JPS5994877A - 半導体装置 - Google Patents

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、表面に隣接する第１導電型の第１領域と、同
じく表面に隣接し前記の第１導電型とは逆の第２導電型
とした第２領域とを有する半導体本体を具える半導体装
置であって、第２領域を第１領域よりも低いドーピング
濃度とし、半導体装置は更に、前記の表面上の電気絶縁
層と、この電気絶縁層上の幅狭細条状導電層とを具え、
この幅狭細条状導電層を第１および第２縁部により画成
するとともに前記のｐｎ接合の上方に位置させ且つ第２
領域の上方に延在させ、前記の第１縁部を前記のｐＨ接
合と前記の表面との交線にほぼ一致させ、前記の導電層
の電位を前記の第１領域の電位にほば等しくするように
した半導体装置に関するものである。

上述した構造の半導体装置は、しばしばプレーナモノリ
シック集積回路に用いられている。これらの半導体装置
に例えば、平坦なｐｎ接合を形成する際に、例えばフィ
ールドプレート或いはゲート電極とすることのできる前
記の導電層ばかりではなく、他の目的に用いる細条状導
体をもマスクとして用いることにより形成される。既知
の例はいわゆるＤＭＯ８型の絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタであり、このトランジスタは、チャネル領域の導
電型とは逆の導電型で少量のドーピングが行なわれたド
リフト領域の上方にフィールドプレートとして延在する
ゲート電極を有している。このような電界効果トランジ
スタの構成は例えば米国特許第３，９２６．６９４号明
ｍ書に記載されている。これらトランジスタは、ソース
領域どチャネル領域とを少くとも部分的に同一じ窓を経
て拡散させることにより自己整合法で製造される。この
場合、ゲート電極の一部分はこれが拡散温度に耐えつる
限りマスクとして用いることができ、例えば多結晶珪素
を以って構成しつる。

導電層をマスクとして用いる自己整合法で製造したこの
ような半導体構造では、平坦な（ブレーナ）ｐ１１接合
と表面との交線が導電層の縁部どほぼ一致する。この縁
部とｐｎ接合の上記の交線との間の距離は実際に、導電
層の下方で生じる（わずかな）横方向拡散によって決ま
る。多くの場合にそうであるように平坦なｐｎ接合が比
較的大きな降服電圧を有するようにするのが好ましい場
合には、降服のＪ３それを無くす為に、Ｓ電層を、わず
かにドーピングされた第２領域の上方で過度に大きな距
離に口って延在させてはならない。すなわち導電層が過
度に大きな幅を有しないようにする必要がある。その理
由は、導電層が過度に大きな幅を有する場合には、わず
かにドーピングされた第２領域の上方に位＠する導電層
の第２縁部でこの導電層と第２領域との間に大きな電圧
が生じ、この区域で、半導体表面における電界強度が、
絶縁層を経て或いは絶縁層の下側に位置する半導体材料
中に降服（ブレークダウン）が生じるおそれがある程度
に大きくなる為である。

比較的大きな電圧差がわずかな横方向距離に亘って生じ
る構造では、上述した理由で許容される導電層の最大幅
はしばしば、導電層上に良好な接点を形成するにはあま
りにも小さくなる。良好な接点を形成するこの目的で導
電層に局部的な幅広部分を設けると、通常同じ理由で降
服が生じるおそれをも伴なう。

本発明の目的は、特に降服を伴なうおそれが生じること
なく、接点形成の目的に適するように導電層を局部的に
幅広化することにある。

本発明は、ｐｎ接合の形状と導電層の形状とを互いに有
効に適合することにより本発明の目的が達成されるとい
う認識を基に成したものでめる。

本発明は、表面に隣接する第１導電型の第１領域と、同
じく表面に隣接し前記の第１導電型とは逆の第２導電型
とした第２領域とを有する半導体本体を具える半導体装
置であって、第２領域を第１領域よりも低いドーピング
濃度とし、半導体装置は更に、前記の表面上の電気絶縁
層と、この電気絶縁層上の幅狭細条状導電層とを具え、
この幅狭細条状導電層を！Ｔ１および第２縁部により画
成するとともに前記のｐｎ接合の上方に位置させ且つ第
２領域の上方に延在させ、前記の第１縁部を前記のｐｎ
接合と前記の表面との交線にほぼ一致させ、前記の導電
層の電位を前記の第１領域の電位にほぼ等しくするよう
にした半導体装置にｉＪ′３いて、前記の導電層に接点
形成の目的の幅広部分を局部的に設け、この導電層の第
１縁部をこの幅広部分においても前記の交線どほぼ一致
させ、この幅広部分は少くとも前記の第１縁部を前記の
第１領域の方向に突出させることにより形成したことを
特徴とする。

