には、ソース電極34が積層されて、PS
G膜32に形成されたソースコンタクトホールにおいて
、上記N生型ソース領域30おにびP型ウェル領域26
中に形成されたP+型コンタクト領域29に接合されて
いる。このソース電ff134の上面には、更にl〕S
 Gの保護膜35が積層されている。
そして、この実施例の縦型MOSトランジスタは、上記
N生型ソース領域30の呈する多角形状の各頂点部にP
+型の小ウェル領域(以下、チャンネルカット領域と称
す)31が設けられている。
第6図は、単位セルの形状が六角形のものを示す単位ヒ
ルの平面図であり、同図に示す如く、上記チャンネルカ
ット領域31は、一端がN生型つJル領域30の各頂点
部に喰い込む如く形成されており、また、その他端はP
型ウェル領域26とN−型ドレイン領域22との境界か
ら適宜間隔離れた状態に形成されている。
なお、同図中想像線25で示しであるのは、ゲート電極
24に穴あけされた六角形状の拡散窓を示している。
上記の如く構成された縦型MO8I−ランジスタにおい
て、ソース・ドレイン間に高圧が印加されると、第6図
に示す如く、P型ウェル領域26とN−型ドレイン領域
22との接合部に空乏層36が発生する。
このとき、上記N生型ソース領域30の各頂点部には、
高温度のチャンネルカット領域31が設けられているた
め、この頂点部におtプる空乏層36の広がりは、上記
チャンネルカット領域31で閉止されて、空乏層36が
N生型ソース領域30に達してパンチスルーが起こるこ
とはない。
第7図は、単位セル形状を四角形とした場合を示す平面
図であり、各構成部分は、角数が異なるのみで前記第6
図で示した実施例のものと同一であるため、同一構成部
分には同一符号を付して説明は省略する。
この実施例の場合にも、前記実施例の場合と同様に、ソ
ース・ドレイン間に高圧が印加されても、上記P+型ヂ
ャンネルカット領域31によって、N生型ソース領域の
各頂点部におけるパンチスルーを防止することができる
次に、第8A図、第8B図は、上記縦型MOSトランジ
スタの!lI造方法の一例を示すT程図であり、その概
要を以下に簡単に説明する。
まず、第8A図(a )に示す如く、高8!度のN型、
すなわら低比抵抗(例えば、抵抗率ρ=0゜01Ωcm
)のN十型半導体基板21上に、低濃度のN型、すなわ
ち高比抵抗(例えば、抵抗率ρ−1Ωcm)のN−型層
22を、例えばエピタキシャル成長法によって積層形成
し、このN−型層22の表面に、熱酸化(例えばdl”
VOz中、10500C,90分)を行なって、ゲート
酸化膜23を形成する。
9− 次に同図(b)に示す如く、上記ゲート酸化膜23上に
、ポリシリコンのグー1−電極24を公知の気相成長法
にJ:って形成し、所定パターンでフォトエツチング処
理を行なって、セル形状に対応する多角形状の拡散窓2
5を形成する。
次に、上記グー1−電極24をマスクとして、ボロンイ
オンB+をN−型層22表面の上記拡rP!、窓25の
部分に導入(例えば3×1013cm〜2の割合)し、
同図(C)に示す如く、熱拡散(例えば1120°C9
24時間)をさせてP型ウェル領域26を形成する。
次に同図(d)に示す如く、所定パターンで穴あけされ
たレジスト27をマスクとして、イオン注入法等により
、上記P型ウェル領域26表面にボロンイオンB÷を導
入(例えば、5×1015cm’の割合)する。このと
き、上記レジスト27には、上記多角形状の拡散窓25
の頂点部および中心部に穴あけがなされている。
次に第8B図(e )に示す如く、上記第8A図(d 
)に示したレジスト27のパターンとは逆に、10− 1記拡散窓25の頂点部および中心部を除く部分に穴あ
(プされたレジスト28と、ゲート電極24とをマスク
として、イオン注入法等によって、リンイオンP+を上
記P型ウェル領域26表面に導入(例えば5X1015
am−2の割合)する。
