JPS5921065A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5921065A
JPS5921065A JP57129943A JP12994382A JPS5921065A JP S5921065 A JPS5921065 A JP S5921065A JP 57129943 A JP57129943 A JP 57129943A JP 12994382 A JP12994382 A JP 12994382A JP S5921065 A JPS5921065 A JP S5921065A
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JP
Japan
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electrode
type
layer
drain
drain electrode
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JP57129943A
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Katsuyuki Nakayama
勝之 中山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5921065A publication Critical patent/JPS5921065A/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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64—Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H10D30/664—Inverted VDMOS transistors, i.e. source-down VDMOS transistors
    • 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 

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  • Electrodes Of Semiconductors (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】 本発明は半導体装置に係り、特にM O’ S電界効果
トランジスタ(以下MO8・・PETと言う)・に関す
る。
従来の比較的許容電流、電圧耐量の大きいパワーMO8
,FETと【7て、縦型構;貴が知られており、これら
はいずれもベレットの裏面fIlll(基板シリコン)
が、ドレイン電極となる電極槽a kl” *っている
。向えばNチャンネルのMOS・FETの場合には、第
2図に示す工うに、ドレイン電極1は、Nfjl基板1
0からベレットの裏面側(マウントされるIQII )
に取り出し設けられている。一方。
ソース電極2はNを拡散層8とP型拡散層3と?ベレッ
ト裏面側に於いて、アルミ等の金属配線iで短絡され、
覗9出されている。従って、複数の独立したスイッチ音
1チツプア構成した場合、複数のソース電極と複数のゲ
ート電極rそれぞれ分離取り出すことは可能であるが、
’FE’l”がソース・ゲート間の電圧V(、制御【2
て動作させる半導体8 デバイスであるために、ゲートのぶイアス回路の″) 
mIpf必要、l′cなり・、、5路、が非常に複雑に
ガる欠点、、1・があった。
また、2つのMOS、FETを用い、ソース電極お工び
ゲート電1柩どat・シ、忙それぞ、れ接続【−1こ 
  。
■ゲート・ソース間印加電圧に工9独立した2つ、1 
  /: のドレイン電極間で嬰方向件スイッチ忙構成する場合、
従来のドレイン電(Lマウント構造ベレットに於いては
、2つのベレットチップ?独立17た2つのフレーム上
にそれぞれマウントレなければ、、1.、   α ならない欠点と、ギャリアメ随れがチャンネルの1  
・::′ 池にエビタギシャル領域?il′fi、、るため、チャ
ンネ省、。
抵抗にこのエビタiシャル領域の抵抗が加わ、!2゜オ
ン抵抗が大きくなるという欠点もあった。 ・・、。
本発明の目的は1以上の工うな欠点r改善【7た。
子導体装置r提供することにある。
本発明は、−主面に形成されたP型拡散層からN型領域
r選択的に突き抜けたP型不純物層と。
前記pIi!!不純物層とA’1JlN帖領域とr他生
域側で導電的に短絡[7てなるソース電極と、前IdP
型拡散層内に選択的に拡散してなるNil拡散層から前
、、、記、−主面側に敗り出されたドレイン電極とt備
え。
、、前記ドレイン電極と前記ソース電極間の前記P巖−
赦Iw:′にチャンネルを誘起せしめるためのゲート:
、電極を絶縁噛を介して前記−主面側に設けた縦壁□ 
’MU8電界効果トランジスタを含むことr特徴とする
手導(本装置にある。   □ 以下本発明について図面r診照Lfiがら詳細に説明す
る。なお、以下に示す図に於いて同一部分おLび同一機
能は同一符号で統一する。
第11凶(A)1第1図(B)は、いずれもNゲート・
−O8・1!” E T i表わす回眸図で、この、う
し第11吟)シ、ティプレンションイイプを示す回路、
図、第1.1俳)は工ざ↑イそメント・タイプを示す回
路図でお、る。これら図に於諭て。
それぞBL:DFEi’は、ドレイン電極1と、ソース
電極2と、このソース電極2と電気的に短絡されている
P型拡散1m部3と、絶縁ゲート電極4とt有する。
また、第2図は第1図体)又は第1図の)の従来の縦姑
タイプのNチャンネル・MOS−FE’l’i示(7た
断面図である。第2図に於いて、ドレイン電極1はN型
基板10の裏面からオー冷性接触ケ持って導′Tt性フ
レーム5にマウントされる。・ソース電極2は、金属配
線6に工凱N型ソース電極層8とP (謀拡舷層3と?
