JPS59149056A - 縦型mosトランジスタ - Google Patents
縦型mosトランジスタInfo
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- JPS59149056A JPS59149056A JP58023198A JP2319883A JPS59149056A JP S59149056 A JPS59149056 A JP S59149056A JP 58023198 A JP58023198 A JP 58023198A JP 2319883 A JP2319883 A JP 2319883A JP S59149056 A JPS59149056 A JP S59149056A
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- Japan
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- type well
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
- H10D30/028—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs
- H10D30/0291—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of vertical DMOS [VDMOS] FETs
-
- 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
- H10D30/665—Vertical DMOS [VDMOS] FETs having edge termination structures
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/17—Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
- H10D62/393—Body regions of DMOS transistors or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/101—Integrated devices comprising main components and built-in components, e.g. IGBT having built-in freewheel diode
- H10D84/141—VDMOS having built-in components
- H10D84/148—VDMOS having built-in components the built-in components being breakdown diodes, e.g. Zener diodes
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。
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、リーク電流の発生やブレークダウンによる
素子領域の破壊を防止するための改良を施した縦型MO
8l−ランジスタに関する。
素子領域の破壊を防止するための改良を施した縦型MO
8l−ランジスタに関する。
従来の縦型MO8l−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MO8I−ランジスタは、ドレイン電極3が接
合されるN生型(N型高濃度)の半導体基板4と、この
N十型基板4の上面に積層されたN−型(N型紙S度)
領域5と、このN−型領域5内に所定間隔をおいて複数
形成されたP型ウェル領域7と、このP型ウェル領域7
内に形成されたN中型ソース領域8と、このN中型ソー
ス領域8と実質的なドレイン領域となる上記N−型領域
5の双方にまたがった状態でゲート酸化膜9を介して形
成されたゲート電極1oとを具備してなるものである。
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MO8I−ランジスタは、ドレイン電極3が接
合されるN生型(N型高濃度)の半導体基板4と、この
N十型基板4の上面に積層されたN−型(N型紙S度)
領域5と、このN−型領域5内に所定間隔をおいて複数
形成されたP型ウェル領域7と、このP型ウェル領域7
内に形成されたN中型ソース領域8と、このN中型ソー
ス領域8と実質的なドレイン領域となる上記N−型領域
5の双方にまたがった状態でゲート酸化膜9を介して形
成されたゲート電極1oとを具備してなるものである。
また、ゲート電極10の引き出し部分を除く上面部分が
PSG膜12で被覆されており、更にソース電極11が
、P型ウェル領域内に形成されたP生型コンタクト領域
