JPH04179166A - 絶縁ゲート半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

絶縁ゲート半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH04179166A
JPH04179166A JP2302418A JP30241890A JPH04179166A JP H04179166 A JPH04179166 A JP H04179166A JP 2302418 A JP2302418 A JP 2302418A JP 30241890 A JP30241890 A JP 30241890A JP H04179166 A JPH04179166 A JP H04179166A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
drain
electrode
source
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.)
Pending
Application number
JP2302418A
Other languages
English (en)
Inventor
Isao Yoshida
功 吉田
Masaru Hisamoto
大 久本
Eiji Takeda
英次 武田
Masatoshi Morikawa
正敏 森川
Toshiaki Masuhara
増原 利明
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 JP2302418A priority Critical patent/JPH04179166A/ja
Publication of JPH04179166A publication Critical patent/JPH04179166A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/62Fin field-effect transistors [FinFET]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/62Fin field-effect transistors [FinFET]
    • H10D30/6219Fin field-effect transistors [FinFET] characterised by the source or drain electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/834Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET] comprising FinFETs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/201Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates the substrates comprising an insulating layer on a semiconductor body, e.g. SOI
    • H10D86/215Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates the substrates comprising an insulating layer on a semiconductor body, e.g. SOI comprising FinFETs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D87/00Integrated devices comprising both bulk components and either SOI or SOS components on the same substrate

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

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〕 本発明は電力用半導体装置に係り、特に低損失でかつ高
周波特性を得るのに好適な絶縁ゲート半導体装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来、低損失でかつ高周波特性を得るのに好適な絶縁ゲ
ー(−型電界効果1〜ランジスタ(MOSF″ET)に
ついては、1989年、アイ、デイ、イー、エム。
34.5 (IEDM’ 89.−34.5)において
論じらでいる。
この構造は、絶縁膜」二に形成した基板にほぼ垂直な半
導体層にチャネルを設け、チャネルを流れる電流の方向
を基板の表面とほぼ平行としたM OS F E Tと
