JPS595673A - 横型双方向性ノツチfet - Google Patents
横型双方向性ノツチfetInfo
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- JPS595673A JPS595673A JP58111782A JP11178283A JPS595673A JP S595673 A JPS595673 A JP S595673A JP 58111782 A JP58111782 A JP 58111782A JP 11178283 A JP11178283 A JP 11178283A JP S595673 A JPS595673 A JP S595673A
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- Japan
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- gate
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- 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
- H10D30/65—Lateral DMOS [LDMOS] FETs
- H10D30/658—Lateral DMOS [LDMOS] FETs having trench gate electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—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
- H10D30/0281—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of lateral DMOS [LDMOS] FETs
- H10D30/0289—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of lateral DMOS [LDMOS] FETs using recessing of the gate electrodes, e.g. to form trench gate electrodes
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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- H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
- H10D30/668—Vertical DMOS [VDMOS] FETs having trench gate electrodes, e.g. UMOS transistors
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/113—Isolations within a component, i.e. internal isolations
- H10D62/115—Dielectric isolations, e.g. air gaps
- H10D62/116—Dielectric isolations, e.g. air gaps adjoining the input or output regions of field-effect devices, e.g. adjoining source or drain regions
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- 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
- H10D64/514—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the insulating layers
- H10D64/516—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the insulating layers the thicknesses being non-uniform
-
- 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
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/66—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
- H10D64/667—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor comprising a layer of alloy material, compound material or organic material contacting the insulator, e.g. TiN workfunction layers
- H10D64/668—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor comprising a layer of alloy material, compound material or organic material contacting the insulator, e.g. TiN workfunction layers the layer being a silicide, e.g. TiSi2
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】
本発明は電カスイ・ソナング半導体、特に、電力MOS
FET(金属酸化物半導体の電界効果トランジスタ)な
どにかへわる。
FET(金属酸化物半導体の電界効果トランジスタ)な
どにかへわる。
本発明は、低電流回路遮断器又は接触器と代替するため
に、島電カスイッチング用としての固体装置を開発する
努力から発展されたものであるが、本発明がそれに限定
されないことは勿論である。か〜る装置に対する性能上
の要件としては、控えめな仕様においてさえ、0.00
5Ωの対応せるオン状態抵抗そして実効値2OAの交流
定格で400■の阻止・l゛t能を必要とする。更に、
このシステムは、それ自体を破壊することなく、500
0Aの故障電流を遮断できなければ′/.Cもない。更
に、製造コストはその回路遮断器又は接触器の製造コス
ト以下又はそれと同程度でなければ/,【らない。
に、島電カスイッチング用としての固体装置を開発する
努力から発展されたものであるが、本発明がそれに限定
されないことは勿論である。か〜る装置に対する性能上
の要件としては、控えめな仕様においてさえ、0.00
5Ωの対応せるオン状態抵抗そして実効値2OAの交流
定格で400■の阻止・l゛t能を必要とする。更に、
このシステムは、それ自体を破壊することなく、500
0Aの故障電流を遮断できなければ′/.Cもない。更
に、製造コストはその回路遮断器又は接触器の製造コス
ト以下又はそれと同程度でなければ/,【らない。
固体装置における^屯カスイッチング番よ、最近の30
年間に、初期のミリ・ワット程度の装置から現在のキロ
・ワヴト程度の゛′ポッキー・パック(hockypu
ck)”型サイリスタ装置へと発展した。デバイス圧つ
いての処理は、初期の制限的合金/率成長装置(res
trictiveallo)7fategrownde
vices)からプレーナおよびMOSVLSI構造へ
と発展し、スイッチの阻止電圧を1950年代の10V
程度のレベルから今日のギロ・ボルト範囲へともたらし
た。しかしながら、こうした長足の進歩にもか〜わらず
、低電流回路遮断器又は接触器に代替できる半導体装置
の開発間亀は未解決のま〜にある。
年間に、初期のミリ・ワット程度の装置から現在のキロ
・ワヴト程度の゛′ポッキー・パック(hockypu
ck)”型サイリスタ装置へと発展した。デバイス圧つ
いての処理は、初期の制限的合金/率成長装置(res
trictiveallo)7fategrownde
vices)からプレーナおよびMOSVLSI構造へ
と発展し、スイッチの阻止電圧を1950年代の10V
程度のレベルから今日のギロ・ボルト範囲へともたらし
た。しかしながら、こうした長足の進歩にもか〜わらず
、低電流回路遮断器又は接触器に代替できる半導体装置
の開発間亀は未解決のま〜にある。
高亀カスイッチング用としては5種類がある。
それらの2つはバイポーラであって、それらは2つの型
の多数および少数ギャリャの流れに依存する。第3はユ
ニ・ポーラであって、それは多数キャリャの流れにのみ
依存する。
の多数および少数ギャリャの流れに依存する。第3はユ
ニ・ポーラであって、それは多数キャリャの流れにのみ
依存する。
始めの2つはザイリスタおよびパイ・ポーラトランジス
タである。サイリスタは高い逆電圧を阻止できるけれど
も、それは固定電圧源(1つの接合部降下)による順方
向オン状態と、そして抵抗が温度上昇につれ【減少する
所謂負の温度係数を持つ抵抗5C特徴としている。パイ
ボーラ・トランジスタは、狗の温度係数を持つ抵抗とし
ての単1,【る順方向オン状態を特徴としている。各場
合Kおいて、″′電流分配″効果によりバイボーラ装置
を並列させて大きな市,流定格を得ることは極めて因難
である。も【7もそうした装置の多くが並列接続されて
そして1つのユニy}のみが他のものよりも幾分大きい
電流を引《とすると、それは加熱してその抵抗が減少さ
れることKなる。そこで、そのユニッ目ま更に大きな電
流を分担して、一層加熱される。結果的に、そのユニッ
トは熱破壊さオ1、他のユニットが過負荷状態に置かれ
る。一般に、装置を並列接続する電流分配方式は、安定
化用負帰還の形態にあるバラスト抵抗を利用しない限り
実用性はない。この抵抗は完全オン状態での抵抗に加わ
るので、極めて望ましくない。他の不都合として、サイ
リスタでは偽ゎりのdV/(lt}リガリングの問題、
そしてバイボーラ・トランジスタでは2次ブレークダウ
ンの問題がある。
タである。サイリスタは高い逆電圧を阻止できるけれど
も、それは固定電圧源(1つの接合部降下)による順方
向オン状態と、そして抵抗が温度上昇につれ【減少する
所謂負の温度係数を持つ抵抗5C特徴としている。パイ
ボーラ・トランジスタは、狗の温度係数を持つ抵抗とし
ての単1,【る順方向オン状態を特徴としている。各場
合Kおいて、″′電流分配″効果によりバイボーラ装置
を並列させて大きな市,流定格を得ることは極めて因難
である。も【7もそうした装置の多くが並列接続されて
そして1つのユニy}のみが他のものよりも幾分大きい
電流を引《とすると、それは加熱してその抵抗が減少さ
れることKなる。そこで、そのユニッ目ま更に大きな電
流を分担して、一層加熱される。結果的に、そのユニッ
トは熱破壊さオ1、他のユニットが過負荷状態に置かれ
る。一般に、装置を並列接続する電流分配方式は、安定
化用負帰還の形態にあるバラスト抵抗を利用しない限り
実用性はない。この抵抗は完全オン状態での抵抗に加わ
るので、極めて望ましくない。他の不都合として、サイ
リスタでは偽ゎりのdV/(lt}リガリングの問題、
そしてバイボーラ・トランジスタでは2次ブレークダウ
ンの問題がある。
第3の型式の電界効果トランジスタ(FET)は多数キ
ャリャ装置である。その抵抗はその電子移動度を介して
温度に関連し、そして抵抗値がT3″に比例する正の温
度係数を持っている。
ャリャ装置である。その抵抗はその電子移動度を介して
温度に関連し、そして抵抗値がT3″に比例する正の温
度係数を持っている。
その電子移動度はシリコンでのホール移動度よりも25
倍以上であるので、nチャネル装置はそのオン状態にお
いて低い抵抗を持つことになる。更に,MOS装置はそ
のオン状態において増強された伝導度を与えるので、こ
うした装置は一般にそれらのジャンクシ口ンディプレヴ
ションーモードFET(JFET)よりも一層導電,的
である。更に、最小のチャネル長(低いオン状態の抵抗
に対して)とそして高い詰め込み密度とは望ましいので
、現在における竪形電力MOSFETは、電力スイッチ
ングの分野での他のいかなるものよりも優れている。
倍以上であるので、nチャネル装置はそのオン状態にお
いて低い抵抗を持つことになる。更に,MOS装置はそ
のオン状態において増強された伝導度を与えるので、こ
うした装置は一般にそれらのジャンクシ口ンディプレヴ
ションーモードFET(JFET)よりも一層導電,的
である。更に、最小のチャネル長(低いオン状態の抵抗
に対して)とそして高い詰め込み密度とは望ましいので
、現在における竪形電力MOSFETは、電力スイッチ
ングの分野での他のいかなるものよりも優れている。
現在市販品として人手可能なMOSFETは、如゜上の
最低票件よりも1桁程度低い性能仕様ケ持っている。S
IPMOS装置およびHEXFL.:T装置としての2
種類のデザインについては後で一層詳細に論議されよう
。
最低票件よりも1桁程度低い性能仕様ケ持っている。S
IPMOS装置およびHEXFL.:T装置としての2
種類のデザインについては後で一層詳細に論議されよう
。
ラテラル電力FE’rlCおいては、電圧阻止性とドリ
フト領域の横方向寸法すなわち長さとの間に本鵠的矛盾
がある。オン状態での抵抗な小さ《するにはドリフト領
域の長さを小さくする必要がある。他方、阻止電圧を大
きくするにはドリフト領域の長さを太き《しなければな
らない。
フト領域の横方向寸法すなわち長さとの間に本鵠的矛盾
がある。オン状態での抵抗な小さ《するにはドリフト領
域の長さを小さくする必要がある。他方、阻止電圧を大
きくするにはドリフト領域の長さを太き《しなければな
らない。
この関係は、}tonをオン状伸での抵抗、Kを3.7