13とN中型ソース領域8に接合するように形成されて
いる。
PSG膜12で被覆されており、更にソース電極11が
、P型ウェル領域内に形成されたP生型コンタクト領域
13とN中型ソース領域8に接合するように形成されて
いる。
この種のMOS l−ランジスタでは、比較的高圧・大
電流のスイッチングを行なう必要性から、素子の耐圧を
向上させる工夫が種々なされており、例えば第1図に示
す如く、複数のP型ウェル領域7が形成された素子形成
領域の周囲にガードリングと呼ばれるP小型の浅く拡散
形成されたリング状ウェル領域14を設けたものがある
。
電流のスイッチングを行なう必要性から、素子の耐圧を
向上させる工夫が種々なされており、例えば第1図に示
す如く、複数のP型ウェル領域7が形成された素子形成
領域の周囲にガードリングと呼ばれるP小型の浅く拡散
形成されたリング状ウェル領域14を設けたものがある
。
これは、ソース・ドレイン間に高圧の逆方向電圧が印加
されたときに、素子形成領域周縁部のP型ウェル領域内
の曲率半径の小さい角部15において電界集中が起こっ
てブレークダウンを生じ易いことから、上記のガードリ
ンク14によって上記角部15における空乏層16の曲
率半径を大きくすることで素子の耐圧の向上を図ったも
のである。
されたときに、素子形成領域周縁部のP型ウェル領域内
の曲率半径の小さい角部15において電界集中が起こっ
てブレークダウンを生じ易いことから、上記のガードリ
ンク14によって上記角部15における空乏層16の曲
率半径を大きくすることで素子の耐圧の向上を図ったも
のである。
ところが、このような従来の縦型MO8l−ランジスタ
にあっては、ソース・ドレイン間に更に高圧(第2図A
点で示す)が印加されると、ガードリング14とP型ウ
ェル領域7の間のN−型領域5表面にP型反転層17が
生じ、ガードリング14とP型ウェル領域7とが導通し
てしまう。すると、ガードリング14の角部18に電界
集中が起こって、この角部18でブレークダウンが起こ
り、上記P型層転層17を通ってリーク電流が素子領域
内へ流れる。このリーク電流の電流値は反転層17の抵
抗により制限されるため、それほど大きな値とはならな
いが、素子の耐圧特性上の信頼性を低下させることとな
る。
にあっては、ソース・ドレイン間に更に高圧(第2図A
点で示す)が印加されると、ガードリング14とP型ウ
ェル領域7の間のN−型領域5表面にP型反転層17が
生じ、ガードリング14とP型ウェル領域7とが導通し
てしまう。すると、ガードリング14の角部18に電界
集中が起こって、この角部18でブレークダウンが起こ
り、上記P型層転層17を通ってリーク電流が素子領域
内へ流れる。このリーク電流の電流値は反転層17の抵
抗により制限されるため、それほど大きな値とはならな
いが、素子の耐圧特性上の信頼性を低下させることとな
る。
また、更に印加電圧が高くなると(第2図B点で示す)
、やはりP型ウェル領域内の角部15でブレークダウン
が起こり、素子領域が熱破壊される虞れがある。
、やはりP型ウェル領域内の角部15でブレークダウン
が起こり、素子領域が熱破壊される虞れがある。
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、上記のようなリーク電流の発生やブ
レークダウンによる素子破壊を防止することにある。
的とするところは、上記のようなリーク電流の発生やブ
レークダウンによる素子破壊を防止することにある。
この発明は上記目的を達成するために、前記のような縦
型MO8l−ランジスタにおいて、素子形成領域の周囲
に基板の導電型とは逆の導電型で、かつ高濃度のウェル
領域(ガードリングに相当)を設けるとともに、該高濃
度つJル領域を基板側の電極とは反対の電極に導通させ
たことを特徴とするものである。
型MO8l−ランジスタにおいて、素子形成領域の周囲
に基板の導電型とは逆の導電型で、かつ高濃度のウェル
領域(ガードリングに相当)を設けるとともに、該高濃
度つJル領域を基板側の電極とは反対の電極に導通させ
たことを特徴とするものである。
以下この発明の一実施例を第3図を用いて詳細に説明す
る。なお、同図において第1図に示した従来の縦型MO
8l−ランジスタと同一構成部分には同一の符号を付し
てその説明は省略する。
る。なお、同図において第1図に示した従来の縦型MO
8l−ランジスタと同一構成部分には同一の符号を付し
てその説明は省略する。
第3図に示す如く、この実施例の縦型MOSトランジス
タの各単位素子領域は、第1図に示した従来例の縦型M
O8I−ランジスタと同様にN−型ドレイン領域5と、
P型ウェル領域7と、N生型ソース領域8と、ゲート電
極10等から構成されている。
タの各単位素子領域は、第1図に示した従来例の縦型M
O8I−ランジスタと同様にN−型ドレイン領域5と、
P型ウェル領域7と、N生型ソース領域8と、ゲート電
極10等から構成されている。
そして、前記従来例におけるガードリンク14の如く、
