JPH0821714B2 - 絶縁ゲート電界効果トランジスタ - Google Patents

絶縁ゲート電界効果トランジスタ

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JPH0821714B2
JPH0821714B2 JP63308043A JP30804388A JPH0821714B2 JP H0821714 B2 JPH0821714 B2 JP H0821714B2 JP 63308043 A JP63308043 A JP 63308043A JP 30804388 A JP30804388 A JP 30804388A JP H0821714 B2 JPH0821714 B2 JP H0821714B2
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    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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    • H10D62/149Source or drain regions of field-effect devices
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    • H10D62/156Drain regions of DMOS transistors
    • H10D62/157Impurity concentrations or distributions

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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマルチセルタイプの絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタの高耐圧化構造に関するものである。
〔従来の技術〕
今日、電力用絶縁ゲート電界効果トランジスタは高周波
スイツチング電源を始めとして広い分野で使用されてい
る。従来のこの種の電界効果トランジスタは第5図に示
すように出発母材となるn+形領域1aとその上面にエピタ
キシヤル成長させて形成したn形領域1bとから成るドレ
イン領域1と、n形領域の表面に露出する部分を有して
n形領域に包囲されたp形領域から成るバルク領域2
と、バルク領域2の表面に露出する部分を有してバルク
領域2に包囲された環状のn+形領域から成るソース領域
3と、バルク領域2の表面側に絶縁膜4を介して形成さ
れたゲート電極5と、バルク領域2及びソース領域3に
接触するソース電極(第1の主電極)6と、ドレイン領
域1に接触するドレイン電極(第2の主電極)7とを有
する。なお、ゲート電極5とソース電極6とは絶縁膜10
を介して電気的に絶縁されている。このように構成され
た電界効果トランジスタにおいては、ソース電極6とド
レイン電極7との間にドレイン電極7側を正とする電圧
VDSを印加し、さらにゲート電極5にソース電極6に対
して正のオン電圧を印加すると、ゲート電極5の下のバ
ルク領域6がn形に反転してチヤンネルが形成され、ド
レイン領域1からソース領域3へと主として縦方向にド
レイン電流IDが流れる。ここで、上記の電圧VDSが増加
すると、第5図に模式的に示すように空乏層8が拡が
る。空乏層8はブレークダウンが生じるまでこの電圧を
支える。なお空乏層8は、ドレイン領域1とセル領域9
(バルク領域2)との間のpn接合から伸びる空乏層とゲ
ート電極5の電界効果によりゲート電極下に拡がる空乏
層とが一体化したものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
第5図の電界効果トランジスタは、第6図に示すよう
にソース領域3とそれを包囲するバルク領域2から成る
多数個の島状領域(以下、セル領域と称する)9がドレ
イン領域1に形成されているマルチセルタイプの電界効
果トランジスタとなつている。周知のように、セル領域
9の4つの角部は図示のように丸めてはあつても、直線
状の辺部に比べると電界集中が生じ易い。このため、高
耐圧化を図る上では不利である。
そこで、本発明の目的は、オン抵抗が低く且つ耐圧が
