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JP2002359372A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JP2002359372A
JP2002359372A JP2001162520A JP2001162520A JP2002359372A JP 2002359372 A JP2002359372 A JP 2002359372A JP 2001162520 A JP2001162520 A JP 2001162520A JP 2001162520 A JP2001162520 A JP 2001162520A JP 2002359372 A JP2002359372 A JP 2002359372A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drain region
layer
region
concentration
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001162520A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taketoshi Fukushima
武利 福島
Nobuyoshi Matsuura
伸悌 松浦
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2001162520A priority Critical patent/JP2002359372A/en
Publication of JP2002359372A publication Critical patent/JP2002359372A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐圧を確保しながら縦型FETのオン抵抗を
低減する。 【解決手段】 高濃度ドレイン領域、低濃度ドレイン領
域、チャネル領域、ソース領域が順次形成された縦型の
トレンチゲート構造のトランジスタを有する半導体装置
であって、前記高濃度ドレイン領域から隣接する低濃度
ドレイン領域に不純物が拡散して形成される沸き上がり
層にゲート導体層の底部を位置させる。更に、前記チャ
ネル領域を低濃度ドレイン領域の不純物濃度よりも低濃
度にする。トレンチの角部が高不純物濃度の半導体基体
に達することがないのでゲート絶縁膜の信頼度を向上さ
せることができる。また、耐圧を制限する空乏層がドレ
イン領域よりもチャネル領域側により拡がり、耐圧が向
上する。半導体層のトレンチ側壁と接する部分に、アキ
ュミュレーション層が形成されることによってオン抵抗
が低減する。
[PROBLEMS] To reduce the on-resistance of a vertical FET while ensuring a withstand voltage. The semiconductor device includes a transistor having a vertical trench gate structure in which a high-concentration drain region, a low-concentration drain region, a channel region, and a source region are sequentially formed. The bottom of the gate conductor layer is located on a boiling layer formed by diffusion of impurities into the drain region. Further, the channel region has a lower concentration than the impurity concentration of the low concentration drain region. Since the corner of the trench does not reach the semiconductor substrate having a high impurity concentration, the reliability of the gate insulating film can be improved. In addition, the depletion layer that limits the breakdown voltage expands on the channel region side than the drain region, and the breakdown voltage is improved. An on-resistance is reduced by forming an accumulation layer in a portion of the semiconductor layer that is in contact with the trench side wall.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に、トレンチゲート構造の半導体装置に適用して
有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a technology effective when applied to a semiconductor device having a trench gate structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力増幅回路、電源回路、コンバータ或
は電源保護回路等にはパワートランジスタが用いられて
いるが、これらのパワートランジスタには大電力を扱う
ために高耐圧化及び大電流化が要求される。MISFE
T(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Tra
nsistor)の場合には、大電流化を達成する方法とし
て、チャネル幅を増大させることによって対処してい
る。
2. Description of the Related Art Power transistors are used in power amplification circuits, power supply circuits, converters, power supply protection circuits, and the like. However, these power transistors require high breakdown voltage and large current to handle large power. Required. MISFE
T (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Tra
In the case of the transistor (nsistor), as a method of achieving a large current, it is dealt with by increasing the channel width.

【0003】そして、このようなチャネル幅の増大を行
なうことによってチップ面積が増大するのを回避するた
めに、例えばメッシュゲート構造が用いられている。メ
ッシュゲート構造では、ゲートを平面的に格子状に配置
して単位チップ面積当りのチャネル幅を増加させてい
る。
In order to prevent the chip area from increasing by increasing the channel width, for example, a mesh gate structure is used. In the mesh gate structure, the gates are arranged in a planar lattice pattern to increase the channel width per unit chip area.

【0004】従来、このようなパワーFETには、工程
が簡単でありゲート絶縁膜となる酸化膜の形成が容易な
ことからプレーナ構造のものが用いられてきた。しかし
ながら、プレーナFETでは低抵抗化のためにセルサイ
ズを小さくすると、隣接するセルの空乏層がぶつかり、
電流が流れなくなってしまう。このため微細化を図って
も抵抗は下がらない。これをJFET効果といい、これ
ゆえにプレーナFETでは微細化による低抵抗化には限
界があった。
Conventionally, such a power FET has been used in a planar structure because of its simple process and easy formation of an oxide film serving as a gate insulating film. However, in a planar FET, when the cell size is reduced to reduce the resistance, a depletion layer of an adjacent cell collides,
The current stops flowing. Therefore, the resistance does not decrease even if the size is reduced. This is called the JFET effect. Therefore, there has been a limit in reducing the resistance of a planar FET by miniaturization.

