JP2677972B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電極間耐圧の高い電界効
果トランジスタの構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a field effect transistor having a high breakdown voltage between electrodes.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3に従来技術での電界効果トランジス
タ(以下単にFETという)の電極構造例を示す。
(A)図は平面図であり、(B)図はその断面図を示
す。平面図に示すように、31はn層パタン、32はp
層パタン、33はゲート電極パタン、34はソース電極
パタン、35はドレイン電極パタンである。また断面図
に示すように、n層31は活性領域層(単に活性層とも
いう)、p層32は埋込構造層(単に埋込層ともいう)
として形成されている。n層パタンに対するp層パタン
の拡がりは、露光機の合わせマージンと一致させてあ
る。このパタンでは、p層を介してソース、ドレインが
つながっているので、ソース・ドレイン間にリークを生
じる可能性があるため、p層の拡がりを大きくできなか
った。具体的には図3におけるn層に対するp層の拡が
りの増加分に関するはみ出し幅、つまり例えば図3
(B)でソース電極34とp層32との接触幅は0.2
μm程度に過ぎない。したがって、このような従来技術
では、p層に対して十分に電極がつながっていないよう
な状況にあった。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an example of an electrode structure of a field effect transistor (hereinafter simply referred to as FET) in the prior art.
The figure (A) is a top view and the figure (B) shows the sectional view. As shown in the plan view, 31 is an n-layer pattern and 32 is a p-layer.
A layer pattern, 33 is a gate electrode pattern, 34 is a source electrode pattern, and 35 is a drain electrode pattern. Further, as shown in the cross-sectional view, the n layer 31 is an active region layer (also simply referred to as an active layer), and the p layer 32 is a buried structure layer (also simply referred to as a buried layer).
It is formed as. The spread of the p-layer pattern with respect to the n-layer pattern is matched with the alignment margin of the exposure device. In this pattern, since the source and the drain are connected via the p layer, there is a possibility that a leak may occur between the source and the drain, so that the expansion of the p layer cannot be increased. Specifically, the protrusion width related to the increase in the spread of the p layer with respect to the n layer in FIG. 3, that is, for example, in FIG.
In (B), the contact width between the source electrode 34 and the p layer 32 is 0.2.
It is only about μm. Therefore, in such a conventional technique, the electrode is not sufficiently connected to the p layer.
【0003】なお、本明細書では、特に断わらない限り
便宜上、活性層をn層とし、埋込層をp層とする導電型
のFETによって説明を進めることとする。導電型の異
なるFETによっても説明の主旨は変わらないからであ
る。In the present specification, unless otherwise specified, for the sake of convenience, a description will be given using a conductive type FET in which the active layer is an n layer and the buried layer is a p layer. This is because the gist of the description does not change even with FETs having different conductivity types.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来技
術ではソース側における電極構造がp層に対して十分な
オーミック電極を形成するようにはなっていないので、
イオン化で生じる過剰なホールの逃げ道がなく、ホール
の引き抜き時間が長くなり、チャネル電位を引き下げる
こととなり、このため、電流が一層多く流れ、さらにイ
オン化をすすめるという正帰還を生じ、ホールの蓄積に
よるドレイン耐圧の低下を招いていた。As described above, in the prior art, the electrode structure on the source side is not designed to form a sufficient ohmic electrode for the p layer.
There is no escape route for excess holes generated by ionization, the hole extraction time becomes longer, and the channel potential is lowered.Therefore, a larger amount of current flows, and positive feedback that promotes ionization occurs, resulting in drainage due to hole accumulation. This caused a decrease in withstand voltage.