x10’の定数、そしてVBを阻止電圧とすると、lt
on=K・VBなる式によって表わされる。
x10’の定数、そしてVBを阻止電圧とすると、lt
on=K・VBなる式によって表わされる。
この関係については,1979年発行,IEEE゜I″
ransactionsElectronDevice
s,Voled−26,243〜244頁、C,ヒ:−
−にょる゛”OptimumDopingProfil
eForMinimumOhmicR.esistan
ceandHighBreakdownVoltage
”と云う文献において検削されている。
ransactionsElectronDevice
s,Voled−26,243〜244頁、C,ヒ:−
−にょる゛”OptimumDopingProfil
eForMinimumOhmicR.esistan
ceandHighBreakdownVoltage
”と云う文献において検削されている。
本発明は、装置がオン状態にあるとぎには電流がいづれ
の方向にも流れることができ、従って交流用として利用
できる双方向性の&車力Flら′rを提供する。
の方向にも流れることができ、従って交流用として利用
できる双方向性の&車力Flら′rを提供する。
本発゛明では、ノッチ・ゲート構造が利用されていて、
非浮動ゲート特性を含む増大されたオフ状態電圧阻止性
を達成している。
非浮動ゲート特性を含む増大されたオフ状態電圧阻止性
を達成している。
ノッチは、左右ソース領域および左右チャネル領域をそ
れぞれ分離しそしてドリフト領域での電流路をそのノッ
チの底部周囲でのチャネル間に向けさせるべ《頂部主表
面から下方に延在している。ゲート電極は、メゾ方向導
通を制御するために、そのチャネルに近隣してノッチ内
K股けられている。
れぞれ分離しそしてドリフト領域での電流路をそのノッ
チの底部周囲でのチャネル間に向けさせるべ《頂部主表
面から下方に延在している。ゲート電極は、メゾ方向導
通を制御するために、そのチャネルに近隣してノッチ内
K股けられている。
ISli止雷,圧はドリフト領域の横方向寸法を増大す
ることなしに上昇される。好ましき形態Kおいて、その
ノソチは、そのノソチのゲート電極手段の下部に実質的
深さまでそのドリフト領域へと下方に延びる低絶縁性の
部分金有している。
ることなしに上昇される。好ましき形態Kおいて、その
ノソチは、そのノソチのゲート電極手段の下部に実質的
深さまでそのドリフト領域へと下方に延びる低絶縁性の
部分金有している。
望ましい局面によると、本発明の構造は容易な処理ステ
ップを含んでいる。別な局面によると、この構造は反復
マルチセル・マトリクスアレイにおいて製造するのに適
しているので、複合のFET集積構造を与える。
ップを含んでいる。別な局面によると、この構造は反復
マルチセル・マトリクスアレイにおいて製造するのに適
しているので、複合のFET集積構造を与える。
MOSFE’l’は、一般に、電流の流れが縦か又は横
かの原理的方位に従って2つのグループに分類される。
かの原理的方位に従って2つのグループに分類される。
縦型ユニットに対しては、2つの有力な幾何学的構造す
なわちプレーナ(IIEXFEI’,1’MOs,SI
PMOSなど)および非プレーナ(VMOS,UM(J
Sなど)がある。こうした装置が横型構造よりも優れて
いる点は、ドレイン級点がチップの底部上に置かれるこ
とである。かくして、所定のチップ面積に対して、高い
電流定格(高い詰め込み密度)が可能である。結果的に
、ほとんどすべての電力MOSFETの設計は縦型構造
に集中している。
なわちプレーナ(IIEXFEI’,1’MOs,SI
PMOSなど)および非プレーナ(VMOS,UM(J
Sなど)がある。こうした装置が横型構造よりも優れて
いる点は、ドレイン級点がチップの底部上に置かれるこ
とである。かくして、所定のチップ面積に対して、高い
電流定格(高い詰め込み密度)が可能である。結果的に
、ほとんどすべての電力MOSFETの設計は縦型構造
に集中している。
第1図には、典型的な非プレーナ縦ハ1!装置の断面が
例示されていて、参照数字2はVMOSf:表わしてい
る。そこでの出発材料はn一エビタキシャル層6を持つ
n+シリコン・ウェーハ4である。
例示されていて、参照数字2はVMOSf:表わしてい
る。そこでの出発材料はn一エビタキシャル層6を持つ
n+シリコン・ウェーハ4である。
引続いて、Pおよびn十拡散が実行されて、層8および
10を生じさせる。■溝12を生じさせるための溝は異
方状に腐食される。絶縁用酸化物層14がその溝内に形
成され、次いでゲート金属化物16が蒸着される。ソー
ス金属化物18は頂部主表面上に蒸着され、そしてドレ
イン電極金属化物20は底部主表面上K蒸着される。
10を生じさせる。■溝12を生じさせるための溝は異
方状に腐食される。絶縁用酸化物層14がその溝内に形
成され、次いでゲート金属化物16が蒸着される。ソー
ス金属化物18は頂部主表面上に蒸着され、そしてドレ
イン電極金属化物20は底部主表面上K蒸着される。
FETチャネル22は■溝の縁部に沿ったP領域8を通
過している。ソース電極18に関して正の電圧がゲート
電極16上に印加されると、P領域8における電子はチ
ャネル22へと引きつけられ、そのチャネルの導電型を
n型に反転させる。そこで、電子はソース領域10から
チャネル22を通りドレイン領域4へと流れるので、電
流はドレイン電極20から、ドレイン領域4、チャネル
22およびソース領域10を通してソースt極1Bへと
流れる。
過している。ソース電極18に関して正の電圧がゲート
電極16上に印加されると、P領域8における電子はチ
ャネル22へと引きつけられ、そのチャネルの導電型を
n型に反転させる。そこで、電子はソース領域10から
チャネル22を通りドレイン領域4へと流れるので、電
流はドレイン電極20から、ドレイン領域4、チャネル
22およびソース領域10を通してソースt極1Bへと
流れる。
VMOS構造の主な利点の1つは、その能動チャネル長
が極めて短かくそしてn+ソース拡散10とP本体拡散
8との間における深さの差によって決定されることであ
る。拡散技術は十分に進歩しているので、この寸法は非
常に厳密に制御される。かくして、チャネル抵抗は最大
仕様において得られる。
が極めて短かくそしてn+ソース拡散10とP本体拡散
8との間における深さの差によって決定されることであ
る。拡散技術は十分に進歩しているので、この寸法は非
常に厳密に制御される。かくして、チャネル抵抗は最大
仕様において得られる。
VM(JS又はUMOS(切頭されたv〜IUs)構造
の1つの型式はノッチ付MOSPET構造であつ・C、
か〜る構造は例えば、IEEEElectronI)e
viceConference,C.ヒューによる”A
ParametrjcStudyofPowerMOS
−}’E’I’s”と云5T!@名の貞料÷ CH1461−5/3ス000−0385に示されてい
る。
の1つの型式はノッチ付MOSPET構造であつ・C、
か〜る構造は例えば、IEEEElectronI)e
viceConference,C.ヒューによる”A
ParametrjcStudyofPowerMOS
−}’E’I’s”と云5T!@名の貞料÷ CH1461−5/3ス000−0385に示されてい
る。
1ミクロン程度の狭いノヴチ溝は異方性工・ソチングに
よって与えらオ1,、この点については、例えば、19
78年10月発行、lEE};Transaction
sElectronDevice,Vol.El)−2
5,410と、そして1980年5月発行、Trans
actionsIIうIcIら,l−27,907〜9
14頁、一rンマーおよびロジャースによる″UMOS
Transistorson(110)Silicon
”と云う題名の文献に述べられている。
よって与えらオ1,、この点については、例えば、19
78年10月発行、lEE};Transaction
sElectronDevice,Vol.El)−2
5,410と、そして1980年5月発行、Trans
actionsIIうIcIら,l−27,907〜9
14頁、一rンマーおよびロジャースによる″UMOS
Transistorson(110)Silicon
”と云う題名の文献に述べられている。
代替町能な構成としては、第2図にホされているl)M
(JS(二重拡散金属酸化物半導体)FB’r24があ
る,N十出発材料26はn一上層28を持ち、そこへの
Pおよびn+拡散が領域30および32を形成ずる。F
LATチャネル領域34は頂部主表面に形成され、その
上には絶縁層36が蒸着され、次いで、ゲート金属化物
38が蒸着される。
(JS(二重拡散金属酸化物半導体)FB’r24があ
る,N十出発材料26はn一上層28を持ち、そこへの
Pおよびn+拡散が領域30および32を形成ずる。F
LATチャネル領域34は頂部主表面に形成され、その
上には絶縁層36が蒸着され、次いで、ゲート金属化物
38が蒸着される。
ソース電極40に関して正の電圧がゲート電極38上に
印加されると、P型領域60における電子はゲートに向
けて引きつけられ、そして頂部主表面において集中し、
チャネル領域34に沿った導電型をn型に反転させる。
印加されると、P型領域60における電子はゲートに向
けて引きつけられ、そして頂部主表面において集中し、
チャネル領域34に沿った導電型をn型に反転させる。
か《して、電流は、ドレイン市,極42から、領域26
および2B、チャネル領域34およびソース領域32を
通して、点線にて示されている如くソース電極40へと
流れる。
および2B、チャネル領域34およびソース領域32を
通して、点線にて示されている如くソース電極40へと
流れる。
VMOS,UMOSおよびLIMOS装置において、P
本体およびn+ソース拡散はシリコン二酸化物層の同じ
開口を通して進行する。結果的に,DMOS}’ETに
おける能動チャネル領域はその拡散深さの差によって制
御される。横方向浸透は垂直深さの約80%である。
本体およびn+ソース拡散はシリコン二酸化物層の同じ
開口を通して進行する。結果的に,DMOS}’ETに
おける能動チャネル領域はその拡散深さの差によって制
御される。横方向浸透は垂直深さの約80%である。
MOS装置における動作仕様の安定性には、それらの閾
値電圧、すなわち、ドレインーソース導通の開始を作り
出すのに必要とされるゲート電圧の値が含まれる。この
パラメータは、チャネル領域の直ぐ上におけるシリコン
の表面状態と、そして第1図では層14そして第2図で
は層36のよ57z二酸化シリコンS,02の純度とに
よって大ぎく影響される。酸化物の熱成長中,ゲッター
剤として作用する塩化水素がそのシスデムへ導入される
ので、かなり純粋ソxj4料が得られる。
値電圧、すなわち、ドレインーソース導通の開始を作り
出すのに必要とされるゲート電圧の値が含まれる。この
パラメータは、チャネル領域の直ぐ上におけるシリコン
の表面状態と、そして第1図では層14そして第2図で
は層36のよ57z二酸化シリコンS,02の純度とに
よって大ぎく影響される。酸化物の熱成長中,ゲッター
剤として作用する塩化水素がそのシスデムへ導入される
ので、かなり純粋ソxj4料が得られる。
特に爪介な元素はナ}IJウムであって、その酸化物に
おける何等かのNa+イオンはnチャネルt″′:後の
閾値’4−Fげる傾向にありそしてそれが週剰な場合に
は転向がすべて妨げられる、もしも−ノ゛ルミニウム・
ゲート金属がゲート醇化物上に面に置かれるとすると、
そうしたイメン(そのアルミニウノ、にあるとじで)は
二酸化シリコンへと故,動して装置の性能を悪化させる
。これは、VMUS,IJM(JSt.,;ヨヒDMO
S4u商モ同4Mfアル。
おける何等かのNa+イオンはnチャネルt″′:後の
閾値’4−Fげる傾向にありそしてそれが週剰な場合に
は転向がすべて妨げられる、もしも−ノ゛ルミニウム・
ゲート金属がゲート醇化物上に面に置かれるとすると、
そうしたイメン(そのアルミニウノ、にあるとじで)は
二酸化シリコンへと故,動して装置の性能を悪化させる
。これは、VMUS,IJM(JSt.,;ヨヒDMO
S4u商モ同4Mfアル。
しかしながら、もしもトランジスタが燐を含む多結晶シ
リコン(ポリ・シリコン)ゲートで作られるとすると、
こうした利料に対1″る技術hノ は、一層純粋なゲートが構成されるが可能になり、従っ
て一層安定した閾値が保証される。この技術を利用した
VMUSおよびDMOS(HlらXFET)装置の例は
第3および第4図において示されている。第5図は、第
4図の構造の頂面図であって、特にHgXアウトライン
を例示している。ゲート電極接続はウエーハの縁部に沿
って取付けられている。一般に、VMOS構造は垂直非
プレーナ・ユニットとして分類される。HEX}’ET
構造は垂直プレーナ・ユニットである。
リコン(ポリ・シリコン)ゲートで作られるとすると、
こうした利料に対1″る技術hノ は、一層純粋なゲートが構成されるが可能になり、従っ
て一層安定した閾値が保証される。この技術を利用した
VMUSおよびDMOS(HlらXFET)装置の例は
第3および第4図において示されている。第5図は、第
4図の構造の頂面図であって、特にHgXアウトライン
を例示している。ゲート電極接続はウエーハの縁部に沿
って取付けられている。一般に、VMOS構造は垂直非
プレーナ・ユニットとして分類される。HEX}’ET
構造は垂直プレーナ・ユニットである。
別1.c垂直プレーナ・ユニットとしては、第6図にお
いて示されているSIPMOS構造がある。
いて示されているSIPMOS構造がある。
0−エビタキシャル層44は第7図での0+サブストレ
ート46上に成長される。上層44の厚さおよび抵抗率
は、プレークオーバ電圧とオン状態抵抗とのかね合いに
より決定される。標準の写真石版技法を利用すると肚層
48(硼素)はその」二層で約2〜3ミクロンの深さま
で追いやられる。その後、ウエーハは古い二酸化シリコ
ンが取り除かれて、新しくて非常にきれいな二酸化シリ