前記素子領域の周囲に、P小型のウェル領域20が形成
されており、このP生型ウェル領域20には、ソース電
極11が接合されている。
前記素子領域の周囲に、P小型のウェル領域20が形成
されており、このP生型ウェル領域20には、ソース電
極11が接合されている。
更に、上記P生型ウェル領域20は、その拡散の深さが
上記P型ウェル領域7の深さよりも深く形成されている
。ずなわら、前記P型ウェル領域7の底面からN中型領
域4までの距離をd+、前記P生型ウェル領域20の底
面からN生型領域45− までの距離をd2とすればd2<d+の関係が成り立つ
。
上記P型ウェル領域7の深さよりも深く形成されている
。ずなわら、前記P型ウェル領域7の底面からN中型領
域4までの距離をd+、前記P生型ウェル領域20の底
面からN生型領域45− までの距離をd2とすればd2<d+の関係が成り立つ
。
このように構成された縦型MO8l−ランジスタにおい
て、ソース・ドレイン間に高圧の逆方向電圧が印加され
ると、前記従来例におけるガードリンク14の場合と同
様にして、P生型ウェル領域20の角部21に電界集中
が起こり、この角部21でブレークダウンが起こる。
て、ソース・ドレイン間に高圧の逆方向電圧が印加され
ると、前記従来例におけるガードリンク14の場合と同
様にして、P生型ウェル領域20の角部21に電界集中
が起こり、この角部21でブレークダウンが起こる。
そして、P生型ウェル領域20がソース電極11に導通
しているため、上記ブレークダウンの発生によって流れ
るブレークダウン電流は、素子領域内は流れず、P十型
ウェル領域20内を通って ・直接ソース電極11
へ導出されることとなり、素子領域の破壊を防止するこ
とができる。
しているため、上記ブレークダウンの発生によって流れ
るブレークダウン電流は、素子領域内は流れず、P十型
ウェル領域20内を通って ・直接ソース電極11
へ導出されることとなり、素子領域の破壊を防止するこ
とができる。
また、上記P生型ウェル領域20の拡散深さをP型ウェ
ル領域7より深くしたことによって、上記高圧の逆方向
電圧が印加されても、P生型ウェル領域20とP型ウェ
ル領域7との間のN−型ドレイン領域5の表面にP型層
転層が形成されないため、従来例のようなリーク電流が
素子領域内を6一 流れることがない。
ル領域7より深くしたことによって、上記高圧の逆方向
電圧が印加されても、P生型ウェル領域20とP型ウェ
ル領域7との間のN−型ドレイン領域5の表面にP型層
転層が形成されないため、従来例のようなリーク電流が
素子領域内を6一 流れることがない。
更に、上記P生型ウェル領域20を設【プたことによっ
て、素子の耐圧は、このP+型ウェル領域20とN中型
領域4との間の耐圧で決まることとなる。そして、上記
P生型ウェル領域20の下面からN中型領域4の上面ま
での距離d2をリーチスルー降伏の起こる距離よりも短
くすれば、素子の耐圧は素子のオン抵抗を変えることな
く、上記路IIItd2を変えることによって調整する
ことができる。
て、素子の耐圧は、このP+型ウェル領域20とN中型
領域4との間の耐圧で決まることとなる。そして、上記
P生型ウェル領域20の下面からN中型領域4の上面ま
での距離d2をリーチスルー降伏の起こる距離よりも短
くすれば、素子の耐圧は素子のオン抵抗を変えることな
く、上記路IIItd2を変えることによって調整する
ことができる。
上記リーチスルー降伏とは、上記路111td2を、P
+型ウェル領域20の角部21でブレークダウンが起こ
るときの空乏層の拡がり幅よりも短くすることによって
、上記角部21でブレークダウンが起こる前にP+型ウ
ェル領域20の下面の空乏層16がN中型領域4に到達
することによってこの部分で先にブレークダウンが起こ
る現象を表わしており、このとき、ブレークダウン電流
はP+型ウェル領域20の底面の広い範囲を通って流れ
るため、熱集中を起こすことがなく、より効果的に素子
を保護することができる。
+型ウェル領域20の角部21でブレークダウンが起こ
るときの空乏層の拡がり幅よりも短くすることによって
、上記角部21でブレークダウンが起こる前にP+型ウ
ェル領域20の下面の空乏層16がN中型領域4に到達
することによってこの部分で先にブレークダウンが起こ
る現象を表わしており、このとき、ブレークダウン電流
はP+型ウェル領域20の底面の広い範囲を通って流れ
るため、熱集中を起こすことがなく、より効果的に素子
を保護することができる。
次に、上記の縦型MoSトランジスタの製造工程の一例
を第4図を用いて簡単に説明する。
を第4図を用いて簡単に説明する。
まず第4図(a )に示す如く、N十型半導体基板4の
上面に例えばエピタキシャル成長法によってN−型領域
5を積層形成し、このN−型領域5の表面に熱酸化によ
ってゲート酸化膜9を形成する。
上面に例えばエピタキシャル成長法によってN−型領域
5を積層形成し、このN−型領域5の表面に熱酸化によ
ってゲート酸化膜9を形成する。
