JPS6129558B2 - - Google Patents

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JPS6129558B2
JPS6129558B2 JP52146273A JP14627377A JPS6129558B2 JP S6129558 B2 JPS6129558 B2 JP S6129558B2 JP 52146273 A JP52146273 A JP 52146273A JP 14627377 A JP14627377 A JP 14627377A JP S6129558 B2 JPS6129558 B2 JP S6129558B2
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JP
Japan
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region
type
gate
buried
gate region
Prior art date
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Application number
JP52146273A
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English (en)
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JPS5478675A (en
Inventor
Hideaki Yoshimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP14627377A priority Critical patent/JPS5478675A/ja
Publication of JPS5478675A publication Critical patent/JPS5478675A/ja
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  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、接合型電界効果トランジスタに関す
るものである。
接合型電界効果トランジスタ(以下、J―
FETと略記する。)に於いて、重要なパラメータ
である相互コンダクタンス(gm)は、チヤンネ
ル領域の抵抗率が低い方が高くなる。然るに一般
に耐圧に関しては、抵抗率が高い方が高い耐圧が
得られるという関係にあるため、高耐圧で高gm
のJ―FETを製作することが困難であつた。こ
のような不都合を回避するためには、チヤンネル
領域の不純物濃度は高く、ドレイン領域の不純物
濃度を低くすることにより良好な結果が得られる
とは容易に推察できるところである。かかる目的
のために、従来のJ―FETは第1図に構造段面
図で示すような構造であつた。然るに、チヤンネ
ル厚さ2aの精度はエピタキシヤル工程の精度で
支配されており、エピタキシヤル層6の厚さtep1
の数%以上のバラツキがあつた。2aはtep1の数
分の1であつて、かつエピタキシヤル層表面から
拡散又はイオン注入によつて第1ゲート領域8を
形成する関係上2aのバラツキは数10%以上にも
成るという不都合がある。
本発明の目的は、かかる工程上のバラツキによ
る影響の小ない高耐圧で且つgmの高いJ―FET
を提供することであり、さらには、より信頼性の
高くて従来よりも安価なJ―FETを提供するこ
とである。
以下、本発明をその実施例に従い図面を用いて
説明する。
第2図は、本発明のJ―FETの実施例を示す
領域構造断面図である。1はN+型シリコン層で
ドレイン電極Dに接続されている。2はN-型シ
リコン基板でドレイン領域、3はP型埋込みゲー
ト領域で中央部に少くとも1個のスリツト、又は
孔4が設けられている。5はN+型埋込みチヤン
ネル領域、6はN型エピタキシヤル層、6′はチ
ヤンネル領域、7はP型ゲート引出し領域、8は
P型第1ゲート領域、9はN+型ソース領域、1
0は酸化シリコン層である。P型埋込みゲート領
域3とP型ゲート引出し領域とで第2ゲート領域
を構成している。このような構造に於いてはドレ
イン領域2の不純物濃度を低く出来、同時に、埋
込みチヤンネル領域5並びにチヤンネル領域6′
の不純物濃度は各々容易にコントロール可能で、
高く設定することが出来る。
第3図は、第2図に示したJ―FETの高電圧
印加時の空間電荷層11の拡がりを示す図である
が、この図からも判るように、ドレイン―ゲート
間耐圧はドレイン2と埋込みゲート領域3による
P―N接合の耐圧で決定される。言い換えると第
1ゲート領域8、埋込みチヤンネル領域5及びチ
ヤンネル領域6′はドレイン―ゲート間耐圧にほ
とんど寄与しない。従つて、埋込みチヤンネル領
域5及びチヤンネル領域6′の不純物濃度を高く
しても、ドレイン―ゲート間耐圧は高くできる
し、又ゲート―ソース間耐圧も、従来高gmを得
るためにN型エピタキシヤル層6の抵抗率を下げ
ていたため設計上、N型エピタキシヤル層6の表
面、すなわち上部のP型第1ゲート領域8とN+
型ソース領域9との距離に依存していたのを本発
明の構造においては埋込みチヤンネル領域5を設
けてあるので従来のN型エピタキシヤル層6より
抵抗率を上げられ、上記のような各々の領域間距
離には依存せず、上部のP型第1ゲート領域8―
チヤンネル領域6′埋込みチヤンネル領域5―埋