高いマルチセルタイプの絶縁ゲート電界効果トランジス
タを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するための本発明は、実施例を示す図
面の符号を参照して説明すると、バルク領域2とこのバ
ルク領域2の中に形成されたソース領域3とから成るセ
ル領域9がドレイン領域1内に島状に複数個配置されて
いるマルチセルタイプの絶縁ゲート電界効果トランジス
タにおいて、前記複数個のセル領域は第1のセル領域と
前記第1のセル領域に対して互いに等しい間隔を有して
前記第1のセル領域の周囲に配置された複数の第2のセ
ル領域とを有し、前記第1及び第2のセル領域の平面形
状は略正四角形又は略正六角形であり、前記第1のセル
領域の互いに対向する複数の対の角部を結ぶ複数の仮想
直線の延長線上に前記第2のセル領域のそれぞれが配置
され、前記第2のセル領域の中心及び角部が前記仮想直
線の延長線上に位置し、前記第1のセル領域の角部とこ
れに隣り合う前記第2のセル領域の角部との間の距離が
前記第1のセル領域の辺部とこれに隣り合う前記第2の
セル領域の辺部との間の距離よりも小さく設定され、前
記ドレイン領域1は高不純物濃度の第1の領域(例えば
n+形領域)1aと前記第1の領域1aよりも不純物濃度が低
い第2の領域(例えばn形領域)1bと前記第2の領域1b
よりも不純物濃度が高い第3の領域(例えばn+形領域)
1cとを有し、前記第1の領域1aにドレイン電極7が接続
され、前記第2の領域1bは前記第1の領域1aに隣接して
いると共に前記バルク領域2と前記第1の領域1aとの間
に介在し且つエピタキシャル成長で形成され、前記第3
の領域1cは前記第1のセル領域と前記2のセル領域との
対向間に配置されていることを特徴とする絶縁ゲート電
界効果トランジスタに係わるものである。
[発明の作用及び効果] 本発明の絶縁ゲート電界効果トランジスタでは、第1
のセル領域と第2のセル領域の対向間のドレイン領域の
上部に高不純物濃度の領域1cが形成されているためオン
抵抗の減少が図られている。このようにドレイン領域の
上部に高不純物濃度の第3の領域を形成すると、セル領
域の角部の耐圧が低くなり易いが、本発明では第1のセ
ル領域の互いに対向する対の角部を結ぶ仮想直線の延長
線上に第2のセル領域の中心及び対の角部を配置し、第
1及び第2のセル領域の角部の相互間の距離を辺部の相
互間の距離よりも小さく設定したので、第1及び第2の
セル領域の角部の間のドレイン領域が辺部間のドレイン
領域に先立つて空乏層に満たされる。このため、電界集
中の起り易い第1及び第2のセル領域の角部の降伏電圧
が上昇し、耐圧の低下が抑制される。また、第1及び第
2のセル領域の辺部の間の距離は角部の間の距離よりも
大きいので、辺部の間に比較的大面積のドレイン領域が
存在し、ここがドレイン電流の通路として有効に働く。
結果として、オン抵抗が小さく且つ高耐圧化した絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタを提供できる。
[実施例] 本発明の実施例に係わる絶縁ゲート電界効果トランジ
スタを第1図〜第3図に基づいて説明する。なお、第1
図〜第3図において、第5図及び第6図と実質的に同一
の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の絶縁ゲート電界効果トランジスタは従来例
と同様にソース領域3とそれを包囲するバルク領域2か
ら成るセル領域9がドレイン領域1内に島状に点在した
マルチセルタイプの絶縁ゲート電界効果トランジスタで
ある。なお、ソース領域3はバルク領域2内に環状に形
成されており、ソース領域3の内側の孔にはバルク領域
2が侵入している。セル領域9は第1図に示すように平
面形状が略正四角形となつており、それぞれ4つの角部
とそれら角部の間に形成された略直線状の4つの辺部と
を有している。角部は従来例と同様に電界集中を緩和す
るように円弧状に丸められている。
本実施例の従来例と異なる点は上記のセル領域9の平
面配置にある。即ち、ある1つのセル領域(以下、第1
のセル領域と称する)9の4つの角部にはそれぞれ異つ
た4つのセル領域(以下、第2のセル領域と称する)9
が近接して配置されている。また、第1のセル領域9と
第2のセル領域9とはその角部で互いに対向しており、
第1のセル領域9と第2のセル領域9との間隔は角部で
