JPH03236283A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPH03236283A
JPH03236283A JP2033076A JP3307690A JPH03236283A JP H03236283 A JPH03236283 A JP H03236283A JP 2033076 A JP2033076 A JP 2033076A JP 3307690 A JP3307690 A JP 3307690A JP H03236283 A JPH03236283 A JP H03236283A
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JP
Japan
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channel
grooves
semiconductor
type
lattice
Prior art date
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Pending
Application number
JP2033076A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Matsushita
努 松下
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2033076A priority Critical patent/JPH03236283A/ja
Publication of JPH03236283A publication Critical patent/JPH03236283A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64—Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H10D30/668—Vertical DMOS [VDMOS] FETs having trench gate electrodes, e.g. UMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions 
    • H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
    • H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
    • H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
    • H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
    • H10D64/517—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers
    • H10D64/519—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers characterised by their top-view geometrical layouts

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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】 (産業上の利用分野) この発明は、パワーMO8などに使用されるUMOS・
FETに係わり、特にそのUMOS・FETの電力損失
の原因となるオン抵抗を低減させるUMOS・FET等
の半導体装置に関する。
(従来の技術) 従来よりUMO3−FET等の半導体装置としては、例
えば第5図(a)に示すようなNチャネル形のUMOS
・FETが使用されている。
図で示すように、このUMO5−FETでは、N子基板
1上にN形ドレイン層2が形成され、その表面上にP形
チャネル層3が形成されている。
さらに、P形チャネル層3を貫通してN形ドレイン層2
に至るU字状の溝11が形成され、その溝11の内面側
には、ゲート酸化膜5.ゲート電極6が形成されている
。
上記P形チャネル層3の表面には、上記溝11に一群が
接するようにn十形ソース領域4が形成され、その他の
部分はP形チャネル層3の電位をn十形ソース領域4と
等しくするためのコンタクト領域としてP形チャネル層
3が残されている。
また、上記ゲート電極6上にはゲート酸化膜5を介して
中間絶縁層7が設けられ、この中間絶縁層7及びP形チ
ャネル層3.  n十形ソース領域4等の素子表面には
、全面に亘ってソース電極8が形成されていて、上記n
+ソース領域4およびP形チャネル層3にコンタクトす
るように構成されている。
図中9は、n子基板1裏面に形成されたドレイン電極で
ある。
さらに、この場合のUMOS・FETでは、溝11の平
面配置は、互いに交差しない平行線状(以下、ストライ
プ配置と称する)であり、この様子を第5図(b)に示
す。
この図では、溝11の幅B、それ以外のP形チャネル層
3およびn十形ソース領域4からなるチャネル・ソース
領域(以下チャネル部と称する)10の横幅Aとして示
されている。
なお、電界効果トランジスタ(F E T)の単位面積
当たりのオン抵抗は、単位面積当たりに配設されたチャ
ネル部の長平方向の側線長を合計した総チャネル幅が広
くなるほど、それに反比例して低減する。
そこで、上記UMOS・FETの場合には、総チャネル
幅は第5図(b)の側線長を示す3つの溝11の側線長