コン層が、通常では塩化水素の雰囲気において、約50
〜60ナノ・メートル程度成長される。その後、LPC
VD(低圧化学AM)法を用いて、多結晶シリコンがそ
のウェーハの頂部に蒸着される。それから、多結晶層全
体へのn+拡散が、ナ}IJウム・イオンに対する燐の
ゲッター作用を与え、しかもそのゲート材刺の抵抗率を
下げる(しかし、それはアルミニウムよりも3000倍
高い状態にある)手段を与えるために行われる。多結晶
珪素一燐(Si/P)層の表面は、その頂部表面をわざ
と破壊するために、イオン注入妊より処理される。Si
/P層上にはホトレジスト材が置かれて、現像且つ腐食
される。
ート46上に成長される。上層44の厚さおよび抵抗率
は、プレークオーバ電圧とオン状態抵抗とのかね合いに
より決定される。標準の写真石版技法を利用すると肚層
48(硼素)はその」二層で約2〜3ミクロンの深さま
で追いやられる。その後、ウエーハは古い二酸化シリコ
ンが取り除かれて、新しくて非常にきれいな二酸化シリ
コン層が、通常では塩化水素の雰囲気において、約50
〜60ナノ・メートル程度成長される。その後、LPC
VD(低圧化学AM)法を用いて、多結晶シリコンがそ
のウェーハの頂部に蒸着される。それから、多結晶層全
体へのn+拡散が、ナ}IJウム・イオンに対する燐の
ゲッター作用を与え、しかもそのゲート材刺の抵抗率を
下げる(しかし、それはアルミニウムよりも3000倍
高い状態にある)手段を与えるために行われる。多結晶
珪素一燐(Si/P)層の表面は、その頂部表面をわざ
と破壊するために、イオン注入妊より処理される。Si
/P層上にはホトレジスト材が置かれて、現像且つ腐食
される。
填部での餌食は、その破壊のために、底部よりも早いの
で、第8図において示されているようなテーバが付けら
れる。このテーパ伺ゲート配列を用いることで、引続く
注入はシリコンゲート^y化物表面まで一層均一になる
。
で、第8図において示されているようなテーバが付けら
れる。このテーパ伺ゲート配列を用いることで、引続く
注入はシリコンゲート^y化物表面まで一層均一になる
。
こ〜では、第9図に示されている如く、光は注意深く制
御され、イオン注入のP領域52がチャネル領域として
加えられる。注入後埠の進行した拡散層はその層をウエ
ーノ・表面下約1ミクロン程度拡大する。酸化物マスキ
ングは、前にも述べた如く、Si/Pゲートがその機能
を代行するために必要としない。さてこ〜では、n+ソ
ース領域54がSi/Pゲート・グリット構造における
同じ開口を通してイオン注入される。
御され、イオン注入のP領域52がチャネル領域として
加えられる。注入後埠の進行した拡散層はその層をウエ
ーノ・表面下約1ミクロン程度拡大する。酸化物マスキ
ングは、前にも述べた如く、Si/Pゲートがその機能
を代行するために必要としない。さてこ〜では、n+ソ
ース領域54がSi/Pゲート・グリット構造における
同じ開口を通してイオン注入される。
不純物濃度は、吋領域48がn+ソース領域54よりも
太きいように選ばれ、そしてn+ソース領域54の深さ
は標準として04ミクロンである。
太きいように選ばれ、そしてn+ソース領域54の深さ
は標準として04ミクロンである。
濃厚プx低温酸化物層56が第6図に示されている如く
適用され、引続くプレーオーミツクおよびオーミック・
アルミニウム・ステップがドレイン電極58およびソー
ス電極60を生じさせる。
適用され、引続くプレーオーミツクおよびオーミック・
アルミニウム・ステップがドレイン電極58およびソー
ス電極60を生じさせる。
前にも指摘した如く、電力MOSFETの設計は、大半
の場合において、縦型構造に集中されていた。他の一般
的クラスのMOSFETの例として、第11図には、横
型が示されている。
の場合において、縦型構造に集中されていた。他の一般
的クラスのMOSFETの例として、第11図には、横
型が示されている。
横型MOSFET62は、P領域66、n”:/−ス領
域68およびn+ドレイン領域7oがそこへと拡散され
るローエビタキシャル層64k含trリブストレートヲ
持っている。ソース電極y4[関Lて正の電.圧をーゲ
ート1,極72上に印加される場合、P領域66におけ
る電子は、チャネル領域76に沿った導都、型%)n型
へと反転させるために、ザプストレートの頂部表面へと
引きつけられ、以って、電子は、ソース68から、チャ
ネル76およびドリフト領域8ロを通してドレイン70
へと流れ、かくして、亀流は、ドレイン電極78からチ
ャネル76を通してソース市,極74へと流れる。横型
装置62の原理的利点は、すべてのリードがアクセスさ
れるような幾何学的構成において、その集積が容易に行
えることである。
域68およびn+ドレイン領域7oがそこへと拡散され
るローエビタキシャル層64k含trリブストレートヲ
持っている。ソース電極y4[関Lて正の電.圧をーゲ
ート1,極72上に印加される場合、P領域66におけ
る電子は、チャネル領域76に沿った導都、型%)n型
へと反転させるために、ザプストレートの頂部表面へと
引きつけられ、以って、電子は、ソース68から、チャ
ネル76およびドリフト領域8ロを通してドレイン70
へと流れ、かくして、亀流は、ドレイン電極78からチ
ャネル76を通してソース市,極74へと流れる。横型
装置62の原理的利点は、すべてのリードがアクセスさ
れるような幾何学的構成において、その集積が容易に行
えることである。
前に述べた縦型八但SFETでの如《、第11図の縦型
〜IQsFE’l’b2は単一方向性である。
〜IQsFE’l’b2は単一方向性である。
装檻62は、ドリフト領域8oの横方向長さ(すなわち
、領域76および7oの間で6距離)とその阻止電圧と
の間における前述のかね合いを受ける。阻止電圧はドリ
フト領域80全長《することで上昇することになるが、
それは、逆に、オン状態における抵抗を増大させる。
、領域76および7oの間で6距離)とその阻止電圧と
の間における前述のかね合いを受ける。阻止電圧はドリ
フト領域80全長《することで上昇することになるが、
それは、逆に、オン状態における抵抗を増大させる。
前に引用せる各々はエンハンスメント・モード装置.に
向けられている点に注目されたい.電子移動度はシリコ
ンにおけるホール移動度よりも約25倍程大きいので、
大半の共通チャネルはn一型である。オン状態でのチャ
ネル抵抗は、その半導体の初期伝導度を高揚できる程度
によって決定される。か《して、大きなゲート電圧は一
般に低いオン状態抵抗を作り出す。もしもその装置がデ
ィプレヴションモードユニットとして構成されるとする
と、零ゲート悄号において生ずるオン状態抵抗はその出
発材料の伝導度によって固定されることになる。オン状
態における抵抗は、極《僅かではあるが、ゲート電圧の
印加によって減少される。オフ状態における高い阻止電
圧を支持するには初めの抵抗率が商《なければならない
ので、現在作られているデ−{プレッションモード装置
のオン状態抵抗は、電力FE’l”の開発において極め
て重要な問題になるものと考えられる。この点がらしで
、現在の.IPETはすべてディプレッショ冫lモード
奎讐屑であって、JI・T′l゛構成は電力スイッチン
グ用として重視されていなかった。
向けられている点に注目されたい.電子移動度はシリコ
ンにおけるホール移動度よりも約25倍程大きいので、
大半の共通チャネルはn一型である。オン状態でのチャ
ネル抵抗は、その半導体の初期伝導度を高揚できる程度
によって決定される。か《して、大きなゲート電圧は一
般に低いオン状態抵抗を作り出す。もしもその装置がデ
ィプレヴションモードユニットとして構成されるとする
と、零ゲート悄号において生ずるオン状態抵抗はその出
発材料の伝導度によって固定されることになる。オン状
態における抵抗は、極《僅かではあるが、ゲート電圧の
印加によって減少される。オフ状態における高い阻止電
圧を支持するには初めの抵抗率が商《なければならない
ので、現在作られているデ−{プレッションモード装置
のオン状態抵抗は、電力FE’l”の開発において極め
て重要な問題になるものと考えられる。この点がらしで
、現在の.IPETはすべてディプレッショ冫lモード
奎讐屑であって、JI・T′l゛構成は電力スイッチン
グ用として重視されていなかった。
第1〜第11図全再度参照するに、各場合において、ト
ランジスタは逆ドレインーソース電圧を支持しないのが
見られる。各装置は、ドレインがソースに関して負で七
)るとぎ(示’gj’l.ているnチャネル装置に対し
)、1つの接合部降下のみがドレインおよびソースを分
離する点において単一力向性である。多くの応用におい
て,こうし斤装置は効果的に採用できる。しかしながら
、もしも交流ライン電圧がドレインーソース駆動源てあ
るとするならば、双方向性構造は絶対的となる。第1〜
第11図における装僧構造を再び検討するに、そこから
は、単一方向の設計に対する埋由が、3端子エレメント
としての装酷の使用から、すなわち、ドレインおよびゲ
ート電圧が共にその共通のソース点に合ゎされることか
ら出ているのが見られる。ソース電極はn+ソース領域
と接触し、且つP本体領域(ゲート戻り接触を与える)
と接触していることが必要である。かくしてPnエピ・
ジャンクシロンの阻市作用が打ち消される。
ランジスタは逆ドレインーソース電圧を支持しないのが
見られる。各装置は、ドレインがソースに関して負で七
)るとぎ(示’gj’l.ているnチャネル装置に対し
)、1つの接合部降下のみがドレインおよびソースを分
離する点において単一力向性である。多くの応用におい
て,こうし斤装置は効果的に採用できる。しかしながら
、もしも交流ライン電圧がドレインーソース駆動源てあ
るとするならば、双方向性構造は絶対的となる。第1〜
第11図における装僧構造を再び検討するに、そこから
は、単一方向の設計に対する埋由が、3端子エレメント
としての装酷の使用から、すなわち、ドレインおよびゲ
ート電圧が共にその共通のソース点に合ゎされることか
ら出ているのが見られる。ソース電極はn+ソース領域
と接触し、且つP本体領域(ゲート戻り接触を与える)
と接触していることが必要である。かくしてPnエピ・
ジャンクシロンの阻市作用が打ち消される。
第1図を参照するに、例えば、もしも装置2にP領域8
のための分離電流が与えられてそしてソース金属化部1
8がn+ソース領域10にのみ接触するとすると、双方
向性F’ETが生ずる。そこには、かなりの非対称性が
、0領域6およびP領域8の等しくないμ目止性のため
に存在する。同様に、第11図において、もしも分離せ
る電極がP領域66に対して与えられそしてもしもソー
ス金属化部74がソース領域68のみに接触するとする
と、双方向性Fl弓Tが生じるが、そこには、かなりの
非対称性がn領域64およびP領域66の等しくない阻
止性のために存在する。
のための分離電流が与えられてそしてソース金属化部1
8がn+ソース領域10にのみ接触するとすると、双方
向性F’ETが生ずる。そこには、かなりの非対称性が
、0領域6およびP領域8の等しくないμ目止性のため
に存在する。同様に、第11図において、もしも分離せ
る電極がP領域66に対して与えられそしてもしもソー
ス金属化部74がソース領域68のみに接触するとする
と、双方向性Fl弓Tが生じるが、そこには、かなりの
非対称性がn領域64およびP領域66の等しくない阻
止性のために存在する。
かくして、新しい幾何学的構成および恐らくは新しい技
術が必要とされよう。
術が必要とされよう。
それに限定されないけれども、本発明は、直く前に述べ
たような不都合を克服するためではな《、電力FETに
双方向性を与えるための努カから発展されたものである
。しかしながら、本発明は、横方向寸法を大きくするこ
となしに高い電圧阻止性が望まれる各種横型FETに対
する広範な応用を持っている。こ〜で開示される好まし
き実施例は、最小の横方向寸法において商い電圧阻止性
を達成し1つ電流の双方向的流,れを与えながら如上の
不都合を解消した簡単だが有効なMUSFE’l’構造
の組合せを提供する。
たような不都合を克服するためではな《、電力FETに
双方向性を与えるための努カから発展されたものである
。しかしながら、本発明は、横方向寸法を大きくするこ
となしに高い電圧阻止性が望まれる各種横型FETに対
する広範な応用を持っている。こ〜で開示される好まし
き実施例は、最小の横方向寸法において商い電圧阻止性
を達成し1つ電流の双方向的流,れを与えながら如上の
不都合を解消した簡単だが有効なMUSFE’l’構造
の組合せを提供する。
第12および第13図は本発明によって檜成される横型
双方向性相、カFET構造を概略的に示し−(いる。I
゛”ET構造102は頂部主表面106を持つ1つの導
市,型のザブストレー}104i含んでいる。好ましき
形態において、サブストレート104ハ、P層10Bの
ような半導体材料のベース層上に成長されたn一エビタ
キシャル層である。
双方向性相、カFET構造を概略的に示し−(いる。I
゛”ET構造102は頂部主表面106を持つ1つの導
市,型のザブストレー}104i含んでいる。好ましき
形態において、サブストレート104ハ、P層10Bの
ような半導体材料のベース層上に成長されたn一エビタ
キシャル層である。
P層110は頂部主表面106からサブストレートへと
予め決められた深さまで拡散されて、第1の頂部層を形
成する。第2の頂部層112は頂部主表面106から所
定の深さへの拡散によって第1の頂部層110に形成さ
れる。複数の横方向に離隔された第2の頂部層112,
114,116などはn十領域によって与えられる。
予め決められた深さまで拡散されて、第1の頂部層を形
成する。第2の頂部層112は頂部主表面106から所
定の深さへの拡散によって第1の頂部層110に形成さ
れる。複数の横方向に離隔された第2の頂部層112,
114,116などはn十領域によって与えられる。
第13図を参照するに、複数のノツチ11B,120,
122などは、頂部主表面106かも、それぞれのn十