小さく、辺部で大きくなつている。なお、4つの第2の
セル領域9は第1のセル領域9に対してほぼ等間隔で配
置されている。上記の4つの第2のセル領域9のそれぞ
れもそれ自体を第1のセル領域として、それぞれの4つ
の角部には上記の第1のセル領域9を含む4つのセル領
域9が第2のセル領域9となつてそれらの角部が近接し
て配置されている。
ドレイン領域1はドレイン電極7が接続されている不
純物濃度の比較的高いn+形の第1の領域1aと、この第1
の領域1aよりも不純物濃度の低いn形の第2の領域1b
と、この第2の領域1bよりも不純物濃度の高いn+形の第
3の領域1cとを有する。第2の領域1bは第5図と同様に
第1の領域1aの上にエピタキシャル成長で形成された領
域であってp形バルク領域2と第3の領域1cの下に配置
されている。第3の領域1cはセル領域9の対向間に配設
され、ドレイン領域1の最も上に形成されている。この
n+形の第3の領域1cはドレイン電流の通路に配置されて
いるので、オン抵抗を低くする作用効果を有する。高不
純物濃度の第3の領域1cを設けると、セル領域9の角度
の耐圧が低くなり易いが、本実施例ではセル領域9の配
置を第1図に示す配置にすることによって高耐圧化を図
り、第3の領域1cによる耐圧低下を抑制している。これ
によりオン抵抗が高い電界効果トランジスタを提供する
ことができる。
本実施例の電界効果トランジスタでは、ソース領域6
とドレイン電極7との間にドレイン電極7側を正とする
ドレイン・ソース間電圧VDSを印加すると、従来例の電
界効果トランジスタと同様に第2図に示す空乏層8が拡
がる。空乏層8はドレイン・ソース間電圧VDSが増大す
るにつれてその拡がりが大きくなる。本実施例では、ド
レイン・ソース間電圧VDSが増加してセル領域9とドレ
イン領域1によつて形成されるpn接合の逆方向降伏電圧
VB(セル領域9の間隔が十分大きい場合の値)より小さ
い所定の電圧VDS1に達したとき、第3図に模式的に示す
ように、第1のセル領域9と第2のセル領域9の間隔が
小さくなつている角部においてpn接合から横方向に延び
る空乏層が深く交絡していると見なせる空乏層8が形成
されるよう、第1のセル領域9と第2のセル領域9との
間隔が比較的小さく決定されている。第1のセル領域9
と第2のセル領域9との間隔が大きくなつている辺部に
おいては、電圧VDS1印加時に、第2図に示すようにpn接
合から横方向に延びる空乏層が交絡していないか又は交
絡していたとしても比較的浅い空乏層8が形成される。
以上のように、本実施例の電界効果トランジスタでは、
ドレイン・ソース間電圧VDSを増大すると、ブレークダ
ウンが生じる前にセル領域9の角部が対向した部分のド
レイン領域1が他のドレイン領域1に先立つてなめらか
に連続した空乏層8によつて満たされる。これによつ
て、電界集中の起こり易い角部の耐圧が向上し、耐圧の
大きい絶縁ゲート電界効果トランジスタを実現できる。
一方、第6図に示す従来の絶縁ゲート電界効果トランジ
スタに逆方向バイアス電圧VDS1を印加したときの角部に
おける空乏層8の拡がりは第5図に模式的に示すよう
に、近接する2つのセル領域9の角部の対向間隔が大き
くなつているため、空乏層8は電界集中を有効に緩和で
きるようになめらかに連続しない。また、従来例であつ
ても、対向する2つのセル領域9の間隔を小さくすれ
ば、本実施例のように角部の対向する領域に電界集中を
緩和する空乏層を容易に形成でき、耐圧向上の効果はそ
れなりに得られる。しかしながら、従来例の構造では辺
部の相互間隔が狭くなりすぎるためオン抵抗が増大す
る。本実施例では、角部の相互間隔が狭められるため、
この部分ではオン抵抗が増大するが、逆に辺部の相互間
隔が大きくなるためオン抵抗は減少する。結果として、
トータルのオン抵抗はセル領域の間隔を狭めていない状
態の従来例の絶縁ゲート電界効果トランジスタと同等の
小さい値となる。
本実施例以外の構造であつても耐圧を向上させること
は可能である。例えば、本実施例の電界効果トランジス
タにおいて、第1のセル領域9の代わりにp形領域から
成る内部FLRを配置させることが考えられる。しかしな
がら、この構造ではチツプ上の電界効果トランジスタの
実働面積が減少してしまう。また、従来例の電界効果ト
ランジスタにおいて、セル領域9の平面形状を円形とし
て耐圧を向上することも考えられる。しかしながら、こ