【0005】このため、更にセルの集積度を向上させる
ことが可能であり、加えてオン抵抗を低減させることが
できる等の理由からJFET効果のないトレンチゲート
構造のFETが考えられた。トレンチゲート構造とは、
半導体基板主面に延設した溝に絶縁膜を介してゲートと
なる導体層を設け、前記半導体基板主面の深層部をドレ
イン領域とし、前記主面の表層部をソース領域とし、前
記ドレイン領域及びソース領域間の半導体層をチャネル
形成領域とするものである。この種のトレンチゲート構
造のMISFETは、例えば特開平8−23092号公
報に開示されている。
For this reason, a FET having a trench gate structure without the JFET effect has been conceived because it is possible to further improve the degree of integration of cells and to reduce the on-resistance. What is a trench gate structure?
A conductor layer serving as a gate is provided in a groove extending through the main surface of the semiconductor substrate via an insulating film; a deep portion of the main surface of the semiconductor substrate is used as a drain region; a surface layer portion of the main surface is used as a source region; And a semiconductor layer between the source region and the source region as a channel formation region. This type of MISFET having a trench gate structure is disclosed in, for example, JP-A-8-23092.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】こうしたパワートラン
ジスタでは、オン抵抗の低減が常に求められており、特
に低耐圧の製品では限界まで低オン抵抗化が求められて
いる。これまでトレンチゲート構造のFETでは、単位
セル面積を縮小するセルシュリンクによってオン抵抗を
低減してきたが、こうしたオン抵抗低減によって、全体
のオン抵抗に対して前記半導体基板主面を構成するエピ
タキシャル層の抵抗が占める割合が大きくなっている。
そこで、ドレイン領域或いはチャネル領域が形成される
エピタキシャル層の抵抗率を下げる或いはエピタキシャ
ル層の厚さを低減する等の手法が採られてきたが、こう
した方法では耐圧を低下させるという問題があり低抵抗
化には限界がある。
In such a power transistor, a reduction in on-resistance is always required. Particularly, in a low breakdown voltage product, the on-resistance is required to be reduced to the limit. Up to now, in the FET having the trench gate structure, the on-resistance has been reduced by the cell shrink that reduces the unit cell area. However, such an on-resistance reduction causes the epitaxial layer constituting the main surface of the semiconductor substrate to have a smaller overall on-resistance. The proportion occupied by resistance is increasing.
Therefore, techniques such as reducing the resistivity of the epitaxial layer in which the drain region or the channel region is formed or reducing the thickness of the epitaxial layer have been adopted. There is a limit to conversion.

【0007】本発明の課題は、これらの問題点を解決
し、縦型FETのオン抵抗を更に低減することが可能な
技術を提供することにある。本発明の前記ならびにその
他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面
によって明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a technique capable of solving these problems and further reducing the on-resistance of a vertical FET. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。半導体基板に設けられた溝内に絶
縁膜を介してゲート導体層が埋め込まれ、高濃度ドレイ
ン領域、低濃度ドレイン領域、チャネル領域、ソース領
域が順次形成された縦型のトランジスタを有する半導体
装置であって、前記高濃度ドレイン領域から隣接する低
濃度ドレイン領域に不純物が拡散して形成される沸き上
がり層に前記ゲート導体層の底部を位置させる。更に、
前記チャネル領域の不純物濃度を前記低濃度ドレイン領
域の不純物濃度よりも低くする。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows. A semiconductor device having a vertical transistor in which a gate conductor layer is buried via a dielectric film in a groove provided in a semiconductor substrate and a high-concentration drain region, a low-concentration drain region, a channel region, and a source region are sequentially formed. The bottom of the gate conductor layer is located on a boiling layer formed by diffusing impurities from the high-concentration drain region to the adjacent low-concentration drain region. Furthermore,
An impurity concentration of the channel region is lower than an impurity concentration of the low-concentration drain region.