込みゲート領域3までのキヨリで決定されるよう
に成り、ゲート―ソース間耐圧は従来より高くで
きる。又gmは従来、前記ゲート―ソース領域間
耐圧を規定するN型エピタキシヤル層6の抵抗率
に依存していたが、本発明によれば高濃度の埋込
みチヤンネル領域5を設けることにより従来より
高くなる。又、チヤンネル長は従来のJ―FET
同様、比較的自由に設定できるため、チヤンネル
長を大きくして出力抵抗を大きくすることも可能
である。
又、一般に、ドレインソース間電流IDSは、従
来構造の時は第1図で示したチヤンネル領域6′
のエピタキシヤル層の不純物濃度NeP1と上部の
P型第1ゲート領域8と、埋込みゲート領域3と
の距離2aで表現されるピンチオフ電圧Vpをパ
ラメータとして決定される。すなわち、 VpOC(2a)2NeP1 …………… IDP=IDSS(1−V/V …………… VG;ゲート電圧 IDP;飽和領域のドレイン電流 IDSS;ゲート電圧VG=0の時のドレイン電
流。
然るに、Vpは式のように距離2aの2乗とエ
ピタキシヤル層の不純物濃度NeP1の積に比例し
ており、従来の構造ではエピタキシヤル厚さtep1
をシリコン基板上に堆積する場合、数%以上のバ
ラツキが精度上有りP型第1ゲート領域8の深さ
XJにより(2a)をコントロールする時、tep1の
バラツキがほぼそのまま2aのバラツキと成り、ひ
いてはVpのバラツキないしはIDP(IDSS)のバ
ラツキと成り、J―FETの製造上IDP(IDSS
のコントロールが一種の難点とされ、安価なJ―
FETの提供が不可能であつた。このVpのバラツ
キを改善し、より安価はJ―FETを提供するた
めには、Vpのバラツキを少なくする必要が有
り、ひいては、(2a)のバラツキがVpに直接な影
響を与えない方法を見い出せばよい。その方法と
は第2図のように埋込みゲート領域3上に部分的
に埋込みチヤンネル領域5を上部のP型第2ゲー
ト領域8下に形成し、次のような関係が成り立つ
ようにする方法である。
NeP1<<NC …………… NC;埋込みチヤンネル領域5の不純物濃度 第2図のような構造にし、式なる関係が成立
つ時のVpはNeP1ではなくNCで以て決まるため
(VpOC(2a)2・NC)、Vpのバラツキは埋込みチ
ヤンネル領域5の濃度NCのバラツキと成り、NC
は容易にコントロール可能と成る。又、従来とV
p規格が同様であれば、NC>>NeP1なる関係か
ら第2図における(2a)は第1図における(2a)
より小さく成る。いゝかえると、IDS及びgmが
埋込チヤンネル領域5の濃度に依存する。
以上詳しくのべたように、工程上ドレイン―ソ
ース間並びにゲート―ソース間耐圧をより高耐圧
化が可能と成り、又、設計並びに製造上、コント
ロールが容易と成り高gm且つ、高信頼度のある
J―FETの提供が実現する。
次に本発明のJ―FET製造方法を説明する。
第4図a〜cは本発明J―FETの製造方法を
示す工程順の断面図である。厚さ10-3cm〜10-1cm
程度で不純物濃度1013〜1015原子/cm3程度のN-
シリコン基板2の一表面に、例えば、不純物濃度
1017原子/cm3以上のN+型シリコン層を熱拡散等に
より形成する(第4図a)。次に、N-型シリコン
基板2の他の表面に部分的にP型拡散領域3′を
形成する。このP型拡散領域3′は次工程以後の
熱的影響を受けて最終的にはP型埋込みゲート領
域3と成る。P型埋込みゲート領域3は所定の幅
を有するスリツト、あるいは孔4を1個有し、そ
の幅はN-型シリコン基板2とP型埋込みゲート
領域3の間に逆方向バイアスを印加した場合、望
ましくは目的とするしきい値電圧VTの2倍程度
以上、少くともVT以上の電圧(0.3〜5V程度)
でスリツト、又は孔4がP―N接合に形成された
空間電荷領域にて閉じられるような幅にする。次
に、N+型埋込みチヤンネル領域5′を形成する
が、その不純物濃度NOは1016〜1018原子/cm3程度
で、P型埋込みゲート領域3′上に部分的に形成
し(第4図b)、次に、N型エピタキシヤル層6
を堆積形成するが、その不純物濃度NeP1は1015
〜1017原子/cm3程度で、厚さは10-4〜10-3cm程度
が望ましい。比較的薄いN型層を形成する場合、
エピタキシヤル成長以外に例えばイオン打込等の
手段も可能である。次に、埋込み領域と成つたP
型拡散領域3′を電気的に表面より接続するため
に、P型引出し領域7をN型エピタキシヤル層の
厚さtep1以上の深さに形成する。P型ゲート引出
し領域7は閉じた帯状、又はその変形の形状を有
し、領域7に囲まれた内部のN型エピタキシヤル
層6は外側のN型層6、あるいはN-型シリコン
基板2とはP型押込み領域3′によつて形成され
たスリツト、又は孔4によつてのみ接続されてお
り、その他は全てP―N接合によつて囲まれてい
る構造と成る(第4図c)。次に、内側のN型領
域6にP型不純物を埋込みチヤンネル領域5′巾
よりは内側に拡散してP型第1ゲート領域8を形
成する。P型第1ゲート領域8はJ―FETのゲ
ート領域の1つと成るもので、一方のゲート領域
と成るP型埋込みゲート領域3の上方に於いてス
リツト、又は孔4を囲む帯状に形成されなければ
ならず。又、P型第1ゲート領域8とP型埋込み
ゲート領域3との間隔はJ―FETのVpあるい
は、電圧VTを決定するもので、1×10-5〜3×
10-4cm2程度に制御しなければならないが本構造を
採ることによりそれも容易と成る。次に、内側の
N型エピタキシヤル層6内にN+型不純物濃度を