の構造ではチヤンネル幅(セル領域9の周辺長)が小さ
くなり、電流容量が大きくとれなくなる。以上のよう
に、本実施例は絶縁ゲート電界効果トランジスタの高耐
圧化構造として最適な構造といえる。
本実施例の効果を要約すると以下のとおりである。
(1)耐圧の弱い点である角部の耐圧が向上し、高耐圧
の絶縁ゲート電界効果トランジスタを実現できる。
(2)オン抵抗の比較的小さい絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタを実現できる。
(3)面積効率の良い絶縁ゲート電界効果トランジスタ
が実現できる。
〔変形例〕
本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例え
ば次の変形が可能なものである。
(1)第4図に示すようにセル領域9の平面形状を略六
角形としてもよい。
(2)バルク領域2が部分的に深く形成された周知のデ
イープベース構造の絶縁ゲート電界効果トランジスタに
も有効である。
(3)本発明はセル領域の平面形状が実質的に四角形ま
たは六角形であれば有効である。例えば、四角形の角部
を実施例のように円弧状にしたり、テーパーを形成した
セル領域であつても有効である。なお、テーパーを形成
した場合には、それぞれのテーパー部分が対向するよう
に近接する2つのセル領域を配置する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係わる絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタの半導体基板の表面の一部を示す平面図、 第2図は第1図のII-II線に対応する部分の断面図、 第3図は第1図のIII-III線に対応する部分の断面図、 第4図は変形例の絶縁ゲート電界効果トランジスタの半
導体基板の表面の一部を示す平面図、 第5図は従来の絶縁ゲート電界効果トランジスタを示す
第6図のV-V線に対応する部分の断面図、 第6図は従来の絶縁ゲート電界効果トランジスタの半導
体基板の表面の一部を示す平面図である。 1……半導体基板、2……バルク領域、3……ソース領
域、9……セル領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バルク領域(2)とこのバルク領域(2)
    の中に形成されたソース領域(3)とから成るセル領域
    (9)がドレイン領域(1)内に島状に複数個配置され
    ているマルチセルタイプの絶縁ゲート電界効果トランジ
    スタにおいて、 前記複数個のセル領域は第1のセル領域と前記第1のセ
    ル領域に対して互いに等しい間隔を有して前記第1のセ
    ル領域の周囲に配置された複数の第2のセル領域とを有
    し、 前記第1及び第2のセル領域の平面形状は略正四角形又
    は略正六角形であり、 前記第1のセル領域の互いに対向する複数の対の角部を
    結ぶ複数の仮想直線の延長線上に前記第2のセル領域の
    それぞれが配置され、 前記第2のセル領域の中心及び角部が前記仮想直線の延
    長線上に位置し、 前記第1のセル領域の角部とこれに隣り合う前記第2の
    セル領域の角部との間の距離が前記第1のセル領域の辺
    部とこれに隣り合う前記第2のセル領域の辺部との間の
    距離よりも小さく設定され、 前記ドレイン領域(1)は高不純物濃度の第1の領域
    (1a)と前記第1の領域(1a)よりも不純物濃度が低い
    の第2の領域(1b)と前記第2の領域(1b)よりも不純
    物濃度が高い第3の領域(1c)とを有し、 前記第1の領域(1a)にドレイン電極(7)が接続さ
    れ、 前記第2の領域(1b)は前記第1の領域(1a)に隣接し
    ていると共に前記バルク領域(2)と前記第1の領域
    (1a)との間に介在し且つエピタキシャル成長で形成さ
    れ、 前記第3の領域(1c)は前記第1のセル領域と前記2の
    セル領域との対向間に配置されていることを特徴とする
    絶縁ゲート電界効果トランジスタ。
JP63308043A 1988-12-06 1988-12-06 絶縁ゲート電界効果トランジスタ Expired - Lifetime JPH0821714B2 (ja)

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