次に第8B図(f)に示す如く、熱処理(例えば108
0’C,40分)を行なって、上記第8A図(d )お
よび第8B図(e)の工程でP型ウェル領域26表面に
導入されたボロンイオンB+およびリンイオンP+を拡
散させて、P中型コンタク1へ領域29.N中型ソース
領域30およびP+型チャンネルカット領1n131を
形成する。
次に第8B図(a )に示す如く、素子上面に層間絶縁
膜32を形成(例えば、リンガラスを約7000人の厚
さに形成)した後、ソースコンタクトホール33の穴あ
けを行なう。
そして、同図(h)に示す如く、素子上面に、アルミ蒸
着等によってソース電極34を形成し、熱処理(例えば
、450°C,3分)を行なって、ソース電極34と、
N中型ソース領域30およびP中型コンタクト領1或2
9との間のオーミックコンタクトを形成した後、素子上
面にリンガラスの気相成長等によって、保′S膜35を
形成する。
上記の製造方法によれは、上記頂点部の高濃度小ウェル
領域を形成する工程を、従来のマスクのパターンを若干
変更するのみで行なうことができるため、従来の製造工
程をほとんど変更することなく行なえる。
なお、以上の説明では、Nチャンネル型の縦型MO8l
−ランジスタについて記iホしであるが、Pチャンネル
型の縦型MO8トランジスタにも本発明は適用できるこ
とは明らかであり、その場合にはPとNを逆に寸ればJ
:い。また、本発明は、単位セルの形状が多角形のもの
であれば、その角数によらず適用可能である。
以上詳細に説明したように、本発明の縦型MO81〜ラ
ンジスタにあっては多角形状のtli位セルの頂点部に
おけるパンチスルーの発生を防止することができ、素子
の耐圧の向上を図ることが可能となり、従って、面積効
率が段く、高耐圧の素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の縦型MOSトランジスタの素子断面図、
第2図は多角形状単位セルの種々の例を示す図、第3図
【J、六角形単位セルの平面図、第4図は単位セルの形
状と素子耐圧の関係を示す図、第5図は本発明に係る縦
型MO3l−ランジスタの一実施例を示す素子断面図、
第6図は本発明の縦を 型MO8I−ランジスタの六角形単位セルの例を示ず平
面図、第7図は同じく四角形単位セルの例を示す平面図
、第8A図および第8B図は本発明に係る縦型MOSト
ランジスタの製造方法の一例を示す工程図である。 21・・・・・・N生型ドレイン領域 22・・・・・・N−型ドレイン領域 23・・・・・・ゲート酸化膜 24・・・・・・グーl−電極 25・・・・・・拡散窓 26・・・・・・P型ウェル領域 13− 30・・・・・・N十型ソース領域 31・・・・・・チャンネルカット領域特許出願人 日産自動車株式会ネ1 14− −一−〜? 盲田 へ              へ o              Q −− 問&因次

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下面側が、一対の主電極の一方に導通する第1s
    N型半導体基体と; 前記基体の1−面側に該基体表面に多角形を形成する如
    く拡散形成された第2導電型ウエル領域と;前記第2導
    電型ウエル領域内に、同心同多角形状に拡散形成され、
    かつ前記一対の主電極の他方に導通する第1導電型領域
    と: 少なくとも前記第1導電型領域と前記基体との間の前記
    第2導電型ウエル領域の上面に酸化膜を介1ノで積層さ
    れたゲート電極とを備えた縦型MO81〜ランジスタに
    おいて; 前記第1導電型領域が呈する多角形の各頂点部に第2導
    電型で高温度の領域を設【プたことを特徴とする縦型M
    OSトランジスタ。
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