、ベレット表面部で短絡した鎌嘆り1旧2である。::
”=ト軍極4は・、絶縁物(酸化1漠)9の中VC設け
C6る通常多結晶シリコンで作られる電極7から取り出
しておる。、N型基板10の」二に設けた1% IJ:
 、〜払すエビタキンヤル層11である。今、ドレイン
電極1か正で、ノー冬電極2が負電位のバイアス・モー
ドで、ゲート電極4rンースを極2に附ししきい値電圧
以上の・電圧(十V。8)、、 k lEI’l 1J
11−jると、ドレイン電i&(I、)ノキャリアは第
2図のmt路12.に示す、工うに・、N型基板1.0
カらエピタキシャルffd、11 kiMUI F:拡
散183のうちゲート電、極4直下:の反転層(2ヤ、
ンネル)r介して、N拡散18からノー冬電極25と矢
印の、↓すに・流れる。なお1前述した↓うに1.、、
。
、PW拡散層3とN俄ソース電、、極r* sとは、ベ
レットの表面で、寄生NP、Nトラン、ジスタのエミッ
タ・ベース短絡の目的から、金属間、線6に工9.電気
−5− 的に短絡しであるため、ソース電極2とドレイン電極1
との間では、P型拡散@3rアノードとしN型のエピタ
キシャル層11及びNil基板1.、 Okカソードと
する等価ダイオードが構成されている。
第3図は本発明の実施例のNチャンネル縦541M08
−PETの基本構造r説明するための断面図である。
トイイン電極1は、P賊拡散層3の」二に拡散されfc
Nq層8から、金鴎配fi16*介[2取す出【7て、
ある。ソース電極2は、前記P型拡赦鳴3とN型エピタ
キシャル層11お工びN塘基板10と7r:P+宋き抜
は拡散層13で短絡【2.さらに前記Ndl基板10と
突き抜は拡散1i#13と2良好なオ下ム性接触ビ持っ
て、導電性フレーム5で電気的に短絡し、取:り出しで
ある。その他グ、−ト電極4は、 All記従米従来プ
と基本的には同じである。今、ドレイン電極1が正、ソ
ース電極2が負電位にそnぞれバイ、アスさ1てお、p
、さらに、ゲート・ソース間にしき、い値電圧エリ充分
高い正の電圧(・十V。S)を印加すると、ドレイン電
流(より)は第3図の流6− 路12に示すように、ドレイン電極1かし↓N 、−+
−敗rfi 8〒通り、P拡散層3のゲート電極直下に
誘起される反転層(チャンネル)r介17てエピタキシ
ャル層11へさらにN型基板10へと流れ、ソース電極
2に到る。
このLうに1本実施しリの縦型MO8,FETによれば
、べI/ットQ裏面111!l kソース電極とし、ド
レイン軍、極は表面側から取り出す構i青になっている
ため、ドレイン電流のベレット内部に於ける電流方向が
、従来のものと逆で、表面から真向の方向rこ流t[る
。従クーC9同一導電フレームに複数個のベレッtk”
マウントし、マルチ・チップの多極革ぼl−!MO81
1i’ETが容易に得られる。また、ドレイン電極r金
鴫配線q)適当な分離で取り出すことにぶつ−〔,1チ