領域112,114,116などおよび頂部層110全
通してサブストレート領域104へとそのサブストレー
トに形成される。こうしたノツテは従来においても知ら
れているように異方状に腐食され、これに関しては、例
えば、IEEEElectronDeviceConf
erence,資料CH1461−5/79,0000
−0385,C,ヒュ−KよるIIAParametr
icStudyofPowerMOSFEI’s”と云
う題名の文献、1978年10月発行、IEI!,E’
l’ransactionsElectronDevi
ces,Vo,ed−25,+10、そして1980年
5月発行、Transactions■1うEE,ed
−27,907〜914頁、77−1−およびロジャー
スによる”UMOSTransistorsonSil
icon”と云う題名の文献において論議されている。
122などは、頂部主表面106かも、それぞれのn十
領域112,114,116などおよび頂部層110全
通してサブストレート領域104へとそのサブストレー
トに形成される。こうしたノツテは従来においても知ら
れているように異方状に腐食され、これに関しては、例
えば、IEEEElectronDeviceConf
erence,資料CH1461−5/79,0000
−0385,C,ヒュ−KよるIIAParametr
icStudyofPowerMOSFEI’s”と云
う題名の文献、1978年10月発行、IEI!,E’
l’ransactionsElectronDevi
ces,Vo,ed−25,+10、そして1980年
5月発行、Transactions■1うEE,ed
−27,907〜914頁、77−1−およびロジャー
スによる”UMOSTransistorsonSil
icon”と云う題名の文献において論議されている。
代替としマ、ノッチは、サブストレートと共に即結晶の
ま〜にあるが多孔性となるシリコンに構造的変化を作り
出すために、濃縮された弗化水素の存在の下で局所化さ
れた領域な通して一定電流ケ通過させる周知の陽極酸化
技術に従って多孔性シリコン領域によって形成されても
良い。異方性腐食又は陽極酸化後、そのサブストレート
は酸化用雰囲気を受けて酸化物層124,126,12
8などを形成する。ノッテの残りは、導体であってそし
て132,134,136などにおいて示されているよ
うなゲート1a.極を与えるタングステン・二珪化物に
より満たされることが好ましい。
ま〜にあるが多孔性となるシリコンに構造的変化を作り
出すために、濃縮された弗化水素の存在の下で局所化さ
れた領域な通して一定電流ケ通過させる周知の陽極酸化
技術に従って多孔性シリコン領域によって形成されても
良い。異方性腐食又は陽極酸化後、そのサブストレート
は酸化用雰囲気を受けて酸化物層124,126,12
8などを形成する。ノッテの残りは、導体であってそし
て132,134,136などにおいて示されているよ
うなゲート1a.極を与えるタングステン・二珪化物に
より満たされることが好ましい。
ノッチ118は、頂部主表面106から、第2の頂部層
112および第1の頂部層110全通してサブストレー
ト領域104へと下方に延在する。ノッテ11Bは、第
2の頂部層112を第1および第2のソース領域140
および142へと分離して、その間に延在している。ノ
ッチ118は、第1の頂部層110を第1および第2の
チャネル領域144および146へと分離して、その間
に延在している。ノヴチの周囲におけるサブストレート
領域104はサブストレートのドリフト領域9(148
)を形成している。
112および第1の頂部層110全通してサブストレー
ト領域104へと下方に延在する。ノッテ11Bは、第
2の頂部層112を第1および第2のソース領域140
および142へと分離して、その間に延在している。ノ
ッチ118は、第1の頂部層110を第1および第2の
チャネル領域144および146へと分離して、その間
に延在している。ノヴチの周囲におけるサブストレート
領域104はサブストレートのドリフト領域9(148
)を形成している。
主電極金属化部150は、チャネル領域144に対して
共通なソース領域14ロおよび第2の頂部層110に析
抗的圧接触するように、頂部主表面106上K蒸着され
る。他の主電極金属化部152はソース領域142およ
び第1の頂部層110と抵抗的に接触するように頂部主
表面106上に蒸着される。
共通なソース領域14ロおよび第2の頂部層110に析
抗的圧接触するように、頂部主表面106上K蒸着され
る。他の主電極金属化部152はソース領域142およ
び第1の頂部層110と抵抗的に接触するように頂部主
表面106上に蒸着される。
ソース領域に関して正の電圧がゲート市,極132に叩
加されると、P領域における電子はチャネル領域144
へと引きつけられて、そこにおける導電型をn型に反転
させる。もしも主電極152が主電極150に関し℃正
にあるとすると、電流は、P層110からドリフト領域
148へと順方向にバイアスされたPn接合部154を
横切って瞬間的に流れ、それからチャネル144を通し
てソース領域140および電極150へと流れることに
なる。TR5流がI”ETi通して流れ始まるや否や、
主1,極150および152を横切っての宵、圧は降下
し、それは又、他のI”E’rチャネル146に隣接し
たP層110の部分を含めて、I”ETの各種領域にお
ける電位を減少させる。かくし7て、部分156はゲー
ト132に関して狛となり、以って、正のゲー1152
は電子をテヤネル領域146へと引きつけて、その導2
電型をn型に反転させて、チャネル146を導通させる
。かくして、順方向にバイアスされたPn接合部154
は、第2のチャネル146がターン・オンするまで、瞬
間的にのみ導通する。
加されると、P領域における電子はチャネル領域144
へと引きつけられて、そこにおける導電型をn型に反転
させる。もしも主電極152が主電極150に関し℃正
にあるとすると、電流は、P層110からドリフト領域
148へと順方向にバイアスされたPn接合部154を
横切って瞬間的に流れ、それからチャネル144を通し
てソース領域140および電極150へと流れることに
なる。TR5流がI”ETi通して流れ始まるや否や、
主1,極150および152を横切っての宵、圧は降下
し、それは又、他のI”E’rチャネル146に隣接し
たP層110の部分を含めて、I”ETの各種領域にお
ける電位を減少させる。かくし7て、部分156はゲー
ト132に関して狛となり、以って、正のゲー1152
は電子をテヤネル領域146へと引きつけて、その導2
電型をn型に反転させて、チャネル146を導通させる
。かくして、順方向にバイアスされたPn接合部154
は、第2のチャネル146がターン・オンするまで、瞬
間的にのみ導通する。
1”ET102を通しての主電流路は、主電極152か
ら、ソース領域142ヲ通り、ノッテ118の右側K漬
って垂直チャネル領域146全通して下方に、そオ1,
から更にそのノッチの右側に沿ったドリフト領域148
へと下方に、ノッチ11Bの1戊部ケまわり、その後ザ
ブストレート104のドリフト領域148におけるノッ
テ118の左側に沼って−ヒ方に、それからノッチ11
8の左側に沿った垂直チャネル領域144を通して上方
にそしてソース領域140を通して主電極150へと成
立する。
ら、ソース領域142ヲ通り、ノッテ118の右側K漬
って垂直チャネル領域146全通して下方に、そオ1,
から更にそのノッチの右側に沿ったドリフト領域148
へと下方に、ノッチ11Bの1戊部ケまわり、その後ザ
ブストレート104のドリフト領域148におけるノッ
テ118の左側に沼って−ヒ方に、それからノッチ11
8の左側に沿った垂直チャネル領域144を通して上方
にそしてソース領域140を通して主電極150へと成
立する。
この構造はパイ・ラテラルであるので、ゲート132が
ソース142に関して正にある場合、電流は主電極15
0から主電極152へと流れる。P@1{0における電
子目,ゲート152によってチャネル領域146へと引
きつけられて、チャネル領域146はn型に反転される
。か《して、電流はn+ソース領域142からチャネル
146kAしてサブストレート1ロ4でのドリフト領域
148へと流れる。もしも主電極150が主電極152
に関して正にあるとすると、電流は、P層110から、
チャネル144がターンオンするまで順方向にノ{イア
スされたPn接合部158を横切って瞬間的に流れる。
ソース142に関して正にある場合、電流は主電極15
0から主電極152へと流れる。P@1{0における電
子目,ゲート152によってチャネル領域146へと引
きつけられて、チャネル領域146はn型に反転される
。か《して、電流はn+ソース領域142からチャネル
146kAしてサブストレート1ロ4でのドリフト領域
148へと流れる。もしも主電極150が主電極152
に関して正にあるとすると、電流は、P層110から、
チャネル144がターンオンするまで順方向にノ{イア
スされたPn接合部158を横切って瞬間的に流れる。
主電流路は、主電極150かも、ソース140、チャネ
ル144、ドリフト領域148、チャネル146そして
ソース142ヲ通して主電極152べと成立ずる。かく
して、主電極152は、負の電川が主電極150上にお
ける電圧に関連してそル こに印加されるとぎには電子流源として作用るが、正の
市,圧が主電極150上における電圧に関連してそこに
印加されるときには7ノードとしての役割なする。
ル144、ドリフト領域148、チャネル146そして
ソース142ヲ通して主電極152べと成立ずる。かく
して、主電極152は、負の電川が主電極150上にお
ける電圧に関連してそル こに印加されるとぎには電子流源として作用るが、正の
市,圧が主電極150上における電圧に関連してそこに
印加されるときには7ノードとしての役割なする。
ゲート電極132に市,位が印加されると、その714
、極は第1および第2のチャネル領域144および14
6における導電型ケ反転させるのに十分な強さの電界を
作り出す。第1および第2のソース領域140および1
42にいづれかの極性の宵、圧が印加されると、1κ流
はゲート電極千段132の電位の制御下において、それ
らの間でそれぞれの対応せる方回において流れることが
できる。
、極は第1および第2のチャネル領域144および14
6における導電型ケ反転させるのに十分な強さの電界を
作り出す。第1および第2のソース領域140および1
42にいづれかの極性の宵、圧が印加されると、1κ流
はゲート電極千段132の電位の制御下において、それ
らの間でそれぞれの対応せる方回において流れることが
できる。
隔置された領域140および142間における電流の流
れは、チャネル領域144および146における電界を
制御することで制御され、又、そこでの電界はゲート電
極手段132上における電位を制御することによって制
御される。
れは、チャネル領域144および146における電界を
制御することで制御され、又、そこでの電界はゲート電
極手段132上における電位を制御することによって制
御される。
ゲート電極1!+2上にゲート電位がない場合、チャネ
ル領域144および146はP型であり、そして装置は
阻止オフ状態にある。主電極150から主電極152へ
の電流は接合部154によって阻止される。主電極15
2から主電極150への他の方向における電流は接合部
158によって阻止される。
ル領域144および146はP型であり、そして装置は
阻止オフ状態にある。主電極150から主電極152へ
の電流は接合部154によって阻止される。主電極15
2から主電極150への他の方向における電流は接合部
158によって阻止される。
双方向性1”E’r102は交流,市,力を制御するの
に使用できる。第13図は主電極150および152k
横切って接続されている負荷160と交流市,力源16
2を概略的に示している。ゲート電極152は、ゲート
端子164により、スイッチ手段168を通してゲート
電位源166に接続されている。
に使用できる。第13図は主電極150および152k
横切って接続されている負荷160と交流市,力源16
2を概略的に示している。ゲート電極152は、ゲート
端子164により、スイッチ手段168を通してゲート
電位源166に接続されている。
FF,Ti02のオン状態において、スイッチ168は
上方位置にあるので、所定の極性のゲート電位が電位源
166からゲート電極132に印加される。
上方位置にあるので、所定の極性のゲート電位が電位源
166からゲート電極132に印加される。
主電極152が、交流源162にて駆動されるように主
電極150に関して正にある場合、ゲート電極132は
P層110に接続されているソース領域140および主
電1極150に関して正にある。こ〜で、チャネル14
4はn型に反転されセして導通を生ずる。すなわち、電
流は、正の主電極152かも、ソース領域142、チャ
ネル146、サブストレート104におけるノヴテ11
8の底部周囲でのドリフト領域148、チャネル144
およびソース140を通して流れ、それから負荷160
に向けて流れる。
電極150に関して正にある場合、ゲート電極132は
P層110に接続されているソース領域140および主
電1極150に関して正にある。こ〜で、チャネル14
4はn型に反転されセして導通を生ずる。すなわち、電
流は、正の主電極152かも、ソース領域142、チャ
ネル146、サブストレート104におけるノヴテ11
8の底部周囲でのドリフト領域148、チャネル144
およびソース140を通して流れ、それから負荷160
に向けて流れる。
交流源162の他の半サイクルにおいて、主電極150
は主筆極152に関して正にあり、そしてゲート電極1
32は負の主電極152に接続されているソース領域1
42およびP層110に関して正にある。か《して、チ
ャネル146ヲ通しての導通が樹立され、電流は、正の
主電極150から、ソース140、チャネル144、サ