【0005】ここで、このような半導体内の現象につい
て若干さらに詳しく説明する。FETのドレイン耐圧に
関係する電界は、ゲートのドレイン端で高電界となり、
イオン化確率が高くなる。したがってこの場所で、電子
とホール対が多量に発生する。電子はドレインに対して
逃げてゆくが、ホールはp層を介してソース側に逃げて
行こうとするが、ソース側にはホールに対する十分なオ
ーミック電極がないためにチャネル内に追い返されて戻
ってくる。そしてソース近傍に蓄積する。一部は電子と
再結合してバンド端発光を行うが、かなりの部分はゲー
トのソース端に滞留し、この領域でのホール濃度が上が
る。ホール濃度が上がるとその領域の電位は下がり、電
子はより流れ易くなり電流は増える。そしてイオン化を
さらに進めるようになる。このようにして、正帰還がか
かって電流値が破壊的に増加し、ドレイン耐圧の低下を
もたらすようになるのである。The phenomenon in the semiconductor will be described in a little more detail. The electric field related to the drain withstand voltage of the FET becomes a high electric field at the drain end of the gate,
Higher ionization probability. Therefore, a large number of electron-hole pairs are generated at this place. The electrons escape to the drain, but the holes try to escape to the source side through the p-layer, but the source side does not have enough ohmic electrodes for the holes and is driven back into the channel and returns. Come on. Then, it accumulates near the source. Some of them recombine with electrons to emit band-edge light, but a considerable part of them stays at the source end of the gate, increasing the hole concentration in this region. When the hole concentration increases, the potential in that region decreases, electrons flow more easily, and the current increases. Then, the ionization will proceed further. In this way, positive feedback is applied and the current value destructively increases, resulting in a decrease in drain breakdown voltage.
【0006】以上のように、従来技術のFETの電極構
造においては、電極間耐圧の低下をもたらすような問題
があった。本発明の目的は、電極間耐圧を向上すること
ができるFETの電極構造を備える半導体装置を提供す
ることにある。As described above, the conventional electrode structure of the FET has a problem that the breakdown voltage between the electrodes is lowered. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having an electrode structure of an FET that can improve the withstand voltage between electrodes.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、基本的な構成として、第1の導電型の
例えばn層の活性領域層と、上記第1の導電型の活性領
域層の底面及び全側面を覆うように形成された第2の導
電型の例えばp層の埋込構造層を有するFETでは、例
えば図1に示すように、ソース電極のみが、少なくとも
上記第2の導電型例えばp層の埋込構造層に接続された
電極構造を備えることとし、若し反対に、第1の導電型
の活性領域層がp層であり、第2の導電型の埋込構造層
がn層であれば、ドレイン電極のみが少なくとも上記第
2の導電型n層の埋込構造層に接続された電極構造を備
えることとするように、ソース電極またはドレイン電極
の何れか一方のみが、少なくとも第2の導電型の埋込構
造層に接続された電極構造を備えることを特徴とする。
つまり、ソース電極またはドレイン電極の何れか一方は
少なくとも第2の導電型の埋込構造層と十分なオーミッ
ク電極を形成し、ソース電極またはドレイン電極の何れ
かの他方は第1の導電型の活性領域層と接続する電極構
造を形成するものである。In order to achieve the above object, the present invention has, as a basic structure, an active region layer of a first conductivity type, for example, n layers, and an active region of the first conductivity type. Territory
In a FET having a buried structure layer of a second conductivity type, for example, ap layer formed so as to cover the bottom surface and all side surfaces of the region layer , for example, as shown in FIG. Of the conductivity type, for example, an electrode structure connected to the buried structure layer of the p layer, and conversely, the active region layer of the first conductivity type is the p layer and the buried structure of the second conductivity type is provided. If the structure layer is an n layer, either the source electrode or the drain electrode is provided so that only the drain electrode has an electrode structure connected to at least the buried structure layer of the second conductivity type n layer. And only comprises an electrode structure connected to at least a second conductive type buried structure layer.
That is, one of the source electrode and the drain electrode forms at least a buried structure layer of the second conductivity type and a sufficient ohmic electrode, and the other of the source electrode and the drain electrode has an activity of the first conductivity type. It is to form an electrode structure connected to the region layer.