本発明によれば、幅広部分の区域におけるｐｎ接合が、
逆方向の作動の場合に空乏領域が上記の区域においてわ
ずかにドーピングされた第２領域内に集中する方法で延
在するような形状を有するという事実の為に、幅広部分
の区域にお番ブる逆電圧が空乏領域の比較的幅広む部分
によって吸収される。従って、幅広部分の区域における
表面の電界強度も比例して減少し、従って前述した降服
が生じるおそれが減少する。

殆んどの場合、幅広部分の外部の導電層の縁部は実際に
互いに平行である。更に一般には、幅広部分の区域にお
いて第１縁部のみの延在方向を変化させ、第２縁部の延
在方向は変化させない。しかし場合によっては、第２縁
部が幅広部分の区域において四部を形成するように、す
なわち第１縁部と同一方向にくしかし第１縁部よりもわ
ずかに）変化するようにすることができる。

導電層は金属層とすることができ、或いはドーピングし
た半導体層、例えば珪素層とすることもできる。

本発明は一般に種々の半導体構造に用いることができる
も、ＤＭＯ８構造に用いるのが特に好ましい。この場合
、第１領域を以ってＤＭＯＳトランジスタのチャネル領
域を構成し、第２領域を以ってＤＭＯＳトランジスタの
ドリフ１〜領域を構成し、導電層を以って、チャネル領
域およびこれと短絡したソース領域とほぼ同じ電位を有
するフィールドプレートを構成する。このフィールドプ
レートはＤＭＯ８ＴのグーＩ−電極に接続ターるか或い
はこのゲート電極と一体にすることができる。

空乏領域を所定通りに幅広化する為には、細条状導電層
の長手方向で測った前記の幅広部分の寸法を、第２領域
において前記の幅広部分の両端から互いの方向に延在す
る空乏領域の部分が、降服がまだ生じないようなｐｎ接
合にまたがる逆電圧Ｃ融合する程度に小さくするのが好
ましい。

図面につき本発明を説明する。

図面は線画的なものであり、各部の寸法は実際のものに
正比例するものではない。特に厚さ方向平面図において
は接点窓に対角線を付し、金属層に斜線を付した。

第１図は、本発明による半導体装置、いわゆるＤＭＯ８
型の絶縁ゲート電界効果ト・ランジスタを示す平面図、
第２および３図はそれぞれ第１図の■−■線および■−
■線上を断面とし矢の方向に見た断面図ぐある。この半
導体装置は半導体本体１を有し、この半導体本体は本例
の場合珪素とするも、他の半導体拐料をも用いることが
できる。

この半導体本体内には、表面３に隣接する第１導電型、
本例の場合ｐ導電型の第１領域４と、同じく表面３に隣
接し、＠１導電型とは反対の導電型である第２導電型、
本例の場合ｎ導電型とした第２領Ｉ４．５との間に平坦
なｐｎ接合２を形成する。第２領域５のドーピング濃度
は第１領賊４よりも低くする。第１領域４はＤＭＯＳト
ランジスタのチャネル領域を構成し、第２領域５はＤＭ
ＯＳトランジスタのドリフト領域を構成する。

更に、表面３上に本例の場合酸化珪素より成る部７１１
５よび第２縁部８により画成された幅狭細条状導電ｍ９
をｐｎ接合２の上方に位置するように配置する。この導
電層９はＤＭＯＳトランジスタのゲート電極を構成し、
フィールドプレートとしても作用する。本例では、導電
層９を多結晶珪素を以って構成する。しかし、この導電
層は金属、その他の金属性の導電材料を以って構成する
こともできる。導電層９の第１縁部７はｐｎ接合２と表
面３との交線にほぼ一致する。作動状態での導電層９の
電位は第１領域４の電位にほぼ等しく、ｐｎ接合２の作
動状態中に印加すべき逆電圧に比べて小さなゲート電圧
弁だ【プ第１領域４の電位と相違するだけである。チャ
ネル領域４内には１１導電型のソース領域１０を設け、
このソース領域１０を金属層１５によりこのチ１７ネル
領域４と短絡させる。多聞にドーピングしたｎ９電型領
域１１を以ってドレイン領域を構成する。多結晶珪素よ
り成る導電層９上には更に酸化物層１６を形成する。Ｄ
ＭＯ８Ｔの外側周囲には厚肉の酸化物層１７を設置づる
。酸化物層１６には接点窓１９を形成し、この接点窓１
９を経て導電層９に金属層１８を接触させる。ドレイン
領域１１には金属Ｍ２０を接触させる。