拡散して、P型領域7,8を形成した残りの領域
で、且つP型第1ゲート領域8により分離され、
下部にスリツト、又は孔4の存在しない領域に
N+型ソース領域9を形成する。N+型ソース領域
9は後に形成するソース電極とのオーミツク接触
を容易にするためのものである。次に、表面保護
の酸化シリコン層10、第1ゲート電極G1、ソ
ース電極S、第2ゲート電極G2、ドレイン電極
Dを形成することにより、本発明によるJ―
FETのウエハース工程が完了することに成る
(第2図)。
尚、簡単のため、G1,G2,S,及びDはそ
れぞれの電極端子及び金属電極の双方を表わす記
号に用いた。
第5図は、本発明J―FETの他の実施例を示
す領域構造断面図で、第1ゲート領域8′がスリ
ツト、又は孔の上部全面に延長して形成されてい
る。
本発明J―FETは、第1ゲート電極G1と第
2ゲート電極G2とを短絡して用いてもよいこと
は言うまでもない。
以上、Nチヤンネルの場合について実施例をあ
げて説明したが、Pチヤンネルの場合や、もしく
はシリコン以外の半導体に本発明を適用しうるこ
とは明らかなことである。
本発明によれば、高耐圧、高gm、ウエハース
工程製造上容易で安価で且つ高信頼度の接合型電
界効果トランジスタが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の接合型電界効果トランジスタ
の基本構造の断面図、第2図は本発明の一実施例
を示す領域構造断面図、第3図は、第2図に示し
たJ―FETの高電圧印加時の空間電荷層の拡が
りを示す図、第4図a〜cは本発明J―FETの
製造方法を示す工程順の断面図、第5図は本発明
J―FETの他の実施例を示す領域構造段面図で
ある。 D…ドレイン電極、S…ソース電極、G1…第
1ゲート電極、G2…第2ゲート電極、1…N+
シリコン層、2…N-シリコン層、3′,3…P型
埋込みゲート領域、4…スリツト又は孔、5…
N+型埋込みチヤンネル領域、6…N型エピタキ
シヤル層、6′…チヤンネル領域、7…P型引出
し第2ゲート領域、8′,8…P型第1ゲート領
域、9…N+型ソース領域、10…酸化シリコン
層、11…空間電荷層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一導電型半導体基板内に埋込まれたスリツト
    又は孔を有する他導電型埋込みゲート領域および
    該埋込みゲート領域の周辺から半導体基板表面に
    かけて設けられた他導電型ゲート引出し領域から
    なる第2ゲート領域を有し、該第2ゲート領域に
    囲まれた一導電型半導体領域内に他導電型の第1
    ゲート領域および一導電型高濃度ソース領域が設
    けられ、前記第2ゲート領域外部の一導電型半導
    体領域をドレイン領域とし前記埋込みゲート領域
    には前記第1ゲート領域に対向して高濃度埋込み
    チヤンネル領域が設けられていることを特徴とす
    る接合型電界効果トランジスタ。
JP14627377A 1977-12-05 1977-12-05 Junction-type field effect transistor Granted JPS5478675A (en)

Priority Applications (1)

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JP14627377A JPS5478675A (en) 1977-12-05 1977-12-05 Junction-type field effect transistor

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JP14627377A JPS5478675A (en) 1977-12-05 1977-12-05 Junction-type field effect transistor

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JPS5478675A JPS5478675A (en) 1979-06-22
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6226866A (ja) * 1985-07-26 1987-02-04 エナ−ジ−・コンバ−シヨン・デバイセス・インコ−ポレ−テツド 二重注入電界効果トランジスタ
JP4848591B2 (ja) * 2001-03-30 2011-12-28 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置及びその製造方法

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JPS4911076A (ja) * 1972-05-25 1974-01-31
JPS5916427B2 (ja) * 1975-10-06 1984-04-16 ソニー株式会社 接合型電界効果トランジスタ
JPS6055995B2 (ja) * 1976-04-20 1985-12-07 日本電気株式会社 接合型電界効果トランジスタ

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JPS5478675A (en) 1979-06-22

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