ツプの多極縁(tすM 08・FETさらには、1チツ
プのダブル・ドレイン電′+#、tそれぞtL9:■j
’[他の各1 &fM子と1.て待った双方向性M O
8・l!11シT忙実現することが1丁能である。
第4図、第5図は1本発明の実施例のMOS・i+’ 
ET v用いfC第1.槙2の応用列葡示す回路図であ
る。まず第4図において8本発明の実施し1jのマルチ
・チップあるいは1チツプによる多極縦型MO8・F 
E ’I’ 14は、共通のソース電極2と。
マルチドレイン電極20.21..22と、マルチゲー
ト電極30,31.32とr有する。引一本回路は、ソ
ース・ドレイン電極間、ソース・ゲート電極間rバイア
スするための第1.第2の直流電源15.16や、それ
ぞれ前り己ドレイン電極20.21.22に接続された
負荷インピーダンス40,41,42.前記ゲート電極
30 、31゜32とソース電極2とr接続【7た抵抗
40,41゜42と、各ゲート電極30,31.32に
選択的に直流電圧を加えるためのスイッチ19とr備え
ている。
今、スイッチ19によってゲート電極30が選択接続さ
れた場合、このゲート電極30に直流電源16の電圧が
印加されるため、MOS、FETの内部P層のゲート電
極直下に反転層が誘起さn。
その結果ドレイン電流は負荷インピーダンス40?介し
、ドレイン電極20から共通ソース電極2へ、内部ペレ
ットの表面から裏面側へと縦方向にtAf、れ2)。1
10のゲート電、極31.32に対応する縦方向M08
・li’ 1;’、 Tは、ゲート・ソース間がバイア
スされないため、ドレイン電極流は流れず、阻止状態と
なる。同様にスイッチ19の切換え選択にエリ、希望す
るMOS・F E T ′?cオン抵抗の小さい専1市
+大ftMに専〈ことが11丁能である。
第5図は6本発明の実施しUの第2の応用列r示し文回
路図で、マルチ・チップあるいは1チツプにLるダブル
・ドレイン電極L極50.51?l”持った双方向性M
O8・FET14は、共通のソース電極2と、ゲート1
[極4と忙備え、ゲート電極4はベレット内部配線で接
続し、共通ゲートと【7て取り出L7tものである。ま
た1本回路は、負荷インピーダンス57と、ソース電極
2とゲート’!1tff14と忙短絡する抵抗58と、
スイッチ19と、交流電源電圧60と忙備えている。
今、交流電源電圧60の極性に於いて、ドレイン電極5
0が正、もう一方のドレイン電極51が負にバイアスさ
れる半サイクルの任意の位相で。
9− スイッチ19が閉になり、ゲート・ソース間に直流を源
16から、1.きい値電圧よす光分大きい電圧(+V、
s)が印加されると、ドレイン電流は交流電源60→ド
レイン電極50→ゲ一ト電位置下のP拡散に誘起される
チャンネル(反転層)とN賊エピタキシャル層→ドレイ
ン電極57→負荷インピーダンス57という経路でR,
tする。この状態で、交流電源60の極性が反転【7.