導電層９は比較的幅狭とし、本例の場合的６μｍの幅と
する。このようにすることは必要なことである。その理
由は、さもないと降服が生じるおそれがある為である。

次に第４〜６図を用いて説明する。これらの図のうち第
４図は第１図にライン１２で囲んだ部分の平面図であり
、第５および６　図ハソｈ　ソｎ第４図（７）Ｖ−Ｖ線
Ｊ５．、ｌ：ヒＶＩ−Ｖｌｌ上を断面とし矢の方向に見
た断面図である。ｐｎ接合２からドーピング濃度の低い
領域５内に延在する空乏領域の境界線を第４，５および
６図にライン１３および１３′で示す。境界線１３′　
はｐｎ接合２にまたがる逆電圧をライン１３の場合より
も高くした場合に生じる。

導電層９（第５図参照）をｐｎ接合を更に越えて、例え
ば破線９′で示すように延在させた場合には、ｐｎ接合
２から最も離れた導電層９の縁部８の付近で降服が生じ
るような大きな電辻差がこの縁部８で領域５と導電層９
との間に生じるおそれがある。

従って、導電層９０幅は、断面■−■の領域では、ドー
ピング、導電層６の厚さ、その伯の要因に依存する所定
の値を越えてはならない。本例では、この限界値は約６
μｍであり、この値は接点窓を経て層９上に良好な接点
を形成するのにはあまりにも小さすぎる。

導電層９は接点を形成する目的に適したドレイン領域１
１の方向に局部的に幅広とすることができない。一方、
導電層９がソース領域１０を横切って局部的に更に延在
するようにソース領域１０の方向に延在する幅広部分を
この導電層に設【プることも不所望なことである。その
理由は、ＤＭＯ８Ｔの製造に当って、導電層９をマスク
どして用いてソース領域１０とチャネル領ｔｊＡ４とを
ドーピングにより形成づるのが好ましい為である。この
目的の為にはＤＭＯ８Ｔの製造に一般に用いられている
技術を変更する必要があり、この技術が一層複雑となる
。

本発明によれば、接点形成の目的に適した幅広部分１４
（第４図参照）を導電層９に局部的に設けるも、この幅
広部分の領域で導電層９の第１縁部７をｐｎ接合２と表
面との交線とほぼ一致させ、この幅広部分は第１領ｊｊ
！４の方向への第１縁部７の突出部を以って構成するこ
とにより、上述した問題を解決する。

幅広部分を上１１ｆｒしたようにして設（プると、幅広
部分の領域におけるｐｎ接合２は、空乏領域が第２領域
５内に３方から延在するような形状となる。

従って、幅広部分１４の領域における空乏領域の幅（ｂ
）　（境界線１７′　と関連する）は幅広部分の外部の
幅（ａ　）よりも可成り大きくなる（第４〜６図参照）
。従つ°Ｃ１導電層９は幅広部分１４において、縁部８
で降服が生じるおそれのない接点形成に充分な例えば１
６μｍの幅を有しうるようになる。

更に、前述したように、ｐｎ接合２はいかなる個所にお
いても、従って幅広部分においても導電層９の縁部７と
ほぼ一致するため、この導電Ｍ９をいかなる個所におい
ても、従って幅広部分においても、ＤＭＯＳトランジス
タの通常の製造に用いる方法によって領域４および１０
を形成するマスク居として用いることができる。

従って、ｐｎ接合と、このｐｎ接合を形成する際にマス
クとして用いられ、降服を無くす為に、接点形成にはあ
まりにも幅狭とした導電層、例えばフィールドプレート
とを有する構成において、本発明によれば前記の導電層
に接点を形成する為の幅広部分を設【プるようにする簡
単な方法を提供しうる。

空乏領域の有効な幅広化を達成しつるようにターる為に
は、幅広部分を導電層９のうちあまりにも大きな部分に
亘って延在させてはならない。特に、ｐｎ接合２にまた
がる大きな、しかし降服が生じる前の逆電圧で、幅広部
分１４の両端からｎいの方向に延在する空乏領域の部分
が融合する為に、空乏領域の有効な幅広化が達成される
。

上記の導電層の幅広部分は必ずしも方形にする必要はな
く、第７図に示すように弯曲縁部７によって画成される
ようにすることもできる。更に、場合によっては、第８
図に示すように、導電層９の第２縁部８をも第１領域４
に向う方向に変化するようにして導電層の幅広化を達成
することもできる。