【0008】ここで、上記少なくとも第2の導電型の埋
込構造層に接続された電極構造は、その一部に第1導電
型の活性領域層に接続された構造を備えることとして、
例えば図1のソース電極14にその例示がみられるよう
に、活性領域層および埋込構造層の両者に共通する一つ
の電極構造を備えるようにしてもよい。Here, the electrode structure connected to at least the second conductive type buried structure layer is provided with a part of the electrode structure connected to the first conductive type active region layer.
For example, as illustrated in the source electrode 14 of FIG. 1, one electrode structure common to both the active region layer and the buried structure layer may be provided.
【0009】あるいは、上記少なくとも第2の導電型の
埋込構造層に接続された電極構造は、例えば図2の電極
24と26にその例示がみられるように、第2の導電型
の埋込構造層のみに接続された電極構造と、第1導電型
の活性領域層のみに接続された電極構造とが互いに分離
した形状の構造を備えるようにしてもよい。これにより
それぞれの導電型に適合した電極を形成できる利点が得
られる。Alternatively, the electrode structure connected to at least the second conductive type buried structure layer has a second conductive type buried structure as shown in, for example, the electrodes 24 and 26 of FIG. An electrode structure connected only to the structure layer and an electrode structure connected only to the first conductivity type active region layer may be provided with a structure having a shape separated from each other. This has the advantage that electrodes suitable for each conductivity type can be formed.
【0010】[0010]
【作用】本発明によれば、ソース電極またはドレイン電
極の何れか一方のみが、少なくとも第2の導電型の埋込
構造層に接続された電極構造を備えることを特徴とする
ので、ソース電極とドレイン電極が埋込構造層を介して
結ばれることがない。したがって両電極間に埋込構造層
を介するリーク電流はなくなる。このため、さらに重要
なことは、本発明によれば、埋込構造層に対して十分な
オーミック電極を形成することができるようになる。そ
れ故、本発明では、例えば図1または図2のような導電
型のFETの場合、イオン化によって発生したホール
を、これに対して十分なオーミック電極となり得るソー
ス電極を介して速やかに取り除くことが可能になる。し
たがって前述の正帰還を意図的に破ることよりドレイン
耐圧を向上させることが可能になる。つまり、本発明の
電極構造により電極間耐圧を向上し得るようになる。According to the present invention, only one of the source electrode and the drain electrode has an electrode structure connected to at least the second conductive type buried structure layer. The drain electrode is not connected via the buried structure layer. Therefore, there is no leak current between both electrodes via the buried structure layer. Therefore, more importantly, according to the present invention, it becomes possible to form a sufficient ohmic electrode for the buried structure layer. Therefore, in the present invention, in the case of a conductive type FET as shown in FIG. 1 or 2, for example, holes generated by ionization can be promptly removed via a source electrode which can be an ohmic electrode sufficient for this. It will be possible. Therefore, the drain breakdown voltage can be improved by intentionally breaking the positive feedback. That is, the electrode structure of the present invention can improve the inter-electrode breakdown voltage.
