JPS6054791B2 - 複合型電界効果トランジスタ - Google Patents

複合型電界効果トランジスタ

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JPS6054791B2
JPS6054791B2 JP52132730A JP13273077A JPS6054791B2 JP S6054791 B2 JPS6054791 B2 JP S6054791B2 JP 52132730 A JP52132730 A JP 52132730A JP 13273077 A JP13273077 A JP 13273077A JP S6054791 B2 JPS6054791 B2 JP S6054791B2
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66Vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H10D30/663Vertical DMOS [VDMOS] FETs having both source contacts and drain contacts on the same surface, i.e. up-drain VDMOS

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電界効果トランジスタに関するものである。
従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(MOSFE
T)の一例を第1図に示す。
P型半導体基板51上のN型エピタキシャル層52にP
型領域54とN゛型領域57とを有し、さらにP型領域
54中にはN゛型領域56を有している。N゛型領域5
6とN型エピタキシャル層52とにかけてP型領域54
上に絶縁膜53とゲート電極59とを被着している。こ
れはN゛型領域を57をドレイン、N+型領域56をソ
ース、ゲート電極59を第1ゲート、P型領域54とP
型半導体基板51を第2ゲートとする絶縁ゲート型電界
効果トランジスタ(以下MOSEFTという)で、チャ
ンネル領域とソース領域を同一の拡散窓で拡散出来るた
め非常にチャンネル長が短くしたがつて相互コンダクタ
ンス胛の大きな特性のMOSEFTを作ることが可能で
ある。
しカルチャンネル長をあまり短くすると耐圧が低くなる
ためN型エピタキシャル層52の不純物濃度を下げてこ
のN型領域へ・の空乏層の伸びを大きくしてやり、ドレ
イン・ソース間耐圧を高くするようにしなければならな
い。しカルN型エピタキシャル層52の不純物濃度をあ
まり下げるとドレインの抵抗が大きくなりオン抵抗が増
加し特性上あまり好ましくない。一方第2図は接合型電
界効果トランジスタ(以下、J−FETという)の一例
を示したものである。これはP型半導体基板61上のN
型エピタキシャル層62にドレイン領域67とソース領
域となるN゛型領域66とこれらの間に存し第1ゲート
領域となるP型領域64とを有し、P型半導体基板61
は第2ゲート領域として用いたものである。このような
構造のJ−FETの場合上記MOS、EFTに比べてチ
ャンネル長を短くすることは出来ないためあまり相互コ
ンダクタンス胛を大きくすることはできないが、空乏層
をN型エピタキシャル層62(チャンネル領域)とP型
領域64(第1ゲート領域)並びにP型半導体基板61
(第2ゲート領域)の両方に伸びるようにしてやればN
型エピタキシャル層62の不純物濃度を極端に下げなく
てもドレイン・ソース間耐圧を十分に大きくすることが
可能であり、低オン抵抗、高耐圧を実現出来る。本発明
は絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(MOSEFT)
と接合型電界効果トランジスタ(J−FET)を複合化
し、ドレイン・ソース間のオン抵抗RDs(0N)を大
きくせずに、大きな相互コンダクタンスGmと高いドレ
イン●ソース間耐旺追V。
,を同時に満足し、さらにまた帰還容量Crss及び出
力容量COssをも小さくすることを目的としたもので
ある。このことにより電界効果トランジスタは信頼度が
高まり高耐圧大電力化が可能となり、さらに高周波高出
力用途としてすぐれた性能のものが得られる。次に図面
を参照して本発明をより詳細に説明すする。
第3図は本発明の基本的実施例を示したもので、P型半
導体基板71のN型エピタキシャル層72にN+型領域
77とP型領域74とを有し、このP型領域74内には