上述した例では、半導体装置をＤＭｏｓトランジスタと
した。しかし、フィールドプレートおよびマスクとして
作用する導電層を具える平坦なｐｎ接合が存在するあら
ゆる場合に本発明を用いることができる。更に、前述し
た例で用いた導電型を逆の導電型とし、従って領域４を
ｎ導電型とし、領域５がｎ導電型で領域４よりも低いド
ーピング濃度を有するようにすることができる。使用す
る半導体材料は珪素の代りに、例えば砒化ガリウム、ゲ
ルマニウム、その他の半導体材料とすることができる。

更に、絶縁層６，１６および１７は酸化珪素の代りに、
窒化珪素或いは他の絶縁材料を有するようにすることが
できる。導電層９は珪素層の代りに、金属層、例えばモ
リブデン或いはタングステン層とするか、または珪化白
金のような他の金属性導電材料とすることができ、前述
した例ではこの導電層をゲート電極の代りにソース電極
に接続することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による半導体装置を線図的に示す平面
図、 Ｍ２および３図は、それぞれ第１図のＩＩ−ＩＩ線およ
び■−■線上を断面として矢の方向に見た断面図、 Ｍ４図は、第１図の一部を詳細に示１平面図、第５およ
び６図は、それぞれ第４図のｖ−ｖ線およびＶｌ　−Ｖ
ｌ線上を断面とし矢の方向に見た断面図、 第７および８図は第４図の変形例を示す平面図である。 １・・・半導体本体　　　２・・・ｐｎ接合３・・・表
面 ４・・・第１領域（チャネル領域） ５・・・第２領Ｍ　　　　　６・・・電気絶縁層７・・
・９の第１縁部　　８・・・９の第２縁部９・・・導電
Ｒ１ｏ・・・ソース領域 １１・・・ドレイン領域 １３．１３’　・・・空乏領域の境界線１４・・・９の
幅広部分　　１５，１８．２０・・・金属層１６・・・
酸化物層　　　　１７・・・厚肉酸化物層１９・・・接
点窓 特許出願人　　エヌ・べ−・フィリップス・フルーイラ
ンペンフ７ブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面に隣接する第１導電型の第１領域と、同じく表
   面に隣接し前記の第１導電型とは逆の第２導電型とした
   第２領域とを有する半導体本体を具える半導体装置であ
   って、第２領域を第１領域よりも低いドーピング製電と
   し、半導体装置は更に、前記の表面上の電気絶縁層と、
   この電気絶縁層上の幅狭細条状導電層とを具え、この幅
   狭細条状導電層を第１および第２縁部により画成すると
   ともに前記のｐｎ接合の上方に位置させ且つ第２領域の
   上方に延在させ、前記の第１縁部を前記のｐｎ接合と前
   記の表面どの交線にほぼ一致させ、前記の９電層の電位
   を前記の第１領域の電位にほぼ等しくするようにした半
   導体装置において、前記の導電層に接点形成の目的の幅
   広部分を局部的に設け、この導電層の第１縁部をこの幅
   広部分においても前記の交線とほぼ一致さぜ、この幅広
   部分は少くとも前記の第１縁部を前記の第１領域の方向
   に突出させることにより形成したことを特徴とする半導
   体装置。 ２、特許請求の範囲１記載の半導体装置において、前記
   の幅広部分の外部の導電層の第１および第２縁部を実質
   的に互いに平行に延在させたことを特徴とする半導体装
   置。 ３、特許請求の範囲２記載の半導体装置において、前記
   の幅広部分で第１縁部のみを方向変化させたことを特徴
   とする半導体装置。 ４、特許請求の範囲１〜３のいずれか１つに記載の半導
   体装置において、■条状導電層の長手方向で測った前記
   の幅広部分の寸法を、第２領域において前記の幅広部分
   の両端から互いの方向に延在する空乏領域の部分が、降
   服がまだ生じないようなｐｎ接合にまたがる逆電圧で融
   合する程度に小さくしたことを特徴とする半導体装置。 ５、特許請求の範囲１〜４のいずれか１つに記載の半導
   体装置において、第１領域を以ってＤＭＯＳトランジス
   タのチャネル領域を構成し、第２領域を以ってＤＭＯＳ
   トランジスタのドリフト領域を構成し、導電層を以って
   、チャネル領域およびこれと短絡したソース領域とほぼ
   同じ電位を有するフィールドプレートを構成したことを
   特徴とづ″る半導体装置。 ６、特許請求の範囲５記載の半導体装置において、フィ
   ールドプレートをＤ’ＭＯ８Ｉ−ランジスタのゲート電
   極に接続したことを特徴どする半導体装置。 ７、特許請求の範囲１〜６のいずれか１つに記載の半導
   体装置において、導電層を珪素層としたことを特徴どす
   る半導体装置。