し、半導体層の高さを高くすることにより、チャネル幅
を増大して大電流化を図っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術では、さらに大電流で動作する、つまり低
損失な構造を得るのには限度が有り、また放熱について
配慮されておらず、そのM OS F E Tを低損失
化し、かつ信頼性を維持する上で問題かあった。
本発明の目的は低損失でかつ高信頼性を有する低オン抵
抗MO3FETを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、複数個のチャネル領域を形成する半導体層
を相互に接続し、ソースもしくはドレイン電極に隣接し
て配置することにより、達成される。
〔作用〕
複数個のチャネル領域を形成する半導体層を相互に接続
し、ソースもしくはドレイン電極に瞬接して配置するこ
とにより、実装密度と信頼性が向上し、また、ソース、
ドレイン電極から放熱できる。それによって、MOSF
ETは、オン抵抗が低減でき、かつ放熱性が格段に向上
できると共に高信頼化が達成出来る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図(a)はMOSFETの平面図、(b)はそのA−A
’断面構造図、(c)はB−B′断面構造図である。1
0は抵抗率が]OΩ・CIllのp形半導体基板、20
は厚さが1μmの熱酸化膜、30は多結晶シリコンのメ
ツシュ状のゲート電極、100は高さが0.4μm、幅
が0.2μmのメツシュ状のp形半導体層、40は高濃
度n形ソース領域、50は高濃度■1形トレイン領域、
60は厚さが2 On +nのゲート酸化膜、/1.1
.51はそれぞれソース、ドレイン電極、31はゲート
取り出し電極、42.52はそれぞれソース、ドレイン
コンタタI〜電極である。また70はポリイミド樹脂膜
で1層間保護膜として用いている。
次に、本構造の動作原理を明らかにするために、M O
S F E T主要部の鳥敞図を第2図に示す。
]0の半導体基板上に、20の熱酸化膜を介して形成さ
れた100のp形半導体層がM OS F E Tのい
わゆるベース層となる。そのベース層に、60のゲート
酸化膜を介して、30のゲート電極に電圧を印加するこ
とにより、チャネルを形成し、ソース、トレイン間の電
流を制御する。
本構造の特徴は、複数個のチャネル領域を形成する半導
体層を相互に接続し、ソースもしくはドレイン電極に隣
接して配置しているので実装密度が向上し、また、ソー
ス、ドレイン電極から放熱できることである。その結果
、単位面積当たりのオン抵抗が低減出来、熱的破壊強度
更に信頼性が、従来例に比べて格段に向上した。また本
構造はドレイン−ソース間の接合容量も小さいので、高
周波特性も優れている。
本実施例によれば、0.5mnロチツブのパワーMO8
FETにおいて、トレイン耐圧が8V、オン抵抗がLo
omΩ、カットオフ周波数が10G Hzが得られた。
次に本発明の他の実施例を第3図を用いて説明する。
第3図(a)はMOSFETの平面図、(b)はそのA
−A’断面構造図、(e)はB−B’断面構造図である
。ここでは、11が抵抗率0.o1Ω・an のn形半
導体基板で、1.2がソース領域と接続されているn影
領域である。またソース電極43が基板裏面に配置され
、ドレイン電極53が表面全面に配置されている。その
他は第1図とほぼ同様である。
本構造の特徴は、ソース電極が基板裏面に、ドレイン電
極が表面全面に配置されていることである。その結果、
チャネルで発生した熱の発散が容易であり、熱的破壊強
度が、従来例に比へて格段に向」ニした。また本構造は
ソースのインダクタンスが小さいので、高周波特性も優
れている。
次に本発明の他の実施例を第4図を用いて説明する。
第4図はMOSFETの断面構造図である。ここでは、
10が抵抗率]OΩ・cmのp形半導体基板で、55が
不純物濃度が1. X i O”/ca3程度の低濃度
ドレイン領域である。その他は第1−図とほぼ同様であ
る。
本構造の特徴は、低濃度ドレイン領域を有していること
である。その結果、ドレイン耐圧が15Vに向上した。
次に本発明の他の実施例を第5図を用いて説明する。図
はMOSFETの主要部の断面図である。
ここでは、ソース電極45がゲート電極30及び絶縁膜
70を介して低濃度トレイン領域55を覆う構造となっ
て、ゲート電極端近傍の低濃度ドレイン領域の電界集中
を緩和している。その結果、他の特性の低下を最小に抑
えて、トレイン耐圧の向上が図れた。
本実施例では、0.5mmロチツブのパワーMOSFE
Tにおいて、ドレイン耐圧が20V。
オン抵抗が150mΩZが得られた。
次に本発明の他の実施例を第6図を用いて説明する。図
は出力段に第1図のパワーMO8FETを有するインテ
リジェント・ドライバLSIのブロック図である。20
1が入出力制御部、202がコンピュータ部、203が
不揮発性のメモリ部、204がHブリッジ構成のパワー