さらにN+型領域76が形成されている。
これらN+型領域76,77およびP型領域74は環状
の同心円を形成している。N+型領域76で囲まれる部
分上には絶縁膜73を介してゲート電極79が形成され
ている。この半導体装置は等価的に第4図の如く動作す
る。すなわちN+型領域77をドレインD,P型領域7
4をゲートG2絶縁膜73下のN型エピタキシャル層7
2の表面をソースとする接合型電界効果トランジスタは
第4図のFET−2を構成しており、さらにN+型領域
76をソースS、電極79を第1ゲートG1、絶縁膜7
3下のN型エピタキシャル層72の表面をドレインとす
る絶縁ゲート型電界効果トランジスタは第4図のFET
一1を構成しており、これらFET−1とFET−2と
は絶縁膜73下のエピタキシャル層72の表面.で直列
に接続された構造となつている。このような複合型の電
界効果トランジスタではFET−1のドレイン●ソース
間にかかる電圧の最高値はFET−2のピンチオフ電圧
に等しいので、FET−2のピンチオフ電圧をFET−
1のドーレイン・ソース間耐圧より低くなるようにし、
FET−2のドレイン●ソース間耐圧を十分に大きくし
てやれば、全体の耐圧を大きく出来る。
ただしオン抵抗を大きくしないためにFET−2のオン
抵抗はFET−1のオン抵抗よりも十分に小さくする必
要がある。したがつて上記条件を満足するように設計し
てやればFET−1で決まる胛と低イオン抵抗でFET
−1の耐圧とFET−2の耐圧との和にほぼ等しい耐圧
をもつた高耐圧電界効果トランジスタを作ることが可能
である。また構造上ドレインをゲート1間の容卜連Rs
sとドレインとソース間容量COssを小さくすること
も可能である。本発明の一具体的実施例を第5図によつ
て説明する。
第5A図はP型半導体基板の上にN型半導体領域を有す
るエピタキシャル・ウェハーであり、基板1はP型不純
物基板(例えば1014〜1016at0ms/c!l
)、領域2はN型エピタキシャル層(例えば1014〜
1016at0ms/Crl)、厚さ数μm〜10数μ
m程度)である。
このエピタキシャルウェハー上に不純物拡散に対するマ
スク層3(例えば熱酸化膜等)を形成する。次に第5B
図に示すようにゲート2のP型不純物を拡散するための
窓を開けP型領域4を形成する。
この場合ゲート2の拡散はFET−1の耐圧よりFET
−2のピンチオフ電圧が低く、FET−1のオン抵抗よ
りもFET−2のオン抵抗が低くなるようにする必要が
ある。その後、マスク層(例えば熱酸化膜等)を全面に
形成した後、第5C図に示すようにP型不純物拡散層4
の部分と一方の部分は重なるが他方はP型不純物層4の
領域から十分離して不純物層4の影響を受けないような
拡散窓を開け第2のP型不純物層5を形成する。
さらに第5D図に示すように領域7を拡散するための窓
を開けN型不純物領域6と領域7を同時に形成する。
ここで領域6がソース、領域7がドレインとなり、領域
5と領域6の拡散の広がりの差がFET−1のチャンネ
ル長となる。しかるのち、第5E図に示すように所望の
厚さの絶縁物層8を領域2と6の間の領域5の表面部分
の上に形成し、さらに電極9(ゲート1)、電極10(
ソース7)、電極11(ドレイン)、電極12(ゲート
2″)を形成し全工程を終了する。
本実施例は前号ET−2のゲート2に相当する部分をソ
ース電極と短絡した場合について述べたが、独立に引き
出しゲート2″と共にFETのピンチフオ電圧をコント
ロールすることが出来ることは明らかである。第6A図
は第5A図と同様P型半導体基板21の上にN型エピタ
キシャル層22があるエピタキシャル・ウェハーであり
、基板21はP型不純物基板(例えば1014〜101
6at0ms/Cll)、エピタキシャル層22はN型
エピタキシャル層(例えば1014〜1016at0m
s/d1厚さ数μm〜10数μm程度)である。
このNエピタキシャルウェハー上に不純物拡散に対する
マスク層23(例えば熱酸化膜等)を形成する。次に第
6B図に示すように部分的に開孔し、更にゲート2(領
域24)を形成するための窓以外の窓にマスク層23″
を形成する。
マスク層23とは異なるものを用い、マスク層23″を
選択的に除去できるもの(例えばフォトレジスタ材、S
i3N4等)を用いる。しかるのち第6C図のようにP
型領域24を形成する。
これも第5B図と同様FET−1の耐圧よりFET−2
のピンチオフ電圧が低く、FET一1のオン抵抗よりも
FET−2のオン抵抗が低くなるように領域24を形成
する。その後、マスク層23″を除去し、第6D図のご
とくN型不純物層26,2『,27を形成する。