【0009】上述した本発明によれば、沸き上がり層に
トレンチゲートの底部を位置させることによって、トレ
ンチの角部が高不純物濃度の半導体基体に達することが
ないのでゲート絶縁膜の信頼度を向上させることができ
る。また、チャネル層の不純物濃度をドレイン層の不純
物濃度よりも低くすることによって、耐圧を制限する空
乏層がドレイン領域よりもチャネル領域側により拡が
り、耐圧が向上する。オン抵抗については、半導体層の
トレンチ側壁と接する部分に、アキュミュレーション層
が低抵抗の沸き上がり層まで形成されることによって低
減する。これらの結果として、低オン抵抗で、かつゲー
ト絶縁膜の信頼度が高いパワーFETを形成することが
できる。
According to the present invention described above, by positioning the bottom of the trench gate in the boiling layer, the corner of the trench does not reach the semiconductor substrate having a high impurity concentration, so that the reliability of the gate insulating film is improved. Can be done. Further, by setting the impurity concentration of the channel layer lower than that of the drain layer, the depletion layer for limiting the breakdown voltage spreads more to the channel region side than the drain region, and the breakdown voltage is improved. The on-resistance is reduced by forming an accumulation layer up to a low-resistance boiling layer in a portion of the semiconductor layer in contact with the trench sidewall. As a result, a power FET with low on-resistance and high reliability of the gate insulating film can be formed.

【0010】以下、本発明の実施の形態を説明する。な
お、実施の形態を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本実施の形態の半導体装
置に用いられる縦型パワーMISFETの単位セルを示
す部分縦断面図である。この縦型パワーMISFET
は、例えば単結晶珪素からなるn+型半導体基体1に、
例えばエピタキシャル成長によってエピタキシャル層2
を形成した半導体基板に形成される。このMISFET
は、半導体基板の外周に沿って矩形環状に設けられたフ
ィールド絶縁膜によって囲まれたセル形成領域内に、平
面形状がストライプ形状,長方形状或いは多角形状とな
っているトレンチゲート構造のセルを規則的に複数配置
し、各ゲートを平面的にストライプ状或いは格子状に配
置して各セルを並列接続したストライプ或いはメッシュ
ゲート構造で構成される。
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a unit cell of a vertical power MISFET used in a semiconductor device according to the present embodiment. This vertical power MISFET
Is formed on an n + type semiconductor substrate 1 made of, for example, single crystal silicon.
For example, the epitaxial layer 2 is formed by epitaxial growth.
Is formed on the semiconductor substrate on which is formed. This MISFET
In a cell formation region surrounded by a field insulating film provided in a rectangular ring along the outer periphery of a semiconductor substrate, cells having a trench gate structure having a stripe shape, a rectangular shape, or a polygonal shape in a planar shape are regularly arranged. A plurality of gates are arranged in a stripe or lattice shape in a plane, and the cells are connected in parallel to form a stripe or mesh gate structure.

【0012】各セルでは、高濃度のドレイン領域である
n+型の半導体基体1上にn−型の低濃度ドレイン領域
2aが、低濃度ドレイン領域2a上にp型のチャネル領
域2bが、チャネル領域2b上にn+型のソース領域2
cが形成された縦型FETとなっている。
In each cell, an n− type lightly doped drain region 2a is formed on an n + type semiconductor substrate 1, which is a heavily doped drain region, a p type channel region 2b is formed on a lightly doped drain region 2a, and a channel region is formed. N + type source region 2
This is a vertical FET in which c is formed.

【0013】ゲート導体層3は、半導体基板主面から低
濃度ドレイン領域2aに達する溝にゲート絶縁膜4を介
して形成される。ゲート導体層3としては、例えば不純
物が導入された多結晶珪素を用い、ゲート絶縁膜4とし
ては、例えば、熱酸化膜と堆積膜とを順次形成した酸化
珪素の多層膜で構成されている。
The gate conductor layer 3 is formed via a gate insulating film 4 in a groove extending from the main surface of the semiconductor substrate to the low concentration drain region 2a. The gate conductor layer 3 is made of, for example, polycrystalline silicon doped with impurities, and the gate insulating film 4 is made of, for example, a silicon oxide multilayer film in which a thermal oxide film and a deposited film are sequentially formed.

【0014】本実施の形態のゲート導体層3の上面はキ
ャップ絶縁膜5によって覆われており、キャップ絶縁膜
5によって規定された半導体基板主面の露出部分のソー
ス領域2cには、例えばシリコンを含有させたアルミニ
ウムを用いたソース電極6が電気的に接続されている。
また、ゲート導体層3は半導体基板の周辺部にてソース
電極6と同層のゲート電極と接続されている。
The upper surface of the gate conductor layer 3 according to the present embodiment is covered with a cap insulating film 5. For example, silicon is applied to the exposed source region 2 c of the semiconductor substrate main surface defined by the cap insulating film 5. The source electrode 6 using the contained aluminum is electrically connected.
Further, the gate conductor layer 3 is connected to a gate electrode in the same layer as the source electrode 6 at a peripheral portion of the semiconductor substrate.