【0011】[0011]
【実施例】図1は本発明の電極構造の一実施例、図2は
本発明の電極構造の他の実施例である。それぞれの中で
(A)図は平面図、(B)図は断面図である。図1にお
いて、11が活性層となるn層パタンで、12はn層パ
タン11の底面及び全側面を覆うように形成された埋込
構造層としてのp層パタン、また13、14、15はそ
れぞれゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極で
ある。このFETがソース抵抗低減用のn+を有する場
合は、このn層パタンはn+層とn層パタンの和である
とする。さらにこのn層パタンをとり囲んで、12のp
層パタンがある。この図ではn層を全周でとり囲んでい
るが、必ずしも全周でなくても埋込まれたp層に対して
オーミック電極が形成されていればよい。本実施例の場
合は、埋込p層に対するオーミック電極とn層に対する
ソース電極とを同一構造の電極で形成している。従来技
術では、ソース電極およびドレイン電極がp層上にもあ
ったため、p層を介してソース電極とドレイン電極との
間でリークを発生するので、これを避けるため、埋込p
層に対して、十分なオーミック電極を形成することがで
きなかった。そして、前述もしたように、n層パタンに
対するp層パタンのはみ出し幅は0.2μm程度に過ぎ
ないものであった。本実施例ではドレイン側ではp層と
接続されてなく、当然p層を介してのリーク電流も発生
しない。そこで、本実施例のソース側では、p層とオー
ミック電極を形成しているところにおけるp層の幅は5
μm程に拡大させており、これによりp層への十分なオ
ーミック電極が形成されている。そしてこのため、イオ
ン化で発生したホールを速やかに取り除くことができ、
したがってソース側でのホールの蓄積がなくなり、正帰
還のループを破ることができるようになる。FIG. 1 shows an embodiment of the electrode structure of the present invention, and FIG. 2 shows another embodiment of the electrode structure of the present invention. Among them, (A) is a plan view and (B) is a sectional view. In FIG. 1, 11 is an n-layer pattern serving as an active layer, and 12 is an n- layer pattern.
A p-layer pattern as a buried structure layer formed so as to cover the bottom surface and all side surfaces of the tongue 11, and 13, 14, and 15 are a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, respectively. When this FET has n + for reducing the source resistance, this n-layer pattern is the sum of the n + layer and the n-layer pattern. Furthermore, surrounding this n-layer pattern, 12 p
There are layer patterns. Although the n layer is surrounded by the entire circumference in this figure, the ohmic electrode is not necessarily formed on the entire circumference as long as the ohmic electrode is formed on the buried p layer. In the case of the present embodiment, the ohmic electrode for the buried p layer and the source electrode for the n layer are formed of electrodes having the same structure. In the conventional technique, since the source electrode and the drain electrode are also on the p layer, a leak is generated between the source electrode and the drain electrode via the p layer.
It was not possible to form a sufficient ohmic electrode for the layer. Then, as described above, the protrusion width of the p-layer pattern with respect to the n-layer pattern was only about 0.2 μm. In this embodiment, the drain side is not connected to the p layer, and naturally no leak current is generated through the p layer. Therefore, on the source side of the present embodiment, the width of the p-layer where the p-layer and the ohmic electrode are formed is 5
The thickness is increased to about μm, whereby a sufficient ohmic electrode for the p layer is formed. And for this reason, the holes generated by ionization can be quickly removed,
Therefore, holes are not accumulated on the source side, and the positive feedback loop can be broken.
【0012】図2の実施例は、ソース側の電極が、埋込
p層へのオーミック電極26とn層の活性層上に形成し
たソース電極24とが互いに分離した形状の構造を備え
るようにしたものである。イオン化により発生したホー
ルを埋込p層へのオーミック電極26により意図的に取
り除いており、また埋込層を介するリークもなくしてい
ることなど、図1の実施例の効果と同じ効果を有してい
る。しかし本実施例の場合は、n層、p層それぞれによ
りよく適合できる電極を独立に形成できる利点を有す
る。In the embodiment of FIG. 2, the source side electrode has a structure in which the ohmic electrode 26 to the buried p layer and the source electrode 24 formed on the active layer of the n layer are separated from each other. It was done. Holes generated by ionization are intentionally removed by the ohmic electrode 26 to the buried p layer, and there is no leak through the buried layer, which has the same effect as that of the embodiment of FIG. ing. However, in the case of this embodiment, there is an advantage that an electrode that is better suited to each of the n layer and the p layer can be independently formed.