ドレイン電極51が正、ドレイン電極50が負となって
も、ゲート電極直下のP型拡散r@に誘起されるチャン
ネルの変化はるいから、ドレイン電流の方向が逆向にな
るが、前記同様、チャンネルを通【7てドレイン電極5
1E)c)他方のドレイン電極50へと流れるため、負
荷57には交流電流が供給できることになる。また、ス
イッチ19が開になればP賊拡散層へのチャンネルに誘
起がなくなるため、ドレイン電流は遮断される。以上か
らも解る工うに、第5図の応用回路に於ける負荷電流は
、ソース電極’kAらず、チャンネルr介[7直接2つ
のドレイン電極間で流れるため、エビメキシャル’JA
域の抵抗10− 分がなく、オン抵抗は小さくなる。
以上説明(7た工うに1本発明に工れば、べ1/ツトの
裏面(71〕−ムにマウントするし1[)?ソース電極
と171さらにドレイン電極r同べ1ノツトの表面に取
り出す縦型タイプのものであるから、マルチ・チップに
よる多極のド1/インおよびゲート電極r持っmMO8
−FETア1/イが7− x 電、極r共通とし一つの
717−ム上にマウントすることができ小形で組立製造
が簡素化でき、さらに多極のド1/イン′wt極もべ1
/ツト表面上の金嘴配線r適当に分離して*p出せば、
lチップで多極ド1ツインお工びゲート電極r有する縦
壁M、08・I−’ E ’1’ i提供することがで
き、さらにまた、ダブル、ト町ツイン電極を交流電極端
子とじ、ゲート電極4内部接続【2て嘔p出せば、ゲー
ト・ソース電極への制御電圧の有無で交流負荷tOント
ロールする1チツプ双方向性MO8−)i’、ETも提
供することができる。尚、ソース電極r共通に【7た複
数電極のM2S・Ii”ETとすれけ、これらの複数電
極忙制御するゲート・ソース電極へのバイアス回路が簡
単になるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1:図(5))はディプ1/ツシ菫ンタイブのMOS
・F’ETi示す回路図、第1図(13)はエンハンス
メントメイブのMOS・yg’r2示す回路図、第2図
は従来の縦QNチャンネルM:08−FET2示す断面
図、第3図は本発明の実施例の縦fjliNチャンネル
M、O8・FE T i示す・断面図、第4図は本発明
の実施列のMOS−FETi用いfc第1の応用列の回
路図、第5図は本発明の実施列のM O’ S・FET
1用いた第2の応用−1jk示した回路図である。 同図において、1.20,21.22・・・、・・・ド
1ツイン電極、2・・・・・・ソース電極、3・・・・
・・P型拡赦層。 4.30,31.32・・・・・・ゲート電極、5・・
・・・・導電性71ノ一ム、6・・・・・・金属配線、
7・・・・・・絶縁ゲート、8・・・・・・N+型型数
散層9・・・・・・絶縁層(V化膜)。 10・・・・・・N!シリコン基板、11・・・・・・
N Illエピタキシャル層、12・・・・・・ド1ツ
イン電流の経路、13・・・・・・突き抜けP 型拡散
m、14・・・・・・多極の縦型M08−vgT、15
.16・・・・・・直流電源、40゜41.42.57
・・・・・・負荷インピーダンス、40゜41.42.
58・・・・・・抵抗、19・・・・・・スイッチ。 60・・・・・・交流1t mt。 13− 阜 1 しくA)             琴1 ℃
4(β)導3頂 Δ     ノ 〜す                 I     
    θ3 N     F’

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  −主面に形成されたP型拡散層からN壁領域
    r選択詩覧き抜けたP型不純物層と、前記P型不純物I
    Iiと前記N賊領域とt他主面側で導電的に短絡【−で
    なるソース電極と、−IJ記Pg拡散層内に選択的に拡
    散してなるNrl拡散t―から前記−主面側に取り出さ
    れたドレイン電極とr備□え。 前記ドレイン電極と前記ソース電極間の前記P観拡散層
    にチャンネルを誘起せ(7めるためのゲート電極wM!
    3縁層r介して前記−主面側に設けた縦壁MO8電界効
    果トランジスタr富むことr特徴とする半導体装置。 、       +2)  1−”V4:/電極b(・
    互“に電気的1分離gtt′C複数設けら□れているこ
    とr特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の半導体
    vcljt、′
JP57129943A 1982-07-26 1982-07-26 半導体装置 Granted JPS5921065A (ja)

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JPS5921065A true JPS5921065A (ja) 1984-02-02
JPH0354477B2 JPH0354477B2 (ja) 1991-08-20

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4794432A (en) * 1987-01-27 1988-12-27 General Electric Company Mosfet structure with substrate coupled source
JPH03231474A (ja) * 1990-02-06 1991-10-15 Nec Corp 縦型電界効果トランジスタ
US5134448A (en) * 1990-01-29 1992-07-28 Motorola, Inc. MOSFET with substrate source contact
KR100936632B1 (ko) 2002-03-26 2010-01-14 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치

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