【0015】半導体基板主面の全面には、例えば、テト
ラエトキシシラン(TEOS)ガスをソースガスの主体
とするプラズマCVD法による酸化珪素膜及びポリイミ
ドを用いた保護絶縁膜7が形成され、この保護絶縁膜7
に、ゲート導体層3と接続したゲート電極及びソース電
極6を部分的に露出させる開口を設け、この開口が、ゲ
ート及びソースの接続領域となり、この接続領域にワイ
ヤボンディング等により電気的な接続が行なわれる。
On the entire surface of the main surface of the semiconductor substrate, for example, a silicon oxide film by a plasma CVD method using tetraethoxysilane (TEOS) gas as a main source gas and a protective insulating film 7 using polyimide are formed. Insulating film 7
An opening for partially exposing the gate electrode and the source electrode 6 connected to the gate conductor layer 3 is provided. The opening serves as a connection region for the gate and the source, and the connection region is electrically connected by wire bonding or the like. Done.

【0016】ドレインの接続領域としては、半導体基板
裏面の全面に、n+型半導体基体1と導通するドレイン
電極8が、例えばニッケル、チタン、ニッケル及び銀が
順次積層された金属層、或いはチタン、ニッケル及び金
が順次積層された積層膜として形成され、このドレイン
電極8の銀又は金を用いた表面を例えば導電性の接着材
によってリードフレームに接続することによって電気的
な接続が行なわれる。
As a drain connection region, a drain electrode 8 conducting to the n + type semiconductor substrate 1 is formed on the entire back surface of the semiconductor substrate, for example, a metal layer in which nickel, titanium, nickel and silver are sequentially laminated, or titanium, nickel And gold are sequentially laminated, and the surface using the silver or gold of the drain electrode 8 is connected to a lead frame by, for example, a conductive adhesive material, so that electrical connection is made.

【0017】n+型の半導体基体1は低抵抗化のために
高不純物濃度となっており、この半導体基体1に低濃度
ドレイン領域2aが接しているため、高不純物濃度の半
導体基体1から低濃度ドレイン領域2aへ不純物が浸透
する所謂沸き上がりが生じ、このため図2に不純物濃度
のプロファイルを示すように、半導体基体1に接する部
分に不純物濃度が高い沸き上がり層12が形成され、沸
き上がり層12ではチャネル領域2cに接するドレイン
領域2aのエピタキシャル層22も不純物濃度が高くな
っている。本実施の形態では、この沸き上がり層12に
トレンチゲートの底部を位置させており、このため沸き
上がり層12の厚さを1μm以上確保しておくことが望
ましい。
The n + type semiconductor substrate 1 has a high impurity concentration to reduce the resistance. Since the low concentration drain region 2a is in contact with the semiconductor substrate 1, the n + type semiconductor substrate 1 has a low impurity concentration. A so-called boiling, in which impurities penetrate into the drain region 2a, occurs. Therefore, as shown in FIG. 2, a boiling layer 12 having a high impurity concentration is formed at a portion in contact with the semiconductor substrate 1 as shown in the profile of the impurity concentration. 12, the impurity concentration of the epitaxial layer 22 of the drain region 2a in contact with the channel region 2c is also high. In the present embodiment, the bottom of the trench gate is located in this boiling layer 12, and it is therefore desirable that the thickness of the boiling layer 12 be 1 μm or more.