MOSドライバ部、205が各種保護機能部である。こ
れらの各機能部は同一チップ上に配置されているが、そ
れぞれのデバイスは第1図で示したように絶縁膜で分離
されているため、相互干渉による雑音の問題が発生しな
い。
このチップを、磁気ディスクの小型モータ制御装置用と
して用いたところ、動作周波数20Kllzで出力5W
、効率95%が得られた。また過電圧。
過電流、過温度の動作試験に対しては、自己診断回路が
動作して素子破壊を未然に防止した。
次に本発明の他の実施例を第7図を用いて説明する。図
は第1図の絶縁膜上に形成したM OS F E i’
と半導体基板に形成したパワーMO3FETを有するパ
ワーLSIの主要部の断面構造図である。ここでパワー
M OS F E Tは基板をドレインとする縦型構造
であり、14が深さ3μm、表面濃度5×1017/a
I−のベース領域、44が深さ0.3μm、表面濃度I
 X 10”/an”のソース領域、64が厚さ20n
mのゲート絶縁膜、56が厚さ8μm、Il形不純物濃
度5X10”’/印3の低濃度ドレイン領域、57が高
濃度ドレイン領域、46゜58.34がそれぞれソース
、ドレイン、ゲートの各電極である。本構造では、高耐
圧で大電力を扱うパワーM OS FE Tと低損失で
高周波を扱うことのできるMOSFETと同一チップ上
に共存することができる。
本実施例によれば、上記パワーMO5FETはドレイン
耐圧が60V、トレイン電流が20Aであり、絶縁膜上
に形成したM、 OS F E Tはドレイン耐圧が8
V、オン抵抗が1. OOmΩ、カッ1〜オフ周波数が
1. OG Hzとなり、大電力で且つ高周波の扱える
複合パワーチップを製作することができた。
次に本発明の他の実施例を説明する。第1図のM OS
 F E Tでは、平面パターンとして、四角形のメツ
シュ状のものを示したが、第8図の構造についても示す
。第8図は絶縁膜」二に形成した半導体層が六角形の、
そしてゲート電極が三角形のメツシュ状の平面構造をし
ている。
次に本発明の他の実施例を説明する。第1図のMOSF
ETでは、ゲート電極材料として、多結晶シリコンを用
いていたが、ここではモリブデンを用いた。モリブデン
のゲート電極形成後、ソース、ドレイン領域形成のため
の砒素のイオン打ち込みを50kV、I X 10’″
′/■2の条件で行ない保護絶縁膜形成後、900℃の
熱処理を行なって、打ち込みイオンの不純物活性化を行
なった11本実施例により、パワーMO8FETのカッ
トオフ周波数が20GIIzとなり、超高周波の扱える
チップを製作することかできた。
次に本発明の他の実施例を説明する。第1図のM OS
 FE Tでは、ゲート絶縁材料として、シリコン酸化
膜を用いたが、ここでは酸化タンタル膜を含む高誘電率
複合膜を用いた。その結果、電気的特性を変えないで、
ゲート絶縁膜厚を大きくできたので、ゲート絶縁破壊に
関する信頼性が1桁以上向」ニした。
以上の実施例ではnチャネルMO8FETを例にとって
説明したが、pチャネル形でも同様な効果がある。また
ゲート船縁膜としてシリコン酸化膜及び酸化タンタル膜
を含む高誘電率複合膜を用いたが、他の高誘電率複合膜
、例えば酸化チタン膜やオキシティ1−ライト膜を含む
膜などでもよく、そしてゲート電極として、他の材料、
例えば、アルミニウム、タングステン、タングステンシ
リサイド、モリブデンシリサイド、およびチタンシリサ
イ1−でも本発明の思想を逸脱しない限りにおいて変更
可能である。
〔発明の効果〕 本発明によれば、複数個のチャネル領域が高密度に実装
できるので、電流密度が増大し、オン抵抗が低減できる
。また、ソースもしくはドレイン電極より放熱が効率良
く行なえるので、熱的破壊耐量が大きくなるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例で、第1図(a)はM、 O
S F E Tの平面図、第1図(b)は第1図(a)
のA−A ’縦断面図、第1図(c)は第1図(a)の
B−B’縦断面図、第2図は第1図主要部の鳥敞図、第
3図は本発明の他の実施例で、第3図(a)はMOSF
ETの平面図、第3図(b)はその第3図(a)のA−
A’縦断面図、第3図(c)は第3図(a)のB−B’
縦断面図、第4図は本発明の他の実施例のMOSFET
の主要部の縦断面図、第5図は本発明の他の実施例のM
OSFETの主要部の縦断面図、第6図は本発明の他の
実施例のブロック図、第7図は本発明の他の実施例のM
 OS F E Tの主要部の縦断面図。 さらに第8図は本発明の他の実施例のMOSFETの主
要部の平面図ある。。 10.11  ・半道体基板、20・・・熱酸化膜、3
0゜31.34・・・ゲート電極、40.44・・・n
形ソース領域、50.57  丁)形トレイン領域、6
0゜64・・・グーl−絶縁膜、70・・層間保護膜、
100゜14・・p形ベース領域、41,4.2,4.
3,45゜46・・・ソース電極、51,52,53.