この場合領域26がソース領域27がドレインに相当し
、領域26と2『の間の領域24の間隔がFET−1の
チャンネル長に相当する。このように領域26″をもう
けることによりFET−2のピンチオフ電圧とFET−
1のチャンネル長を独立に決めることができる。最後に
第6E図のように所望の厚さの絶縁物層28を領域26
と26″の間の領域24の表面部分の上に形成し、さら
に電極29(ゲート1)、電極30(ソース)、電極3
1(ドレイン)、電極32(ゲート20を形成し全工程
を終了する。
本具体的実施例は第5図の場合と同様前記FET一2の
ゲート2に相当する部分をソース電極と短絡した場合に
ついて述べているが、独立に引き出しゲート2″と共に
FET−2のピンチオア電圧をコントロールできること
は明らかである。第7図は更に他の具体的実施例でFE
T−2のゲート2とゲート2″を拡散層によつて内部で
短j絡した場合である。
P型半導体基板41上にはN型エピタキシャル層42を
有し、このN型エピタキシャル層42にこのエピタキシ
ャル層42を四角く囲むように半導体基板41に達する
P+型領域40を形成している。またこのN型エピタキ
シャル層にはN+型領域46とそれぞれ平行に形成され
ているこれらN+型領域46,47とP型領域44は対
称的に左側部分にも形成されている。この2つのN+型
領域46を連結するように絶縁物43とゲート電極49
とが形成されている。この具体的実施例は2つのN+型
領域47がドレインDl2つのN+型領域がソースS1
ゲート電極49が第1ゲートG1、2つのP型領域44
とこれにP+型領域を介して接続されるP型半導体基板
を第2ゲートG2とする複合型電界効果トランジスタと
して動作する。以上具体例をNチャンネル型の場合につ
いて述べたが、Pチャンネル型の場合にも全く適用可能
であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの構
造の一例を示す断面図である。 第2図は従来の接合型電界効果トランジスタの構造の一
例を示す断面図である。第3図は本発明の一実施例を示
す断面図である。第4図は本発明の一実施例の等価回路
図である。第5図A上は本発明の一具体的実施例を製造
工程順に示す断面図である。第6図A上本発明の他の具
体的実施例を製造工程順に示す断面図である。第7図は
本発明の更に他の具体的実施例を示す図である。N+・
・・・・・N型高濃度不純物領域、N・・・・・・N型
不純物領域、P・・・・・・P型不純物領域、S・・・
・・・ソース、D・・・・・・ドレイン、G1・・・・
・・ゲート1、G2・・・・・・ゲート2、G2″・・
・・・・ゲート2″、1,21,41,51,61,7
1・・・・・・P型半導体基板、2,22,42,52
,62,72・・・・・・N型エピタキシャル層、3,
23,43,53,63,73・・・・・・酸化膜、4
,24,44,54,64,74・・・・・・P型領域
、6,26,46,56,66,76・・・・・・N+
型領域、7,27,47,57,67,77・・・・・
・N+型領域、9,29,49,59,79・・・・・
・ゲート電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一導電型半導体基板の上部に第1の反対導電型領域
    を有し、該第1の反対導電型領域内に第1の一導電型領
    域を有し、該第1の一導電型領域内に第2の反対導電型
    領域を有し、さらに前記第1の反対導電型領域と前記第
    2の反対導電型領域との間にかさまれた前記第1の導電
    型領域の表面上に絶縁物層と該絶縁物層上に導電性電極
    を有し、前記一導電型半導体基板と前記第1の一導電型
    領域をゲートとしかつ前記一導電型半導体基板と前記第
    1の一導電型領域の間の前記第1の反対導電型領域をチ
    ャンネルとする接合型電界効果トランジスタと、前記第
    2の反対導電型領域をソースとし、前記導電性電極をゲ
    ートとしかつ前記第1の反対導電型領域をドレインとす
    る絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを直列接続した
    構造の複合型電界効果トランジスタ。
JP52132730A 1977-11-04 1977-11-04 複合型電界効果トランジスタ Expired JPS6054791B2 (ja)

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