【0018】なお、半導体基体1から沸き上がり層12
への不純物濃度の変化及び沸き上がり層12からエピタ
キシャル層22への不純物濃度の変化は連続的なもので
あるため沸き上がり層12の境界は明確ではない。そこ
で、ここでは、不純物濃度が20%変化した範囲、即
ち、不純物濃度が半導体基体1の濃度の0.8倍(80
%)からエピタキシャル層22の濃度の1.2倍(12
0%)まで変化する領域(例えば半導体基体1の不純物
濃度1E18/cm−3、エピタキシャル層22の不純
物濃度1E16/cm−3の場合、不純物濃度が8E1
7/cm−3〜1.2E16/cm−3に変化する領
域)を沸き上がり層12と規定する。
The boiling layer 12 is removed from the semiconductor substrate 1.
Since the change in the impurity concentration from the boiling layer 12 and the change in the impurity concentration from the boiling layer 12 to the epitaxial layer 22 are continuous, the boundary of the boiling layer 12 is not clear. Therefore, here, the range in which the impurity concentration changes by 20%, that is, the impurity concentration is 0.8 times (80 times) the concentration of the semiconductor substrate 1.
%) To 1.2 times the concentration of the epitaxial layer 22 (12
0%) (for example, when the impurity concentration of the semiconductor substrate 1 is 1E18 / cm −3 and the impurity concentration of the epitaxial layer 22 is 1E16 / cm −3 , the impurity concentration is 8E1).
The region that changes from 7 / cm −3 to 1.2E16 / cm −3 ) is defined as the boiling layer 12.

【0019】この沸き上がり層12にトレンチゲートの
底部を位置させることによって、トレンチの角部が高不
純物濃度の半導体基体1に達することがないので、ゲー
ト絶縁膜4の信頼度を向上させることができる。ゲート
絶縁膜4としては、前述のごとく熱酸化膜と堆積膜とを
順次形成した多層膜で構成することによって、更に信頼
性を向上させることができる。
By locating the bottom of the trench gate in the boiling layer 12, the corner of the trench does not reach the semiconductor substrate 1 having a high impurity concentration, so that the reliability of the gate insulating film 4 can be improved. it can. As described above, the reliability can be further improved by forming the gate insulating film 4 as a multilayer film in which a thermal oxide film and a deposited film are sequentially formed as described above.

【0020】即ち、ゲート絶縁膜4として、熱酸化膜は
膜質が良く半導体基板との界面特性に優れているが、酸
化の際に半導体基板の不純物を取り込みながら形成され
るため、熱酸化膜中に残留する不純物が信頼度を低下さ
せる。しかし、堆積膜は不純物を含むことがないので、
熱酸化膜と堆積膜とを順次形成した多層膜で絶縁膜を構
成することによって、同程度の耐圧即ち同程度の厚さの
絶縁膜を熱酸化膜のみで構成した場合よりも信頼度が向
上する。
That is, although the thermal oxide film as the gate insulating film 4 has good film quality and excellent interface characteristics with the semiconductor substrate, it is formed while taking in impurities of the semiconductor substrate during oxidation. The impurities remaining in the metal lower the reliability. However, since the deposited film does not contain impurities,
By forming the insulating film with a multilayer film in which a thermal oxide film and a deposited film are sequentially formed, the reliability is improved as compared with the case where the insulating film having the same withstand voltage, that is, the same thickness is formed only with the thermal oxide film. I do.

【0021】また、図2中に破線にて例示するように、
従来はチャネル領域2bの不純物濃度がドレイン領域2
aの不純物濃度よりも高くなっていたが、本実施の形態
ではチャネル領域2bの不純物濃度をドレイン領域2a
の不純物濃度よりも低くしてある。このため、耐圧を制
限する空乏層がドレイン領域2aよりもチャネル領域2
b側により拡がるので、耐圧が向上する。
As exemplified by a broken line in FIG.
Conventionally, the impurity concentration of the channel region 2b is
In this embodiment, the impurity concentration of the channel region 2b is set higher than the impurity concentration of the drain region 2a.
Is lower than the impurity concentration. For this reason, the depletion layer that limits the breakdown voltage is larger in the channel region 2 than the drain region 2a.
Since the expansion is performed on the b side, the withstand voltage is improved.

【0022】その一方で、ゲート導体層3に電圧が印加
されてFETがオンの状態になると、エピタキシャル層
2のトレンチ側壁と接する部分に、図1中に破線にて示
すように、キャリアの蓄積層であるアキュミュレーショ
ン層9が形成される。この低抵抗のアキュミュレーショ
ン層9が不純物濃度の高い沸き上がり層まで形成される
ため、オン抵抗が低減する。従って、低オン抵抗で、か
つ高信頼度のゲート絶縁膜4のパワーFETを形成する
ことができる。
On the other hand, when a voltage is applied to the gate conductor layer 3 to turn on the FET, carriers are accumulated in a portion of the epitaxial layer 2 which is in contact with the trench side wall, as shown by a broken line in FIG. An accumulation layer 9, which is a layer, is formed. Since the low-resistance accumulation layer 9 is formed up to the boiling layer having a high impurity concentration, the on-resistance is reduced. Therefore, it is possible to form a power FET of the gate insulating film 4 with low on-resistance and high reliability.