Cを合計した長さ6Cに等しいと考えられ、この総チャ
ネル幅を拡げるほどオン抵抗を低減させることができる
。
したがって、従来技術にあっては、チャネル部10の横
幅Aをできるだけ狭くして表面パターンの微細化を図り
、側線長Cか数多くなるように構成し、総チャネル幅を
拡大することにより、すなわち、P形チャネル層3およ
びn十形ソース領域4等の素子の単位面積当りのチャネ
ル密度を増加することで導電率を向上させることで、オ
ン抵抗を低減させるようにしている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来例に示すUMO3−FE
Tにあっては、」−述したようにP形チャネル層3およ
びn十形ソース領域4等からなる素子の表面パターンを
微細化してオン抵抗の低減化を図っているが、この場合
にP形チャネル層3およびn十形ソース領域4のそれぞ
れについてその機能を果たすため所定のチャネル部10
を配設するための横幅Aの確保がどうしても必要となり
、従ってオン抵抗の低減化にもおのずと限界が生じ、こ
れ以上のオン抵抗の低減化が図れないという問題点があ
った。
この発明は、」−記課題を解決するために成されたもの
で、その目的とするところは、U字状の溝の配置パター
ンを工夫してP形チャネル層やn十ソース領域等の素子
から構成されるチャネル部の設計ルール(製造が可能な
各部の最小寸法の設計基準)が同程度であっても、チャ
ネル密度を増加させることができ、これによりオン抵抗
の低減化を図ることができる半導体装置を提供するもの
である。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、この発明に係る半導体装置は
、第1導電形の半導体基板の一生面上に形成された第2
導電形の半導体層と、 上記主面より半導体層を貫通して」−2半導体基板に達
するように形成された溝と、 この溝の側面に形成されたゲート酸化膜と、上記半導体
層中の主面側に、上記溝と接して形成された第1導電形
の半導体領域より形成され、かつ、上記半導体基板をド
レイン、−上記半導体層をチャネル部、上記半導体領域
をソースとして動作するUMOS・FET等の半導体装
置において、上記溝の平面配置は、互いに平行に配置さ
れた溝の一群と、その溝の方向と特定の角度で交差する
一つあるいは複数の溝部とにより網目状に配置され、か
つ、その網目状の溝内に上記チャネル部を配設したこと
を特徴とする。
(作用) 以」−の構成よりなるこの発明装置によれば、溝の平面
配置は、互いに交差する幾つかの東行な溝群により網目
状に配置されているとともに、この網目状の溝内にチャ
ンネル部を配設することにより、チャンネル部の単位面
積当りに配設される設計ルールが固定度であってもチャ
ンネル密度を増加させることができ、これによりオン抵
抗の低減化が図れる。
(実施例) 以下、この発明にかかる半導体装置の一実施例を図面に
基いて説明するが、その内部構造は従来例と同一に構成
されているのでその詳細説明を省略し、異なる部分につ
いてのみ主に説明する。
第1図はこの発明にかかる半導体装置の第1実施例を示
すもので、図に示すようにU字状の溝12の平面配置は
、互いに特定の角度α=90°の角度で交差する平行の
溝12.・・・・・・の群により網目状、この実施例で
は格子状に配置されており、その溝12の群で画成され
て残される各チャンネル部13は正方形を形成している
。図中Bは、溝12の横幅を示している。
すなわち、各チャンネル部13は、1辺を形成する銅線
長をAとすると、チャンネル部13の1個当りの総チヤ
ンネル幅は4Aとなり、従来例(ストライプ配置の場合
には、2本の銅線長となり、その総チヤンネル幅は2A
である)よりも総チヤンネル幅が拡大された構成となる
。
また、この各チャンネル部13は、従来と同様P形チャ
ネル層3とn十形ソース領域4を有する正方形セルを構
成している。
次に、このように構成した第1実施例の半導体装置と従
来例との比較を第4図のデータを基に説明する。
なお、第4図では、各チャンネル部13の銅線長Aを一
定にした時の各種パターンにおける単位面積当りの総チ
ヤンネル幅の合計を計算し、正方形セルとして機能させ
た場合の従来例との比較データを示したが、この場合、
溝120部分の面積が多けれはチャンネル密度が減少す
ることは明らかなので、グラフの横軸はB/A比をとっ
ている。
また、素子製造技術の現状を考慮すると、A’v6μm
、B〜2ttm、B/A=0.3〜0.4程度が標準と
思われる。
さらに、図中■は従来例のストライプ配置の場合の特性
を示し、このB/A:Oの場合の総チヤンネル幅の合計
を1.0として全体を規格化してあり、■は第1実施例
の正方形セルを直交配置した場合を示している。
すなわち、図で示すように、B/A=0.3の時■従来
のストライプ配置に対して■上記実施例の正方形セルの
場合が約55%チャンネル密度が高いことがわかる。
しかし、B/A比の増大に伴いこの差は小さくなり、B
/A=1の時、両者の密度はほぼ等しくなる。
従って、第1実施例が有効なのは、B/Aがおおよそ0
.8以下の場合である。
第2図は、網目状に配置した溝15内に丸形チャンネル
部14を六角配置した第2実施例を示したもので、この
丸形チャネル部14は特定の角度α=60°となるよう
に配置されており、−個の丸形チャネル部14のチャネ
ル幅はAX3.14となる。
第4図に示す■丸形セルの六角配置は、この実施例と従
来例(ストライプ配置)とを比較したもので、この実施
例でも明らかなように、■丸形セルの六角配置の場合が
、従来の■ストライプ配置よりもチャネル密度が高くな
っていることがわかる。
この第2実施例の場合、チャンネル部14を横方向に拡