58・・ド猶 3 Z くの平面図 B−B書面CrATE  DPΔ71 SOIJgCl
:/θ  55 消5 図 B−B’断面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上にソース電極とドレイン電極とを設け、さら
    に該ソース電極及びドレイン電極間にチャネルと、該チ
    ャネルに絶縁膜を介して、電界効果を及ぼすゲート電極
    とを設け、上記チャネルは、少なくともその一部分が基
    板にほぼ垂直な半導体層に設けられ、上記チャネルを流
    れる電流の方向は基板とほぼ平行である電界効果トラン
    ジスタを有する半導体装置において、上記ソースもしく
    はドレイン電極に隣接して複数個のチャネル層が配置さ
    れたことを特徴とする絶縁ゲート半導体装置。 2、請求範囲第1項において、ソースもしくはドレイン
    電極が裏面より取り出されたことを特徴とする絶縁ゲー
    ト半導体装置。 3、請求範囲第1項において、ドレーン−ゲート間の半
    導体部分にドレイン低濃度不純物層を有することを特徴
    とする絶縁ゲート半導体装置。 4、請求範囲第3項記載の半導体装置において、ドレイ
    ン低濃度不純物層のゲート端近傍が絶縁膜を介してゲー
    トもしくはソース電極で覆われたことを特徴とする絶縁
    ゲート半導体装置。 5、請求範囲第1項記載の半導体装置と、基板中に形成
    された集積回路とが、同一チップ上に形成されたことを
    特徴とする絶縁ゲート半導体装置。 6、1GHz以上の高周波増幅器用途に用いられること
    を特徴とする請求範囲第1項記載の絶縁ゲート半導体装
    置。 7、請求範囲第1項において、ゲート電極が800℃以
    上の高融点温度の金属材料を含むことを特徴とする絶縁
    ゲート半導体装置。 8、請求範囲第1項において、ゲート絶縁膜が比誘電率
    が4以上の物質を含むことを特徴とする絶縁ゲート半導
    体装置。
JP2302418A 1990-11-09 1990-11-09 絶縁ゲート半導体装置およびその製造方法 Pending JPH04179166A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2302418A JPH04179166A (ja) 1990-11-09 1990-11-09 絶縁ゲート半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2302418A JPH04179166A (ja) 1990-11-09 1990-11-09 絶縁ゲート半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04179166A true JPH04179166A (ja) 1992-06-25

Family

ID=17908680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2302418A Pending JPH04179166A (ja) 1990-11-09 1990-11-09 絶縁ゲート半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04179166A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6693324B2 (en) * 1996-04-26 2004-02-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having a thin film transistor and manufacturing method thereof
JP2005136376A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子のトランジスタおよびその形成方法
EP1805795A4 (en) * 2004-10-18 2010-10-06 Ibm FINLAND-INTEGRATED PLANAR SUBSTRATE COMPONENTS AND MANUFACTURING METHOD
WO2012018789A1 (en) * 2010-08-02 2012-02-09 Advanced Micro Devices, Inc. Integrated fin-based field effect transistor (finfet) and method of fabrication of same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6693324B2 (en) * 1996-04-26 2004-02-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having a thin film transistor and manufacturing method thereof
JP2005136376A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子のトランジスタおよびその形成方法
EP1805795A4 (en) * 2004-10-18 2010-10-06 Ibm FINLAND-INTEGRATED PLANAR SUBSTRATE COMPONENTS AND MANUFACTURING METHOD
WO2012018789A1 (en) * 2010-08-02 2012-02-09 Advanced Micro Devices, Inc. Integrated fin-based field effect transistor (finfet) and method of fabrication of same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10249759B2 (en) Connection arrangements for integrated lateral diffusion field effect transistors
US11721738B2 (en) Laterally diffused metal oxide semiconductor with gate poly contact within source window
TW478155B (en) Lateral thin-film silicon-on-insulator (SOI) JFET device
US6284604B1 (en) Method for producing a field-effect-controllable, vertical semiconductor component
TWI634620B (zh) 於共同基板上之功率裝置整合
US12057389B2 (en) Transistor semiconductor die with increased active area
JP7113221B2 (ja) 炭化珪素半導体装置
JP2002368121A (ja) 電力用半導体装置
JP2009016482A (ja) 半導体装置およびその製造方法
TW201409712A (zh) 於共同基板上之功率裝置整合
JP2635828B2 (ja) 半導体装置
TW201415609A (zh) 於共同基板上之功率裝置整合
US6900537B2 (en) High power silicon carbide and silicon semiconductor device package
JP2002540602A (ja) トレンチゲート電界効果型素子を備えた電子装置
CN112420681B (zh) 一种芯片封装结构
US20040245597A1 (en) Lateral field-effect-controllable semiconductor component for RF applications
JPH11266018A (ja) 半導体装置
EP4179575A1 (en) Power semiconductor devices having multilayer gate dielectric layers that include an etch stop/field control layer and methods of forming such devices
US5162883A (en) Increased voltage MOS semiconductor device
JPH04179166A (ja) 絶縁ゲート半導体装置およびその製造方法
JP3505220B2 (ja) 絶縁ゲート型半導体装置
JP2926962B2 (ja) Mis型電界効果トランジスタを有する半導体装置
JP4218512B2 (ja) 半導体装置
JP5876008B2 (ja) 半導体装置
JP2004288873A (ja) 半導体装置