ブストレート104におけるノソチ118の底部周囲で
のドリフト領域148およびチャネル146を通して、
ソース142および主電極152へと流れる。
は主筆極152に関して正にあり、そしてゲート電極1
32は負の主電極152に接続されているソース領域1
42およびP層110に関して正にある。か《して、チ
ャネル146ヲ通しての導通が樹立され、電流は、正の
主電極150から、ソース140、チャネル144、サ
ブストレート104におけるノソチ118の底部周囲で
のドリフト領域148およびチャネル146を通して、
ソース142および主電極152へと流れる。
好ましき形態におい℃、ゲート端子164はFト:1’
102のオフ状態における主電極の1つと同じ電位レベ
ルに合わされる。スイッチ168の左方位置において、
ゲート端子164は逆阻止ダイオード170全通して主
電極150に接続されている。
102のオフ状態における主電極の1つと同じ電位レベ
ルに合わされる。スイッチ168の左方位置において、
ゲート端子164は逆阻止ダイオード170全通して主
電極150に接続されている。
第16図において見られる如《、集積構造には襟数のr
’tq′rが設けられる。NF領域すなわち頂部層11
4および116(第12図)は、それぞれのノッチ12
0および122により、頂部主表面106に沿って横方
向に隔置された第1および第2のソース領域へと同様に
分割且つ分離されている。主電極金属化部は前に述べた
のと同様に与えられそして交流負荷ラインに直列に、又
は第13図に示されている如《並列に接続されている。
’tq′rが設けられる。NF領域すなわち頂部層11
4および116(第12図)は、それぞれのノッチ12
0および122により、頂部主表面106に沿って横方
向に隔置された第1および第2のソース領域へと同様に
分割且つ分離されている。主電極金属化部は前に述べた
のと同様に与えられそして交流負荷ラインに直列に、又
は第13図に示されている如《並列に接続されている。
ゲート電極134および136はゲート電極132と並
列にしてゲート電極164に接続されている。主電極1
52はノッチ118の周囲左側においてl=’ETに対
するソース電極ケ与えると同時に、ノッチ120の周囲
右側においてFETに対するソース電,極を与えている
。主市、極151はノッチ120の周囲でF};′rに
対するドレイン電極を与えると同時に、ノンチ122の
周囲でFETに対するドレイン電極を与えている。交流
源162の他の半ザイクルにおいて、電極152および
151の役割は反転される。すなわち、電極152はそ
れぞれのノッチ118および120の周囲におけるその
左右F’ETに対してドレインとなり、そ{〜て電極1
51はそれぞれのノソチ120および122の周囲にお
けるその左右FETに対してソースとなる。
列にしてゲート電極164に接続されている。主電極1
52はノッチ118の周囲左側においてl=’ETに対
するソース電極ケ与えると同時に、ノッチ120の周囲
右側においてFETに対するソース電,極を与えている
。主市、極151はノッチ120の周囲でF};′rに
対するドレイン電極を与えると同時に、ノンチ122の
周囲でFETに対するドレイン電極を与えている。交流
源162の他の半ザイクルにおいて、電極152および
151の役割は反転される。すなわち、電極152はそ
れぞれのノッチ118および120の周囲におけるその
左右F’ETに対してドレインとなり、そ{〜て電極1
51はそれぞれのノソチ120および122の周囲にお
けるその左右FETに対してソースとなる。
かくして、電極150,151などは交流源の片側に接
続され、そして更に別な電極152,153などは交流
源の他の側に接続される。
続され、そして更に別な電極152,153などは交流
源の他の側に接続される。
1つの実施例において、頂部主表面106の下部におけ
るP層110の深さは約3ミクロンであって、0+層1
12,114および116の深さは約1ミクロンである
。頂部主表面106の下部におけるノンチ118,12
0,122などの探さば約15ミクロンであり、そわば
30ミクロンの望乏領域路程長を司能にする。
るP層110の深さは約3ミクロンであって、0+層1
12,114および116の深さは約1ミクロンである
。頂部主表面106の下部におけるノンチ118,12
0,122などの探さば約15ミクロンであり、そわば
30ミクロンの望乏領域路程長を司能にする。
か《して、こ〜て示されている横型双方向性ノッナ型電
力1=”E’l”は、1つの褥電型の第1のソース領域
140と、第1のソース領域112ど共に接合部113
を形成する反対の導電型の第1のチャネル領域144と
、第1のチャネル領域144と別な接合部158を形成
する1つの導電型のドリフト領域14Bと、ドリフト領
域148と接合部154ヲ形成する反対の導電型の第2
のチャネルl44 (rノ 領域146と、第2のチャネル領域と接合部143k形
成する1つの導電型の第2のソース領域142と、第1
および第2のソース領城140および142とそして第
1および第2のチャネル領域144および146との間
に延在してそれらケ分離し且つザブストレート104で
のドリフト領域148へと延在するノッチ118と、そ
してノ.ツチ11B内にあって前記第1および第2のチ
ャネル144および146に近接し、電位を適用して第
1および第2のチャネル領域144および146におけ
る導電型を反転させるのに十分な強さの電界を発生する
ように適台されている絶縁ゲート手段132および12
4とから成り、以って、第1および第2のソース領域1
40および142に対するいづれかの極性の電圧の印加
に際し、雷,流はそのゲート手段の電位の制御下におい
て、それらの間でそれぞれ対応する方向に流れ、ドリフ
ト領域148を通した導電路は、ノッチ118の片側に
沿い、その端部を回りそしてノツチ118の他の側に洛
って走行していることを!時徴としている。
力1=”E’l”は、1つの褥電型の第1のソース領域
140と、第1のソース領域112ど共に接合部113
を形成する反対の導電型の第1のチャネル領域144と
、第1のチャネル領域144と別な接合部158を形成
する1つの導電型のドリフト領域14Bと、ドリフト領
域148と接合部154ヲ形成する反対の導電型の第2
のチャネルl44 (rノ 領域146と、第2のチャネル領域と接合部143k形
成する1つの導電型の第2のソース領域142と、第1
および第2のソース領城140および142とそして第
1および第2のチャネル領域144および146との間
に延在してそれらケ分離し且つザブストレート104で
のドリフト領域148へと延在するノッチ118と、そ
してノ.ツチ11B内にあって前記第1および第2のチ
ャネル144および146に近接し、電位を適用して第
1および第2のチャネル領域144および146におけ
る導電型を反転させるのに十分な強さの電界を発生する
ように適台されている絶縁ゲート手段132および12
4とから成り、以って、第1および第2のソース領域1
40および142に対するいづれかの極性の電圧の印加
に際し、雷,流はそのゲート手段の電位の制御下におい
て、それらの間でそれぞれ対応する方向に流れ、ドリフ
ト領域148を通した導電路は、ノッチ118の片側に
沿い、その端部を回りそしてノツチ118の他の側に洛
って走行していることを!時徴としている。
第14〜第21図は本発明の好ましき処理オdよび構造
を示している。第14図における軽くドープされたr1
−ザブストレート202は例えば約6×10ドナー原子
/7のドナー濃度を持ち、P型エビタキシャル層204
には約IX10’7ドナー原子/dの濃度における硼素
が与えられ、その深さは約3ミクロンである。二酸化シ
リコンS102の層は頂部表面206上で成長され、次
いでP領域208および210ヲ規定するべ《マスキン
グおよび露出され、引続いて砒素蒸着および拡散を実施
して、1×10の表面集中度を持つn十領域212,2
14,216など會約1ミクロンの深さにまで与える。
を示している。第14図における軽くドープされたr1
−ザブストレート202は例えば約6×10ドナー原子
/7のドナー濃度を持ち、P型エビタキシャル層204
には約IX10’7ドナー原子/dの濃度における硼素
が与えられ、その深さは約3ミクロンである。二酸化シ
リコンS102の層は頂部表面206上で成長され、次
いでP領域208および210ヲ規定するべ《マスキン
グおよび露出され、引続いて砒素蒸着および拡散を実施
して、1×10の表面集中度を持つn十領域212,2
14,216など會約1ミクロンの深さにまで与える。
領域21Bおよび22四まマスキングおよび鰐出エッチ
ング後に残った二酸化シリコン領域である。砒素拡散中
、他の二酸化シリコン層222が頂部表面上に形成され
る。
ング後に残った二酸化シリコン領域である。砒素拡散中
、他の二酸化シリコン層222が頂部表面上に形成され
る。
次に、窒化シリコンSiaNs層224が約4ミクロン
の厚さにまで蒸着されて、高品質の絶縁材料およびマス
ク限定材料を与える。窒化シリコン層224は頂部主表
面206にプラズマ・エッチングされて、孔226(第
16図)を形成するか、又はその工ヴチングはレベル2
5.0まで(第18図)行われる。
の厚さにまで蒸着されて、高品質の絶縁材料およびマス
ク限定材料を与える。窒化シリコン層224は頂部主表
面206にプラズマ・エッチングされて、孔226(第
16図)を形成するか、又はその工ヴチングはレベル2
5.0まで(第18図)行われる。
その後、多孔性シリコン領域228が前述の如くフヴ化
水素の存在下での陽極酸化によって形成される。接点は
頂部および底部素面上に置かれ、そして窒化シリコン層
224は絶縁体であるので、t流はノツテ孔226を通
してのみ通過し、垂直領域228を通しての選択的陽極
酸化を与える。構造的変化はサブストレート202と共
に単結晶のま〜にあるが多孔性となるシリコンにおいて
作り出される。頂部主表面206の下部における多孔性
シリコン領域228の深さは約14又は15ミクロンで
ある。
水素の存在下での陽極酸化によって形成される。接点は
頂部および底部素面上に置かれ、そして窒化シリコン層
224は絶縁体であるので、t流はノツテ孔226を通
してのみ通過し、垂直領域228を通しての選択的陽極
酸化を与える。構造的変化はサブストレート202と共
に単結晶のま〜にあるが多孔性となるシリコンにおいて
作り出される。頂部主表面206の下部における多孔性
シリコン領域228の深さは約14又は15ミクロンで
ある。
その後、ノヴチは頂部主表面206の下部で約4ミクロ
ン程、レベル230(第18図)まで腐食サレる。窒化
シリコン層224および酸化物層はエッチングによって
除去され、そのサブストレートは、酸素が多孔性領域2
28での細孔に人って領域228ヲ迅速に酸化し、以っ
て領域228がサブストレート202と共になおも単結
晶にあるが実質的に非導電性となるよ5K,酸化用雰囲
気にさらされる。酸化後、二酸化シリコン層232はそ
の十〜にとどまる(第19図)。多孔性シリコン層22
Bは二酸化シリコン層232の成長よりもはるかに早《
酸化するので、ノッチ孔226の垂直壁に沿ったゲート
酸化セグメント254i.<よび236(第19図)K
−)l,”C(7)プoセス制御を可能にする。
ン程、レベル230(第18図)まで腐食サレる。窒化
シリコン層224および酸化物層はエッチングによって
除去され、そのサブストレートは、酸素が多孔性領域2
28での細孔に人って領域228ヲ迅速に酸化し、以っ
て領域228がサブストレート202と共になおも単結
晶にあるが実質的に非導電性となるよ5K,酸化用雰囲
気にさらされる。酸化後、二酸化シリコン層232はそ
の十〜にとどまる(第19図)。多孔性シリコン層22
Bは二酸化シリコン層232の成長よりもはるかに早《
酸化するので、ノッチ孔226の垂直壁に沿ったゲート
酸化セグメント254i.<よび236(第19図)K
−)l,”C(7)プoセス制御を可能にする。
その後、チタン・二珪化物TiSi2層238がスパッ
タリングによってその頂部表面上に蒸着さわる。代替可
能な材料としてはタングステン・二珪化物およびタン々
ル・二珪化物がある。スパッタリングはシャドウィング
すなわち隅部下テ(7)空[4の形1y.e防止するた
めに好ましい。その後、層238がマスク且つ腐食され
、引続いて、第20図に示されている如く、低温二酔化
シリコン化学的参男蒸着法によって、絶縁層24o,2
42,244などおよび開口領域246,248などt
lえる。次いで、アルミニウム金属化部が開口領域24
6および248にスパッターされるか又虻i蒸着され、
それにより主電極250および252を形成ずる(第2
1図)。
タリングによってその頂部表面上に蒸着さわる。代替可
能な材料としてはタングステン・二珪化物およびタン々
ル・二珪化物がある。スパッタリングはシャドウィング
すなわち隅部下テ(7)空[4の形1y.e防止するた
めに好ましい。その後、層238がマスク且つ腐食され
、引続いて、第20図に示されている如く、低温二酔化
シリコン化学的参男蒸着法によって、絶縁層24o,2
42,244などおよび開口領域246,248などt
lえる。次いで、アルミニウム金属化部が開口領域24
6および248にスパッターされるか又虻i蒸着され、
それにより主電極250および252を形成ずる(第2
1図)。
第21図は本発明の好ましき構造を示している。横型双
方向性電力}・’ETは、1つの導電型の第1のソース
領域214と、第1のソース領域214と接合部256
ヲ形成する反対の導電型の第1のチャネル領域254と
、第1のチャネル領域254と別な接合部26アを形成
する1つの導電型のドリフト領域25Bと、ドリフト領
域258と接合部264ヲ形成する第2のチャネル領域
262と、第2のチャネル領域262と接合部267を
形成する1つの導電型の第2のソース領域266と、第
1および第2のソース領域214および266とそして