散して形成する、いわゆるDMO8−FFTについて好
適である。
すなわち、第一実施例の正方形チャンネル部13の配置
では、チャンネル特性の不均一が生じやすいため、第2
図に示す丸形チャンネル部14の方が優れている。
しかし、UMOS・FETの場合、従来例を説明した第
5図に示すとおり、チャンネル部10は、素子表面に対
して縦方向に形成されているので、チャンネル部10の
平面パターンに角があっても特に問題点はない。
従って、第1実施例の方が第4図の特性からみてチャン
ネル密度が高くなり有効である。
第3図は、この発明装置の第3実施例を示すもので、こ
の実施例では、溝17を格子状に形成するとともに、こ
の格子状の溝17.17.・・・内にチャンネル部16
を配置したもので1、この溝17.17.・・・の平面
配置は、互いに特定の角度α=60°の角度で交差する
ように構成されている。
また、その溝17群によって区画された残りのチャネル
部は正三角形チャネル部16に形成されている。
この場合にも、第4図で示すように、B/A<1.06
の範囲において、■正三角形セルの六角配置が、従来の
■ストライプ配置よりもチャンネル密度が高いことがわ
かる。
ちなみに、B/A=0.3の時、チャンネル密度は■ス
トライプ配置の2.07倍となり顕著な効果を有する。
すなわち、1−述したような同一の設計ルールでUMO
3−FETを製造する場合にあっては、第4図に示すよ
うに各実施例の中で第3実施例の■三角セルの6角配置
が他の第1、第2の実施例よりも総チヤンネル幅を最も
拡大でき、最もチャンネル密度の高い構造であって、従
って最もオン抵抗を低減できる可能性を有していること
がわかる。
なお、第4図中■で示した丸形セルの直交配置の場合に
ついては、■正方形セルの直交配置と同等の配置例とな
るので、その実施例の説明を省略し、データのみが示さ
れている。
(発明の効果) 以」−説明してきた構成より明らかなように、この発明
装置よれば、溝の平面配置は、網目状に配置され、かつ
、網目状に配置した溝内にチャネル部を配設することに
より、チャンネル部の側線長を拡大させるように構成し
たため、従来のストライプ配置のUMO3−FETとく
らべ、単位面積当りのチャンネル部のチャンネル密度を
増加させることかでき、これによりオン抵抗の低減化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明装置に係る第1実施例のチャンネル部
の平面配置を示す説明図、第2図はこの発明装置に係る
第2実施例のチャンネル部の平面配置を示す説明図、第
3図はこの発明装置に係る第3実施例を示す説明図、第
4図は従来装置と上記各実施例装置のチャンネル密度の
データを示す比較データ図、第5図(a)は従来例のU
MOS・FETの内部構造を示す断面図、第5図(b)
は従来におけるチャンネル部の平面配置を示す説明図で
ある。 A・・・・・・側線長 α・・・・・・特定の角度 12、15.17・・・・・・溝 13・・・・・・正三角形チャンネル部14・・・・・
・丸形チャンネル部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電形の半導体基板の一主面上に形成された
    第2導電形の半導体層と、 上記主面より半導体層を貫通して上記半導体基板に達す
    るように形成された溝と、 この溝の側面に形成されたゲート酸化膜と、上記半導体
    層中の主面側に、上記溝と接して形成された第1導電形
    の半導体領域より形成され、かつ、上記半導体基板をド
    レイン、上記半導体層をチャネル部、上記半導体領域を
    ソースとして動作するUMOS・FET等の半導体装置
    において、上記溝の平面配置は、互いに平行に配置され
    た溝の一群と、その溝の方向と特定の角度で交差する一
    つあるいは複数の溝群とにより網目状に配置され、かつ
    、その網目状の溝内に上記チャネル部を配設したことを
    特徴とする半導体装置。
JP2033076A 1990-02-14 1990-02-14 半導体装置 Pending JPH03236283A (ja)

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JP2033076A JPH03236283A (ja) 1990-02-14 1990-02-14 半導体装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6310384B1 (en) 1993-07-02 2001-10-30 Hitachi, Ltd. Low stress semiconductor devices with thermal oxide isolation
US6710401B2 (en) 1994-02-04 2004-03-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device including a trench with at least one of an edge of an opening and a bottom surface being round
US8188542B2 (en) 2007-02-05 2012-05-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Field effect transistors including variable width channels and methods of forming the same

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