【0013】以上の実施例においては活性層をn層と
し、埋込層をp層で形成する場合について述べたが、こ
れとは反対の導電型でそれぞれを構成したFETを形成
し、この場合に、ドレイン電極のみが、少なくとも埋込
層に接続された電極構造を備えることとしても同様な効
果を得ることができる。In the above embodiments, the case where the active layer is the n layer and the buried layer is the p layer has been described. However, in this case, FETs each having a conductivity type opposite to that of the FET are formed. In addition, the same effect can be obtained even if only the drain electrode has an electrode structure connected to at least the buried layer.
【0014】さらに、本発明はn+層とn+層に対する埋
込p層がある場合には同様に埋込p層に対して電極を設
ける場合も含んでいる。Furthermore, the present invention also includes the case where an electrode is provided for the buried p layer when there is an n + layer and a buried p layer for the n + layer.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上説明したように本発明の構造を用い
ることにより、導電型に対応してドレインまたはソース
に高電圧を加えても、FETが破壊することを防ぐこと
ができる。FETから高い電力をとり出す場合には、高
電圧を加えることが非常に重要であるので、本発明は高
電力用のFETとして利点がある。As described above, by using the structure of the present invention, it is possible to prevent the FET from being destroyed even when a high voltage is applied to the drain or the source corresponding to the conductivity type. The present invention is advantageous as a high power FET because it is very important to apply a high voltage when high power is taken out from the FET.
【図1】本発明の電極構造の一実施例図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an electrode structure of the present invention.
【図2】本発明の電極構造の他の実施例図。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the electrode structure of the present invention.
【図3】従来技術の電極構造例図。FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional electrode structure.
11、21、31…n層パタン(FETがn+層も併せ
て有する場合はn層とn+層の和集合の外周を示す。)
またはn層 12、22、32…p層パタンまたはp層 13、23、33…ゲート電極パタンまたはゲート電極 14、24、34…ソース電極パタンまたはソース電極 15、25、35…ドレイン電極パタンまたはドレイン
電極 26…p層へのオーミック電極11, 21, 31 ... N-layer pattern (when the FET also has an n + layer, the outer circumference of the union of the n-layer and the n + layer is shown)
Or n layer 12, 22, 32 ... p layer pattern or p layer 13, 23, 33 ... gate electrode pattern or gate electrode 14, 24, 34 ... source electrode pattern or source electrode 15, 25, 35 ... drain electrode pattern or drain Electrode 26: Ohmic electrode on p layer
Claims (3)
導電型の活性領域層の底面及び全側面を覆うように形成
された第2の導電型の埋込構造層と、これらの表面に形
成されたソース電極とゲート電極とドレイン電極を有す
る電界効果トランジスタにおいて、 ソース電極またはドレイン電極の何れか一方のみが、少
なくとも上記第2の導電型の埋込構造層に接続された電
極構造を備えることを特徴とする半導体装置。1. An active region layer of a first conductivity type and the first
Formed to cover the bottom and all sides of the conductivity type active region layer
A second conductive type buried structure layer and a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode formed on these surfaces, at least one of the source electrode and the drain electrode is at least A semiconductor device comprising an electrode structure connected to a second conductive type buried structure layer.
少なくとも第2の導電型の埋込構造層に接続された電極
構造は、その一部に第1導電型の活性領域層に接続され
た構造を備えることを特徴とする半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the electrode structure connected to the at least second conductivity type buried structure layer is partially connected to the first conductivity type active region layer. A semiconductor device having a structure.
少なくとも第2の導電型の埋込構造層に接続された電極
構造は、第2の導電型の埋込構造層のみに接続された電
極構造と、第1導電型の活性領域層のみに接続された電
極構造とが互いに分離した形状の構造を備えるものであ
ることを特徴とする半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the electrode structure connected to at least the second conductive type buried structure layer is an electrode connected only to the second conductive type buried structure layer. A semiconductor device comprising a structure and a structure in which an electrode structure connected only to a first conductivity type active region layer is separated from each other.
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- 1995-03-16 JP JP5699195A patent/JP2677972B2/en not_active Expired - Fee Related
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