第1および第2のチャネル領域254および262との
間に延在してそれらを分離し且つドリフト領域258へ
と延在するノソチ268と、そしてノソチ268内にあ
クてその第1および第2のチャネル254および262
に近接し、しかも電位を適用して第1および第2のチャ
ネル254および262での導宵型を反転するに十分な
強さの電界を作り出すように適合された絶縁ゲート手段
238とから成っている。それぞれの主電極250およ
び252から第1および第2のソース領域214および
266へのいづれかの極性の電圧の印加に際して、電流
は、ゲート手段258の電位の制御下において、それら
の間をそれぞれ対応せる方向に流れることができる。ド
リフト領域258を通しての導電、路は、ノッチ268
の片側270に沿い、それからそのノソテの端部272
1回りそしてそのノッチの他の側274へと通じている
。
方向性電力}・’ETは、1つの導電型の第1のソース
領域214と、第1のソース領域214と接合部256
ヲ形成する反対の導電型の第1のチャネル領域254と
、第1のチャネル領域254と別な接合部26アを形成
する1つの導電型のドリフト領域25Bと、ドリフト領
域258と接合部264ヲ形成する第2のチャネル領域
262と、第2のチャネル領域262と接合部267を
形成する1つの導電型の第2のソース領域266と、第
1および第2のソース領域214および266とそして
第1および第2のチャネル領域254および262との
間に延在してそれらを分離し且つドリフト領域258へ
と延在するノソチ268と、そしてノソチ268内にあ
クてその第1および第2のチャネル254および262
に近接し、しかも電位を適用して第1および第2のチャ
ネル254および262での導宵型を反転するに十分な
強さの電界を作り出すように適合された絶縁ゲート手段
238とから成っている。それぞれの主電極250およ
び252から第1および第2のソース領域214および
266へのいづれかの極性の電圧の印加に際して、電流
は、ゲート手段258の電位の制御下において、それら
の間をそれぞれ対応せる方向に流れることができる。ド
リフト領域258を通しての導電、路は、ノッチ268
の片側270に沿い、それからそのノソテの端部272
1回りそしてそのノッチの他の側274へと通じている
。
第13図の場合と同様に、第21図の接触構造は隣接F
l:Tに対して共通の主電極を与える。
l:Tに対して共通の主電極を与える。
も【7も主電極252が主電極250に関して正にある
とすると、電極252は、ノッチ268の底部の周囲で
は左}・’ETに対するソース接触を与えると同時に、
ノッチ276の周囲でのその右側においてはFETに対
するソース接触を与える。同様にして、電極250は、
ノッチ26Bの周囲右側ではFETに対するドレイン接
触金与えると同時に、ノッチ278の左側ではFETに
対するドレイン接触を与える。
とすると、電極252は、ノッチ268の底部の周囲で
は左}・’ETに対するソース接触を与えると同時に、
ノッチ276の周囲でのその右側においてはFETに対
するソース接触を与える。同様にして、電極250は、
ノッチ26Bの周囲右側ではFETに対するドレイン接
触金与えると同時に、ノッチ278の左側ではFETに
対するドレイン接触を与える。
第13図の場合とは異なって、第21図におけるゲート
電極23Bは、絶縁休ノツチ領域228内でドリフト領
域258へとそれ程深くは延在していない。これは、オ
フ状態において伝導チャネルの望ましくない誘導を防止
して、高いオフ状態電圧阻止性を与える。オフ状態にお
いて、もしも主電極252上における電圧が主電極25
0に関して正にあるとし且つゲート電極238が電極2
50に合わされるとすると、主電極252上における正
の電圧は一層高くなるので、サブストレート202にお
ける電位も同様にして、Pn接合部264′tl−横切
った単一の順方向接合部降下のために、ゲート電極23
8に関して正方向に一ヒ昇する。か《して、ゲート電極
258はサブストレ−}202内でのドリフト領域25
8に関連して一層負となり、そしてもしもそのゲート電
極が絶縁性領域228内で下方K%在するとすると,そ
のゲート電極は、ホールを、ノ・ソチ268の側部に沿
って絶縁性領域228の縁部に向って引きつけることに
なる。もしもノ・ソチの側部270,272および27
4に沿ったキャリャ・ホールの集中化が十分太き《なる
とすると、その時点で、P型への導電性反転がそうした
側部に泪って生ずることになる。導電チャネルについて
のこの誘導は、P領域280から、そのノッチ周囲での
ドリフト領域25Bにおける銹導フ!t′lたP型伝導
チャネルを通したP領誠204への導通を可能にする。
電極23Bは、絶縁休ノツチ領域228内でドリフト領
域258へとそれ程深くは延在していない。これは、オ
フ状態において伝導チャネルの望ましくない誘導を防止
して、高いオフ状態電圧阻止性を与える。オフ状態にお
いて、もしも主電極252上における電圧が主電極25
0に関して正にあるとし且つゲート電極238が電極2
50に合わされるとすると、主電極252上における正
の電圧は一層高くなるので、サブストレート202にお
ける電位も同様にして、Pn接合部264′tl−横切
った単一の順方向接合部降下のために、ゲート電極23
8に関して正方向に一ヒ昇する。か《して、ゲート電極
258はサブストレ−}202内でのドリフト領域25
8に関連して一層負となり、そしてもしもそのゲート電
極が絶縁性領域228内で下方K%在するとすると,そ
のゲート電極は、ホールを、ノ・ソチ268の側部に沿
って絶縁性領域228の縁部に向って引きつけることに
なる。もしもノ・ソチの側部270,272および27
4に沿ったキャリャ・ホールの集中化が十分太き《なる
とすると、その時点で、P型への導電性反転がそうした
側部に泪って生ずることになる。導電チャネルについて
のこの誘導は、P領域280から、そのノッチ周囲での
ドリフト領域25Bにおける銹導フ!t′lたP型伝導
チャネルを通したP領誠204への導通を可能にする。
第21図におけるゲート電極手段の構造は、オフ状態に
おける伝導チャネルの望まし《ない誘導を防止する。ノ
ッチの縁部、特に、ノ・ソチの底部縁からのゲート電極
238の空間は、ノッチ26Bの縁部に向う、特に、底
部端272の周囲でのキャリャ・ホール上における吸引
力を実質的に減少する。これは、非浮動ゲード構造にお
いてさえ、高いオフ状態電圧i督を達成する。
おける伝導チャネルの望まし《ない誘導を防止する。ノ
ッチの縁部、特に、ノ・ソチの底部縁からのゲート電極
238の空間は、ノッチ26Bの縁部に向う、特に、底
部端272の周囲でのキャリャ・ホール上における吸引
力を実質的に減少する。これは、非浮動ゲード構造にお
いてさえ、高いオフ状態電圧i督を達成する。
高いオフ状態電圧阻止性は、ドリフト領域における電流
の通路長を増すことによっても更K改善される。主電極
間Kおける電流路は、各ソース領域から、チャネル領域
を通して下方にそしてそのノッテの底部272f下方に
且つそれをまわって延在している。これは、ドリフト領
域における電流の1市路長を増大させ、頂部主表面20
6に沿った横方向寸法を増大させることな《して高いオ
フ状態電圧阻止性を確保すると同時に、高密度で、高い
電圧の双方向性FET構造金達成している。
の通路長を増すことによっても更K改善される。主電極
間Kおける電流路は、各ソース領域から、チャネル領域
を通して下方にそしてそのノッテの底部272f下方に
且つそれをまわって延在している。これは、ドリフト領
域における電流の1市路長を増大させ、頂部主表面20
6に沿った横方向寸法を増大させることな《して高いオ
フ状態電圧阻止性を確保すると同時に、高密度で、高い
電圧の双方向性FET構造金達成している。
添付の特許請求の範囲内では、各種修正がなし得るもの
と理解されたい。
と理解されたい。
第1〜第11図は従来技術を示している。
第1図はVMOSFETの概略断面図である。
第2図はDMOSPETの概略断面図である。
第3図はポリ・シリコン・ゲートを持つVMOSF’E
Tの概略断面図である。 第4図はポリ・シリコン・ゲートヶ持つI)INIE)
S1=’Ei’(HEXI−Ei’)(D[略断?Nj
図テ2>ル。 第5図は、笛4図の構造の頂面図であって、特に}{F
IXアウトラインを例示している図である。 第6図はSIPMOSFETの概略断面図である。 第7〜第10図は、第6図の構造を作り出すプロセス・
ステップ舎概略的に例示している図である。 第11図は横型l・’ETの概略断面図である。 第12図は本発明に従って構成さJ’lる}’ET構造
を与える際窓の初期プロ−1−ス・ステ・νプを例示し
ている概略断面図である。 第13図は本発明に従って児成されたl’};T構造の
概略断面図である。 第14〜第21図は本発明の好ましき処理および構造を
示している。 102・・・FgT構造1ロ4・・・サブストレート1
06・・・頂部主表面110・・・P層112,114
,116・・・頂部層118,120,122・・・ノ
ッチ122,124・・・酸化物層132,134,1
36・・・ゲート電極140,142・・・ソース領域
144,146・・・チャネル領域148・・・ドリフ
ト領域150,152・・・主電極154,158・P
n接合部160・・・負荷162・・・交流電力源16
6・・・ゲート電位源202・・・n−サブストレート
204・・・P型エピタキシャル層228・・・多孔性
シリコン領域258・・・TiSi層254・・・チャ
ネル領域258・・・ドリフト領域260・・・接合部
262・・・チャネル領域264・・・接合部268,
276,278・・・ノッチ−354− 355
Tの概略断面図である。 第4図はポリ・シリコン・ゲートヶ持つI)INIE)
S1=’Ei’(HEXI−Ei’)(D[略断?Nj
図テ2>ル。 第5図は、笛4図の構造の頂面図であって、特に}{F
IXアウトラインを例示している図である。 第6図はSIPMOSFETの概略断面図である。 第7〜第10図は、第6図の構造を作り出すプロセス・
ステップ舎概略的に例示している図である。 第11図は横型l・’ETの概略断面図である。 第12図は本発明に従って構成さJ’lる}’ET構造
を与える際窓の初期プロ−1−ス・ステ・νプを例示し
ている概略断面図である。 第13図は本発明に従って児成されたl’};T構造の
概略断面図である。 第14〜第21図は本発明の好ましき処理および構造を
示している。 102・・・FgT構造1ロ4・・・サブストレート1
06・・・頂部主表面110・・・P層112,114
,116・・・頂部層118,120,122・・・ノ
ッチ122,124・・・酸化物層132,134,1
36・・・ゲート電極140,142・・・ソース領域
144,146・・・チャネル領域148・・・ドリフ
ト領域150,152・・・主電極154,158・P
n接合部160・・・負荷162・・・交流電力源16
6・・・ゲート電位源202・・・n−サブストレート
204・・・P型エピタキシャル層228・・・多孔性
シリコン領域258・・・TiSi層254・・・チャ
ネル領域258・・・ドリフト領域260・・・接合部
262・・・チャネル領域264・・・接合部268,
276,278・・・ノッチ−354− 355
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)双方向性FET(102,第15図)において:1
つの導電型半導体材料からなる第1のソース領域(14
[1)と; 反対の導電型半導体材料からなり、前記第1のソース領
域(140)と接合部(113)を形成している第1の
チャネル領域(144)と;1つの導電型半導体材料か
らなり、前記第1のチャネル領域(144)と他の接合
部(158)を形成しているドリ7ト領域(14B)と
; 前記反対の導電型半導体材料からなb、前記ドリフト領
域(14B)と接合部(154)を形成している第2の
チャネル領域(146)と;前記1つの導電型半導体材
料からなり、前記第2のチャネル領域(146)と接合
部(14M)l形成している第2のンース領域(142
)と; 前記第1および第2のソース領域(140および142
)とそして前記第1および第2のチャネル領域(144
および146)との間に延在し且つそれらを分離し、そ
して前記ドリフト領域(148)へと延在しているノッ
チ(118)と;そして 前記第1および第2のチャネル領域(144および14
6)に隣接して前記ノッチ(INl)内に位置し、そし
て前記第1および第2のチャネル領域(144および1
46)における導電型を反転きせるのに十分な強さの電
界を作シ出す電位が印加できるように適合されている絶
縁され九ゲート手段(152)とから成シ;以って、電
流は、前記第1および第2のソース領域(140および
142)に対するいづれかの極性の電圧の印加に際して
、前記ゲート手段(132)の前記電位の制御の下で、
それら領域間でそれぞれの対応せる方向に流れることが
でき、前記ドリ7ト領域(148)を通しての導電路は
、前記ノッチ(118)の片側に沿い、その端部をまわ
り、それから前記ノツチ(118)の他の側に沿って走
行するζとを解徴とする横型双方向性ノッチFET,2
)前記チャネル領域(144および146)は前記ノク
チ(118)により横方向に隔置され)前記ノッチ(1
18)は前記FET(102)の頂部主表面(106)
から下方に延在し、喧記チャネル領域(144および1
46)は大体において前記ノッチ(11e)のそれぞれ
の側に沿って垂直に延在し、前記ドリフト領域(148
)は前記チャネル領域(144および146)の下部に
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の横
型双方向性ノッチFET.3)前記ソース領域(140
および142)はそれらの間で前記ノッチ(118)に
