JP4927401B2 - 超接合半導体素子 - Google Patents
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Description
先ず、図3は実験に用いた縦型のnチャネル型の超接合MOSFETの基本的な部分の部分断面図である。他に、主に周縁部分に耐圧を保持するための部分が設けられるが、その部分は、例えばガードリング構造のような一般的な方法で形成される。なお以下でnまたはpを冠記した層や領域は、それぞれ電子、正孔を多数キャリアとする層、領域を意味している。また添字の+は比較的高不純物濃度の、―は比較的低不純物濃度の領域をそれぞれ意味している。
図3の超接合MOSFETの動作は、次のようにおこなわれる。ゲート電極層16に所定の正の電圧が印加されると、ゲート電極層16直下のpウェル領域13aの表面層に反転層が誘起され、n+ソース領域14から反転層を通じてnチャネル領域13dに電子が注入される。その注入された電子がnドリフト領域12aを通じてn+ドレイン層11に達し、ドレイン電極18、ソース電極17間が導通する。
p仕切り領域12bのボロンの不純物量(ドーズ量)を1×1013cm-2に固定して、これに対するnドリフト領域12aのリンの不純物量(ドーズ量)を80〜150%の範囲で変えてnチャネル型MOSFETをシミュレーションし、また実際に試作して確認した。
図6は、L負荷アバランシェ破壊電流(A)の不純物量依存性を示す特性図である。横軸は、 nドリフト領域12aのリンの不純物量(ドーズ量)、縦軸はL負荷アバランシェ破壊電流(A)である。 p仕切り領域12bのボロンの不純物量(ドーズ量)を1×1013cm-2に固定して、これに対するnドリフト領域12aのリンの不純物量(ドーズ量)を80〜150%の範囲で変えた。設定条件は実施例1と同じである。
p仕切り領域12bの不純物濃度CPを変えてnチャネル型MOSFETをシミュレーションし、また実際に試作して確認した。
次に、nドリフト領域12aの幅Lnを5μm一定とし、p仕切り領域12bの幅LPを変えてnチャネル型MOSFETをシミュレーションし、また実際に試作して確認した。
他の製造方法として、エピタキシャル成長の前に部分的に不純物の埋め込み領域を形成しておいてから、高抵抗層をエピタキシャル成長する工程を数回繰り返した後、熱処理により拡散させて並列pn層を形成することもできる。
12、22 ドリフト層
12a、22a nドリフト領域
12b、22b p仕切り領域
13a、23a pウェル領域
13b、23b p+コンタクト領域
14、24 n+ソース領域
15 ゲート絶縁膜
16 ゲート電極層
17 ソース電極
18 ドレイン電極
19 絶縁膜
Claims (7)
- 第一と第二の主面と、主面に設けられた第一と第二の主電極と、その主電極間に、オン状態では電流を流すとともにオフ状態では空乏化する第一導電型ドリフト領域と第二導電型仕切り領域とを交互に配置した並列pn層を備え、第一の主面と第二導電型仕切り領域との間に設けられた第二導電型のウェル、該ウェルの表面に選択的に設けられたソース領域、ソース領域と接するウェルの表面にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極、第二の主面と並列pn層との間に設けられた第一導電型ドレイン層を備えた縦型のMIS型半導体素子において、第一導電型ドリフト領域の不純物量が第二導電型仕切り領域の不純物量の110〜150%の範囲内であり、L負荷アバランシェ破壊電流が定格電流の2倍以上であることを特徴とする超接合半導体素子。
- 前記第一導電型ドリフト領域の不純物がリンで、前記第二導電型仕切り領域の不純物がボロンであることを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体素子。
- 前記第一導電型ドリフト領域と前記第二導電型仕切り領域とがそれぞれストライプ状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の超接合半導体素子。
- 前記ウェルの幅が前記第二導電型仕切り領域の幅より大きいことを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体素子。
- 前記ウェルと前記ソース領域とが第一の主面に設けられた第一の電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の超接合半導体素子。
- 前記ウェルが前記第一の主面に設けられた第一の電極と電気的に接続される部分に高濃度の第二導電型のコンタクト領域を設けたことを特徴とする請求項5に記載の超接合半導体素子。
- 前記ウェルと前記第一の主面に設けられた第一の電極との電気的接続が少なくとも2箇所あり、該2箇所の間のゲート電極の上に絶縁膜を介して前記第一の電極が配置されていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の超接合半導体素子。
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