次に、所定のパターンのレジストをマスクとしてボロン
イオンをN−型領域5の表面に導入した後、熱拡散させ
て同図(b)に示ず如く、P生型つェル領[20を形成
する。
イオンをN−型領域5の表面に導入した後、熱拡散させ
て同図(b)に示ず如く、P生型つェル領[20を形成
する。
このとき、上記ボロンイオンの単位面積当りの導入数や
熱拡散処理時間を調整して、上記P生型ウェル領域20
の拡散深さを所定の深さに設定する。
熱拡散処理時間を調整して、上記P生型ウェル領域20
の拡散深さを所定の深さに設定する。
次に同図(C)に示す如く、部分的にゲート酸化膜9を
成長させ、同じ(ポリシリコンをデポジットし、更にフ
ォトエツチング処理を行なって、所定の位置にゲート電
極10を形成する。
成長させ、同じ(ポリシリコンをデポジットし、更にフ
ォトエツチング処理を行なって、所定の位置にゲート電
極10を形成する。
次に、上記ゲート電極10およびレジスト30をマスク
として、ボロンイオンをN−型領域5の表面に導入した
後、熱拡散を行ない、更に、レジスト31を用いてボロ
ンイオンの導入および熱拡散を行なって、同図(d )
に示す如く、P型ウェル領域7とP生型コンタクト領域
13を形成する。
として、ボロンイオンをN−型領域5の表面に導入した
後、熱拡散を行ない、更に、レジスト31を用いてボロ
ンイオンの導入および熱拡散を行なって、同図(d )
に示す如く、P型ウェル領域7とP生型コンタクト領域
13を形成する。
次に、上記P型ウェル領域7の表面のソース形成予定領
域のみに所定パターンのレジストを用いてリンイオンの
導入を行なった後、熱拡散を行なって、N生型ソース領
域8を形成し、次に、素子表面にPSG膜12を形成し
た後、フォトエツチング処理によって、ソースコンタク
トホールの孔間けを行ない、アルミニウム蒸着によって
ソース電極11を形成することによって、同図(e)に
示すようなMOS トランジスタ構造を得ることができ
る。
域のみに所定パターンのレジストを用いてリンイオンの
導入を行なった後、熱拡散を行なって、N生型ソース領
域8を形成し、次に、素子表面にPSG膜12を形成し
た後、フォトエツチング処理によって、ソースコンタク
トホールの孔間けを行ない、アルミニウム蒸着によって
ソース電極11を形成することによって、同図(e)に
示すようなMOS トランジスタ構造を得ることができ
る。
なお以上の説明では、Nチャンネル型の縦型MOSトラ
ンジスタについて記述しであるが、この発明は、Pチャ
ンネル型の縦型MO8I−ランジスタにも同様にして適
用できることは明らかであり、−9= この場合NをPに又PをNに変更することによって容易
に形成できる。
ンジスタについて記述しであるが、この発明は、Pチャ
ンネル型の縦型MO8I−ランジスタにも同様にして適
用できることは明らかであり、−9= この場合NをPに又PをNに変更することによって容易
に形成できる。
以上詳細に説明したようにこの発明の縦型MOSトラン
ジスタにあっては、ソース・ドレイン間にサージ等の高
電圧が印加された場合に、ブレークダウン電流が素子領
域の周囲に設けられlζ高高濃ウェル領域内を通って導
出されることによって、リーク電流やブレークダウン電
流が素子領域内を流れることがなく、素子領域を熱破壊
から守り、また素子の耐圧特性の信頼性を向上させるこ
とができる。
ジスタにあっては、ソース・ドレイン間にサージ等の高
電圧が印加された場合に、ブレークダウン電流が素子領
域の周囲に設けられlζ高高濃ウェル領域内を通って導
出されることによって、リーク電流やブレークダウン電
流が素子領域内を流れることがなく、素子領域を熱破壊
から守り、また素子の耐圧特性の信頼性を向上させるこ
とができる。
第1図は従来の縦型MO8t−ランジスタを示す素子断
面図、第2図は同素子のドレイン電流とソース・ドレイ
ン間電圧の特性を示す図、第3図は本発明に係る縦型M
O8hランジスタの素子周縁部における構造を示す素子
断面図、第4図は同素子の製造工程図である。 3・・・ドレイン電極 4・・・N生型領域 10− 5・・・・・・N−型領域 7・・・・・・P型ウェル領域 8・・・・・・ソース領域 11・・・ソース電極 21・・・P十型ウェル領域 特許出願人 日産自動車株式会社 11− 第3図
面図、第2図は同素子のドレイン電流とソース・ドレイ
ン間電圧の特性を示す図、第3図は本発明に係る縦型M
O8hランジスタの素子周縁部における構造を示す素子
断面図、第4図は同素子の製造工程図である。 3・・・ドレイン電極 4・・・N生型領域 10− 5・・・・・・N−型領域 7・・・・・・P型ウェル領域 8・・・・・・ソース領域 11・・・ソース電極 21・・・P十型ウェル領域 特許出願人 日産自動車株式会社 11− 第3図
Claims (1)
- (1)第1導電型半導体基板の上面側の素子形成領域内
に形成された第2導電型ウエル領域と、該第2導電型ウ
エル領域内に形成された第1導電型領域とを備え、前記