よって前記頂部主表面(106)K沿って横方向に隔買
され、前記ソース領域(140および142)はそれぞ
れの前記チャネル領域(144および146)上にある
ことを特徴とする特杵請求の範囲第2項K記載の横型双
方向性ノッチFET04)各々がそれぞれの前記ソース
領域(14oおよび142)に接続されている1対の主
電極(150および152)を更に含み、そして前記絶
縁されたゲート手段(132)は、前記ノッチ(11B
)の内面に沿って延在している絶縁層手段(124)と
、そして繭記ゲート電極手段(132)が前記垂直チャ
ネル領域(144および146)に沿って密接に延在し
且つそれから絶縁されるように岐記絶縁層手段(124
)に沿って前記ノソチ(11B)に設り′られているゲ
ート電極手段(132)とを含んでいることを特徴とす
る特#′[精求の範囲第3項に記軟の横型双方向性ノッ
チFET0 5)前記FET(1o2)i.l:、前記グー}K’[
位がない場合、前記ドリフト領域(148)と前記ヂャ
ネル領域(144)の1つとの間での接合部(15B)
が前記主電極(150)の1つに向う散流の流れを阻止
しぞして前記ドリ7ト領域(148)と前記チャネル領
域(14/.)の他のものとの開での接合部(154)
が前記主電極(152)の他のものに向う電流の流れを
阻止する態様でのオフ状態を持っていることを特徴とす
る特許請求の範囲第4項に記載の横型双方向性ノッチF
ET0 6)前記主電極(150および152)間でのそのドリ
フト領域電流路は、前記ソース領域(140および14
2)から前記チャネル領域(144および146)を通
して下方に延在し、且つ前記頂部主表面(106)に沿
った横方向寸法を増加することなくそのドリフト領域電
流路長を増大させて一層高いオフ状態阻止電圧性を与え
るように前記ノッチ(11B)の底部を下方に且つその
周囲に延在して、以って高密度で高電圧の双方向性FE
TifR造を与えることを特徴とする特許請求の範囲第
5項に記載の横型双方向性ノッチF’ET, 7)前記ノッチ(118又は268,第2図)は、前記
ゲート電極手段(23B)の下部で実質的距離だけ前記
ドリフト領域(2513)へと下方に延在していて前記
ドリフト領城(258)から前記ノッチ(26B)の縁
部へと向う舵記ゲート電極手段(25B)によるキャリ
ャの吸引を実質的K減少させ、前記オフ状態における導
電チャネルの望ましくない訪導を防止し、そして高いオ
フ状態電圧阻止性を与えることを特徴とする特許請求の
範囲第6項に記載の横型双方向性ノッチFET, 8)前記ノッチ(2i)は前記チャネル領域(254お
よび262)の下部で所定の深さまで前記ドリフト領域
(258)へと下方に延在し、そして前記ゲート!極手
段(23B)は、前記チャネル領域(254および26
2)と前記ドリフト領域(258)との間で前記接合部
(26oおよび264)の深さを越えて下方に延在して
いることを%徴とする特許請求の範囲第7項に記載の4
j!刑双方向性ノッチFETウ9)前記ゲート電極手段
(132,第13図)は、前記増大された電圧阻止性を
なおも維持しながら、前記FETの前記オフ状態におけ
る前記主電極(150又は152)の1つと共通の電位
レベルに合わされることを特徴とする特許請求の範囲第
6項に記載の横型双方向性ノッチFET, 10)前記ゲート電極手段(258)はチタン●二珪化
物から成っていることを特徴とする特詐請求の範囲第8
項に記截の横型双方向性ノッチFET0 11)前記ゲート電極手段(238)はタンタル・二珪
化物から成っているととを特徴とする特許請求の範囲第
8項に配載の横型双方向性ノッチFET. 12)前記ゲート電極手段(23B)はタングステン●
二珪化物から成っているととを特徴とする特許請求の範
囲第8項に紀載の横型双方向性ノッチFET0 13)前紀ゲート電極手段(238)の下部における前
配ノッチ(26B)の部分(228)は、実質的に絶縁
性の状態へと陽極酸化された単結晶多孔性シリコンから
成っているととを特徴とする特許請求の範囲第8項に記
載の横型双方向性ノッチFET0 14)前記ノッチ(268)は異方状に腐食され且つ酸
化されることを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載
の横型双方向性ノッチFET.15)横型双方向性電力
FET(102)において:1つの導電型の半導体材料
からなり、頂部主表面(10/i)を持つサブストレー
}(104)と; 他の導電型からなり、前記サブストレート104内で横
方向た隔置されている1対のチャネル領域(144およ
び146)と;前記1つの導電型から成シ、前記頂部主
表面(106)に沿って横方向に隔通され、そして各々
が前記チャネル領域(144および146)のそれぞれ
のものと接合部(115および143)を形成する1対
のソース領域(140および142)と; 前記ザブストレー}(104)内にあって、前記ソース
領域(140および142)と前記チャネル領域(14
4および146)との間で前記頂部主表面(10/t)
から前記サブストレート(104)におけるドリフト領
域(14B)へと下方に延在するノッチ(118)とを
有し、その結果、導電路は1つのソース領域(140)
から、前記ノッチ(11B)の片側に沿った大体におい
て垂直の1つの前記チャネル領域(144)を通して下
方に、更に前記ノツチ(118)の前記片側に沿って前
記ドリフト領域(14B)へと下方に、それから前記ノ
ツチ(118)の底部をまわり、その稜前記ドリフト領
域(14B)における前記ノッチ(118)の別な側に
沿って上方に、そして大体において垂直の他の前記チャ
ネル領域(146)に沿って上方K!!flE他のソー
ス領域(142)へと向けられ、その同じ通路は、前記
他のソース領域(142)から前記1つのソース領域(
140)へと逆方向に伝導されるようになっており;更
に、 前記ソース領域(140および142)にそれぞれ接続
されている1対の主i’j[it(150および152
)と;そして 前記ノッチ(1113)内にあって、前記大体において
垂直のチャネル領域(144および146)に隣接した
部分を含み、畦流が前記主電極(150および152)
間でいづれかの方向に流れるように、所定のゲート電位
に応答して前記チャネル領域(144および146)を
前記1つの導電型へと反転させるべく所定の極性のキャ
リャを引きつけるための絶縁されたゲート電極手段(1
32)とから成ることを特徴とする横型双方向性ノッチ
FET. 16)前記サブストレー}(104)は、そこに形成さ
れている第1の頂部層(110)を持ち、次いで、前記
第1の頂部層(110)に第2の頂部層(112)を形
成し、次いで前記第2の頂部層(112)および前記第
1の頂部層(110)を通してその下部における前記ザ
プストレート(104)の前記ドリフト領域部分(14
8)へと前記ノッチ(118)を形成し、前記ノッチ(
118)は前記第1の頂部層(11o)をその対向側部
上で前記第1および第2のチャネル領域(144および
146)へと分割し、前記ノッチ(11B)は前記第2
の頂部層(112)をその対向側部上で前肥第1および
第2のソース領域(140および142)へと分割する
ことを特徴とする特許請求の範囲第15項に記載の横型
双方向性ノッチFET017)前記第1の頂部層(11
0)に形成されている複数の横方向に隔置された第2の
前記頂部層(112,114,116)と、セして前記
頂部主表面(106)から、前記第2の頂部層(112
,114,116)のそれぞれのものを通し、その後、
的記第1の頂部層(110)を通してその下部にある前
記サブストレー}(104)の前記ドリフト領域(14
8)へと下方に延在する複数のノッチ(118,120
,122)とを更に含み、以って複数の前記FETを持
つ集積構造を与えることを特徴とする特許請求の範囲第
16項に記載の横型双方向性ノッチFET.18)前期
ノッヂ(27B,268,276,第21図)は、前紀
ゲート電極手段(238)の下部で夾質的距離だけ前記
ドリフト領域(258)へと下方に延在していて、前記
ドリフ)・領域(258)から前記ノッヂ(268)の
峠部一\と向う前61シゲート電極手段(238)に、
しるギャリー)′の吸引を実質的に減少させ、前記PE
Tのオフ状態に忰いて導電チャネルの望ましくない銹導
を防止し、そして高いオフ状態電圧阻止性を与えること
を特徴とする特許請求の範囲第17項に記載の横型双方
向性ノソチPET, 19)前記ノッヂ(268)は前記チャネル領域(25
4および262)の下部で実質的深さまで前記ドリフト
領域(25B)−\と下方に延在し、そし,て前記ゲー
}11E極手段(238)は前記チャネル領域(254
および262)の深さとほほ同程度まで下方に延在する
ことを特徴とする特t′F請求の範囲第18項に記載の
横型双方向性ノノチFE’I”0 20)前紀ゲート′F!L極手段(258)の下部にお
ける前記ノッチ(26B)の部分(22B)は実質的絶
縁状態にまで陽極酸化された単結晶多孔性シリコンを含
んでいることを特徴とする特rf請求の範囲第19項に
記載の横型双方向性ノッチFET0 21)前記ゲート電極手段(23B)はチタン・二珪化
物から成っているととを特徴とする特許晴求の範囲第2
0項に記載の横型双方向性ノッチFET0 22)前記ゲート電極手段(23B)はタンタル・二珪
化物力)ら成っていることを特徴とする特許請求の範囲
第20項に記載の横型双方向性ノッグーFI”:T0 23)前記絶棟されたゲート手段(238)はタングス
テン・二珪化物から成っていることを特徴とする特許請
求の範囲第20項に記載の横型双方向性ノッチFET0 24)前記ノッチ(118,120,122)は異方状
に腐食されてそして酸化されることを特徴とする特¥r
請求の範囲第17項に紀載の購型双方向性ノッチFET
o 25)前記主尻4べ(150kよび152)超−ク流負
荷ライン(160,IS2)に接続可能であり;前配ゲ
ート電極手段(152)はゲート↑E位源手段(166
)に接続可能であり; 前記ゲート眠極千段(166)は、前記交流ラインの@
10半ザイクル中、前紀主電極r150)の1つに関し
て正にあり、そし,て前紀交流ラインのt1λ2の半ザ
イクル中、前記主電極(152)の仙1のものに関1,
て正にあり;前言シ交流ラインの第1の半サイクル中、
電流は、前記他の主正j%(152)から、他のソース
領域(142)、前記他のチャネル領域(146),A
f紀ノッチ(1113)の底部周囲での前記サブストレ
ート●ドリフLltQ域(148),前記1つのグーヤ
ネル領域(144)および前記1つのソース領域(14
0)を通して前記1つの主電i(1’50)へと流れ;
そして前記交流ラインの第2の半ザイクル中、電流は、
前記1つの主電極(150)から、前記ソース領域(1
40)、前記1つのチャネル領域(144)、前記ノッ
チ(118)の底部周囲での前記サブストレート●ドリ
フト領域(14B)、前記他のチャネル領域(146)
および前記他のソース領域(142)を通して前記他の
主嘔極(152)へと流れることを特徴とする4″!杵
請求の@囲第16項に記載の横型双方向性ノッチFET
o 26)萌記1i”ET(1o2)ld1前記所定のゲー
ト覗Mが力い場合、前記サブストレート・ドリフト領城
(148)と前記1つのチャネル領域(144)との間
での接合部(158)が前記1つの主電極(150)K
向う電流の流れを阻止し、そして前記サブストレート・
ドリフト領域(148)と前記他のチャネル領域(14
6)との間での接合部(154)が前記他の主電極(1
52)に向う電流の流れを阻止する態様でのオフ状態を
持つことを1%徴とする特許請求の範囲第25項に記載
の横型双方向性ノ,ノチFETo 27)前記ゲート電極手段(132)は、前記オフ状態
において、前記主電極(150)の1つに合せることが
可能であり、そして前記ノッチ(11B)は前記ザプス
トレート参Fリフト領域電流路の長さを増大させ、それ
により前記頂7iB主表面(106)に沿っだイ黄方向
寸法を増犬さ辻るととなく、前記オフ状胛での2″5い
電圧阻止性を与えることを特徴とする特d′F請求の範
囲第26項に記載の懺型双方向性ノッヂ+I’ET0 28)前記交流ラインの前記第1の半ザイクル中、1I
流は、前紀曲の主電極(152)から、前記第1の頂部
層(110)と前配サブストレート・ドリフト領賊(1
48)との間で順方向にバイアスされた接分部(154
)を横切ってその下部で瞬間的に流れ、その後、前記1
つのチAネル領哉(144)を通して前記1つ(・−)
ソースi11域(14n)本・よび前記1つの主電4べ
(1sn)−\と流れ、前記ゲート准極手段(1!52
)に関連して前記順方向に・くイアスされた接合部(i
54)を横切る前記サブストレート(104)での降下
電位は前記ゲート電極手段(132)が所定の極性のキ
ャリャを前記他のチャネル領域(146)へと引きつけ
させて核領域(14/+)を前記1つの導電型に反転さ
せ、その結果、前記第1の半サイクル中における主電流
路は、前記他の主電極(152)から、前記他のソース
領域(142)、前記他のチャネル領域(144),前
記ノツチ(11B)の底部周囲における前記ザブストレ
ート●ドリフ}領域(148)s前記1つのチャネル領
域(144)および前記1つのソース領域(140)を
通して前記1つの主電極(150)へと通じておシ;そ
して 前記交流ラインの第2の半サイクル中、電流は、前記1
つの主電極(150)から、前記第1の頂部層(110
)と前記サブストレート・ドリフト領域(148)との
間で順方向にバイアスされた接合部(15B)を横切っ
てその下部を瞬間的に流れそれから、前配ヂャネル領域
(146)を通して前記他のソース領域(142)およ
び前記他の主電極(152)へと流れ、前記ゲート電極
手段(132)に関連した前記最後に述べ九埴方向にバ
イアスされた接合部(15B)を横切った前記サブスト
レート(104)における降下“電位は、前記ゲート電