第1導電型領域をソース電極またはドレイン電極の一方
に導通させるとともに、他方の電極には前記基板の下面
側が導通する縦型MOSトランジスタにおいて; 前記素子形成領域の周囲に第2導電型で、かつ高濃度の
ウェル領域を設けるとともに、該高?11麿ウェル領域
は前記第1導電型領域に導通する電極と同電位の電極に
導通することを特徴とする縦型MOSトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023198A JPS59149056A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 縦型mosトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023198A JPS59149056A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 縦型mosトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59149056A true JPS59149056A (ja) | 1984-08-25 |
Family
ID=12103969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58023198A Pending JPS59149056A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 縦型mosトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59149056A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3540433A1 (de) * | 1984-11-20 | 1986-05-22 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | Integriertes mosfet-bauelement |
| JPS61182264A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-14 | Nissan Motor Co Ltd | 縦型mosトランジスタ |
| JPS63194366A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-11 | Toshiba Corp | 高耐圧プレ−ナ型半導体素子 |
| JPS6422067A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-25 | Toshiba Corp | Double diffusion type insulated-gate field effect transistor |
| JPH01215067A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-29 | Hitachi Ltd | 縦型絶縁ゲート電解効果トランジスタ |
| JPH04767A (ja) * | 1990-04-02 | 1992-01-06 | Fuji Electric Co Ltd | Mos型半導体素子 |
| US5208471A (en) * | 1989-06-12 | 1993-05-04 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
| US5221850A (en) * | 1991-03-20 | 1993-06-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Conductivity-modulating mosfet |
| WO1998010469A1 (fr) * | 1996-09-06 | 1998-03-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Transistor et son procede de fabrication |
Citations (1)
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| JPS57206073A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-17 | Hitachi Ltd | Mis semiconductor device |
-
1983
- 1983-02-15 JP JP58023198A patent/JPS59149056A/ja active Pending
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