極手段(132)が所定の極性のキャリャを前記1つの
ヂャネル領域(144)へと引衛つけさせて該チャネル
領域(144)を前記1つの導電型に反転さ1・ぞ0結
果X前MO第″半サイクル中におけるその主電流路は、
前記1つの主゛11l極(150)から、前記1つのソ
ース領域(140),繭記1つのチャネル領域(144
)、繭記ノッチ(118)の底部周囲における前記サブ
ストレート・ドリフト領域(14B)、前記他のチャネ
ル領域(146)および前記他のソース領域(142)
を通して前記他の主電極(152)へと通じることを特
徴とする特詐錆求の範囲第27項に記載の横型双方向性
ノッチFETo 29)横型電力FET(102)において:ラテラルn
エピタキシャル層(104)t−tむ半導体材料のサブ
ストレート(104)と二繭記ラテラルnエビタキシャ
ル層(104)上におけるp型層(110)と: 前記p型層(110)に埋め込まれているn型領域(1
12)と; 前記n型領域(112)および前記p型層(110)を
通して前記nエビタキシャル層(104)へと下方に延
在しているノツチ(118)と; 前記ノッチ(11B)の反対側で前記p型層(1’10
)における大体において垂直な領域(144および14
6)に近接し且つそこから絶縁された部分を含んで前記
ノッチ(118)内に設けられていて、そしてゲート電
位を印加して制#町能な電界を前記最後に述ぺ九垂直領
域(144および146)に作り出すように適合された
絶縁ゲート手段(132)と;そして各々が前記ノッチ
(11!’l)の対向側部上における前配埋め込まれた
n型領域(140および142)のそれぞれのものと導
電的に連通していて、負の′『4圧が前記主電極の他の
ものにおける電圧に関連して前記主電極の1つに印加さ
れるときには電子流源として作用し、そして正の゛1u
圧が@配他の主電極上における電圧に関連し゜C前記1
つの主電極に印加されるときにはアノードとして作用す
る1対の主電極(150および152)とから成り;以
って、前記主電極(150および152)に対するいづ
れかの極性の電圧の印加に際して前記ノッチ(118)
の対向側部における前記埋込みのn型領域(140およ
び142)間でのいづれかの方向におれる電流の流れは
、前記ゲート手段(132)上における前記電位を制御
する仁とによって制御されることを特徴とする横型双方
向性ノッチFET,: 30)前記サブストレート(104)を通しての導電路
は、その横方向寸法を増大させることなしに萌記FET
(102)の前記nエビタキシャル層(104)を通し
てのそのドリフト領域路長を増大させて、それによって
一層小さなラテラル領域において高い電圧阻止性を与え
るように、前記ノッチ(118)の対向側部に沿い且つ
その底部周囲で大体において垂直に延在していることを
特徴とする特許請求の範囲第29項に記載の横型双方向
性ノッチFET0 31)前記ノッチ(268,第21図)は前記ゲート手
段(258)の下部で実質的な距離だけ前記!】エビタ
キシャル層(202)へと下方に延在していて、前記n
エビタキシャル層(202)から前記ノッチ(・268
)の縁部に向う前記ゲート手段(238)によるホール
の吸引を実質的に減少させ、前記FETのオフ状態にお
ける前記ノッチ(268)の対向側部における前記p層
(204および280)間での導電pチャネルの望まし
くない誘導を防止し、そして増大されたオフ状態電圧阻
止性を与えることを特徴とする特許請求の範囲第30項
に記載の横型双方向性ノッチFET0 32)前舛己ノッチ(26B)は前d己ノップー(26
B)の対向側部上での前記p型層(204および280
)の深さと実質的に同じ閉さまで前記nエビタ千シャル
Jv!(202)へと下方に延在し、そし又前記ゲート
手段(238)は前記p層(204および280)と前
記エビタキシャル層(202)との間での千の接合部(
260および264)の深さとほほ同じ深さまで前記ノ
ッチ(26B)へと下方に延在していることを特徴とず
る特#!f請求の範囲第31項に記載の栴型双方向性ノ
ッチI”ET, 53)前記ゲート手段(238)の下部における前記ノ
ッチ(26B)のHb分(22B)は実質的絶縁状態に
まで陽極酸化された単結晶多孔性シリコンから成ってい
ることを特徴とする特許請求の範囲第32項に記載の横
型双方向性ノッチII″E1’。 34)半導体本体(104)上における横型双方向性F
ET(102)において: 第1のソース領域(14ロ)と; 共通のドレイン領域(14B)と; 前記第1のソース領域(140)と前記共通のドレイン
領域(148)との間で大体において垂直に延在してい
る第1のチャネル領域(144)と; 第2のソース領域(142)と; 繭記第2のソース領域(142)と前記共通のドレイン
領域(148)との間で大体において垂直に延在してい
る第2のチャネル領域(146)とから成り; 前記第1のチャネル領域(144)と前記共通のドレイ
ン領域(148)とは、その間に接合部(158)を規
定するべく連続し;前記第2のチャネル領域(146)
と前記共通のドレイン領域(148)とは、その間に接
合部(154)を規定するべく連続しておシ;更に、 ms記第1および第2のチャネル領域(144および1
46)と干して前■f2第1および第2の接合部(15
8および154)との間に延在し且つそれらを分離し、
そしてそのドリフト領域路を前記チャネル領域(144
および146)間でのその周囲に向けさせるべく前記ド
レイン領域(148)へと延在しているノッチ(1[8
)と;そして 前記ノッチ(118)内にあって、前記第1および第2
のチャネル領J,Q(144および146)に隣接し目
.つそれらから絶縁されている部分を少なくとも含み、
前記チャネル頑M(144および146)に電界を制御
的に発生するだめの絶縁ゲートル極千段r132)と7
5λら成り;けって、前記¥J2のソース領域(142
)に関して負にある電圧が前記第1のソース領域(14
0)に印加される場合、前記第1のソース領域(140
)から前記第2のソース領域(142)への電子流は前
記ゲート電極手段([2)へと印加される電圧を制御す
ることにより制御され、そ]一で 前記第1のソース領域(140)に関して負にある電圧
が前記第2のソース領域(142)に印加される場合、
前記第2のソース領域(142)から前記第1のソース
領域(14G)へのm子流は前記ゲート電極手段(13
2)に印加される電圧を制御することにより制御さわ; 前記FET(102)はsI’Jjl記屈圧が前記ゲー
ト電極手段(132)上にない場合、オ7状態におかれ
、前記ノッチ(118)は増大されたドリフト領域路を
与えて、前記オフ状態によ、・ける前記FET(102
)の電圧阻止性を増大させることを特徴とする横型双方
向性ノッチFE’I’0 35)1つの方向における電子の流れ路は、第1のソー
ス領域(140)から、前記ノッチ(118)の片側に
沿い前記第1のチーYネル領域(144)を通して下方
に、それから前記ノッチ(11B)の前記片側に沿った
前記ドレイン領域(148)へと下方に、i11記ノッ
チ(118)の底部をまわり、前記ノッチ(118)の
他の側に沿い前記ドレイン領城(14B)を通して上方
に、それから前記ノッチ(118)の繭記他の側に沿ウ
た前記1第2のチャネル領域(146)を通して上方に
、前記第2のソース領域(142)へと通じ、そしてそ
の逆方向における電子の流れはその同じ通路に従うこと
を特徴とする特1’f請求の範囲第34項に記載の横型
双方向性ノッチFET, 36)前記第1および第2のソース領域(140および
142)は、その間での前記ノッチ(118)によシ前
記半導体本体(104)の頂部主表面(106)に沿っ
て横方向に隔置され、そして前記第1および第2のチャ
ネル領域(144および146)はその間での前記ノッ
チ(118)により横方向に隔置されていることを特徴
とする特許請求の範囲第35項に記戟の横型双方向性ノ
ッチFET0 37)前記ノッチ(26B,第21図)は、前記ゲート
覗極手段(25B)の下部で実質的距離だけ前記共通の
ドレイン領域の前記ドリフト領域(258)へと下方に
延在していて、前記ドリフト領域(258)から前記ノ
ツチ(2i)の縁部に向う前記ゲート電極手段(2!5
8)によるキャリャの吸引を実質的に減少させ、前記オ
フ状態における導電チャネルの望ましくない誘導を防止
し、紡記FETの増大されたオフ状態電圧阻止性を与え
ることを特徴とする特許請求の範囲第36項に記載の横
型双方向性ノッチFET, 58)前記ノッチ(268)は前記チャネル領域(25
4および262)の下部で実質的iオで前記ドリフト領
域(258)へと下方に延在しそして前記ゲート電極手
段(25B)は、前記チャネル領域(254および26
2)と前記ドリフト領域(25B)との間における接合
部(260および264)の深さとほぼ同じ深さまで下
方に延在していることを特徴とする特杵請求の範囲第3
7項に記載の横型双方向性ノッチFET0 39)前記ゲート電極手段(25B)の下部における前
記ノッチ(268)の部分(228)は実質的絶縁状態
にまで陽極酸化された嚇結晶多孔性シリコンから成って
いることを特徴とする特許請求の範囲第38項に記載の
横型双方向性ノッチFET0 40)双方向性でラテラル状に集積された選カスイッチ
ング央合FET構造(102)において二頂部主表面(
106)を持ち、そして前記頂部主表面(106)の下
部で予め決められた深さに1つの導電型からなるラテラ
ル●サプストレート層(104)を含んでいる半導体本
体(104)と; 前記サブストレート層(104)上におって、反対の導
電型からなる頂部層(110)と;M記1つの導電型か
らなシ、前記頂部層(110)に形成されそして前記頂
部主表面(106)に沿って横方向に隔置されている複
数の頂部領域(112,114,116)と;各々が、
前記頂部主表面(106)から、前記主領域(112,
114,116)のそれぞれおよび前記頂部層(110
)を通して前記サブストレート層(104)へと下方に
延在1−でいる複数のノッチ(118,120,122
)とを有し、各ノッチ(11Bのような)は、そのそれ
ぞれの前配頂部領域(112)を、前記ノッチ(118
)によって前Me頂部主表面(106)に沿って横方向
に隔置きれた右および左ソース領域(140および14
2)へと分離し、各ノッチ(118のような)は更に、
そのそれぞれの前記頂部領域(12)の下部における前
記頂部層(11o)の部分を、前記右および左のソース
領域(140および142)の下部における右および左
チャネル領域(144および146)へと分離しそして
同様にしてその間に延在するそのそれぞれの前記ノッチ
(118)によって横方向に隔置されており、各ノッチ
(118のような)は更に前記サブストレート層(10
4)を通してドリフト領域路(148)を与え、該通路
(f4B)は、横方向寸法を増大することな1〜に実質
的に増大さテ1,だドリフト領j!ll路長全.匈える
ために、前記ノッチ(11B)の側部に泊い目一つその
底部周囲を垂直に延在しておハ;更に、 前記左のソース領域にそれぞれ接続されている複数の第
1の主電極(150,151)と;繭記右のソース領域
にそれぞれ接続されている複数の第2の主電極(152
,153)と;前記ノッチ(118,120,122)
にあって、前記右および左チャネル領域に近接した部分
を含み、N流が前記第1の主電極(150,151)と
前記第2の主電極(152,153)との間でいづれか
の方向において流れるように、椙定のゲート電位に応答
して前記チャネル領域を前記1つの導電型に反転させる
べく所定の什性のキャリャを引きつけ為ための絶縁さi
7たゲート市極手段(132,134,136)とから
成り、各FETに対する導電路は、前記左のソース領域
から、前記ノッチの左側に沿った大体において垂直の左
の紡記チャネル領域全通して下方に、それから更に前記
ノッチの前記左側に沿って前記ドリフト領域へと下方に
、前記ザプストレート層における前記ドリフト領域での
前記ノッチの底部をまわり、それから前記ノッチの右側
訃よび前記ドリフト領域に沿って上方に、その後、大体
において垂直の前記右チャネル領域に沿って上方に萌記
右のソース領域へと通じ、その同じ通路は、各前記FE
Tに対して、前記右のソース領域から前記左のソース領
域へと逆方向における導電路を形成することを特徴とす
る横型双方向性ノッチFET0 41)前記ノッチ(26B,第21図)は前記チャネル
領域(254および262)の下部で実質的深さにまで
前記ドリフト領域(25B)へと下方に延在し、前記ゲ
ート電極手段(23B)は前記チャネル領域(254お
よび262)と前記ドリフト領域(258)との間にお
ける接合部(260および264)の深さとほぼ同じ深
さまで下方に延在し、前記ゲート電極手段(238)の
下部に訃ける@Fノッチ(18)の部分(228)は実
宵的給横状翅にまで同極酸化された単結晶多孔性シリコ
ンからなっていで、前記ドリフト領域(258)から前
紀ノッチ(268)の縁邪に向う前記ゲー1・電極手段
(23B)によるギャリ・ヤの引きつりを丈質的に減少
させ、前記FETのオフ状h′貝における導電チャネル
の望濾しくない言両導を防止して、オフ状聾電圧阻止性
を増大させることを特徴とする特!W−請求の範囲第4
0項に記載の横型双方向性ノノチFE1’0 42)前紀第1および第2の七岨,極間におけるそのド
リフト領域Iy流路は、それぞれの前記ソース領域から
、それぞれの前記チャネル領域を通して下方にそしてそ
れぞれの前記ノッチの底部を下方に且つその周囲に延在
しで、前記頂部主表面に沿った横方向寸法を増大させる
ことなしに、そのドリクト領域電流路長を増大させて高
いオフ状態電圧阻止性を与え、以って高密度で高電圧の
双方向性PET構造を寿えることを特徴とする%#’l
−請求の範囲第41項に記載の横型双方向性ノッチFE
T,
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