【0023】本実施の形態のパワートランジスタでは、
オン抵抗が低くアパランシェ耐量が高いことから、パー
ソナルコンピュータ等に用いられるVRM(Voltage Reg
ulator Module)等に用いると有効である。パーソナルコ
ンピュータでは、高速処理及び低消費電力化のためにデ
ータを処理する演算ユニット(CPU)の動作電圧は2
V以下として、更に状況に応じて動作電圧を変えている
ものが多い。このため、用意されている電源電圧の5V
或いは3.3Vを降圧した動作電圧を安定して供給する
ためにVRMが用いられている。こうしたVRMでは、
図3に示すように、制御チップによって2つのパワーF
ETを交互にオンオフさせて、端子Vinから入力した
5V或いは3.3Vの電源電圧を2V以下の所定の動作
電圧に変換し、チョークコイルL及びコンデンサCで平
滑して端子VoutからCPUに供給する。
In the power transistor of the present embodiment,
Since the on-resistance is low and the avalanche resistance is high, the VRM (Voltage Reg
ulator Module) is effective. In a personal computer, the operating voltage of an arithmetic unit (CPU) for processing data for high-speed processing and low power consumption is 2
In many cases, the operating voltage is changed to V or less depending on the situation. For this reason, the prepared power supply voltage of 5 V
Alternatively, a VRM is used to stably supply an operating voltage obtained by lowering 3.3 V. In such a VRM,
As shown in FIG. 3, two powers F
The ET is turned on and off alternately to convert the 5V or 3.3V power supply voltage input from the terminal Vin into a predetermined operating voltage of 2V or less, smooth the voltage with the choke coil L and the capacitor C, and supply the same to the CPU from the terminal Vout. .

【0024】本実施の形態のパワートランジスタは、そ
の他に携帯電話に用いられるリチウムイオン電池の保護
回路等に用いても有効である。
The power transistor of the present embodiment is also effective when used in a protection circuit for a lithium ion battery used in a mobile phone.

【0025】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明
は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。例えば、前述した説明ではn型のパワーM
ISFETについて説明したが、本発明は、p型のパワ
ーMISFETに適用することも可能であり、パワーM
ISFET以外にも、IGBT(Integrated Gate Bipo
lar Transistor)等にも適用が可能である。
As described above, the invention made by the present inventor is:
Although the present invention has been specifically described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above description, the n-type power M
Although the ISFET has been described, the present invention can be applied to a p-type power MISFET, and the power M
In addition to ISFET, IGBT (Integrated Gate Bipo
lar Transistor).

【0026】[0026]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 (1)本発明によれば、沸き上がり層にトレンチゲート
の底部を位置させることによって、ゲート絶縁膜の信頼
度を向上させることができるという効果がある。 (2)本発明によれば、また、チャネル層の不純物濃度
をドレイン層の不純物濃度よりも低くすることによっ
て、耐圧を制限する空乏層がドレイン領域よりもチャネ
ル領域側により拡がり、耐圧を向上させることができる
という効果がある。 (3)本発明によれば、半導体層のトレンチ側壁と接す
る部分に、アキュミュレーション層が沸き上がり層まで
形成されるため、オン抵抗を低減させることができると
いう効果がある。 (4)本発明によれば、上記効果(1)(2)(3)に
より、オン抵抗を低減し、かつゲート絶縁膜の信頼度を
高めることができるという効果がある。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. (1) According to the present invention, there is an effect that the reliability of the gate insulating film can be improved by locating the bottom of the trench gate in the boiling layer. (2) According to the present invention, by setting the impurity concentration of the channel layer lower than the impurity concentration of the drain layer, the depletion layer for limiting the breakdown voltage spreads more to the channel region side than the drain region, thereby improving the breakdown voltage. There is an effect that can be. (3) According to the present invention, since the accumulation layer is formed up to the boiling layer in the portion of the semiconductor layer in contact with the trench side wall, there is an effect that the on-resistance can be reduced. (4) According to the present invention, the above effects (1), (2), and (3) have an effect that the ON resistance can be reduced and the reliability of the gate insulating film can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置を示す
縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した半導体装置の不純物濃度プロファ
イルを示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an impurity concentration profile of the semiconductor device shown in FIG.

【図3】本発明の一実施の形態である半導体装置を用い
たVRMの等価回路図である。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a VRM using a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基体、2…エピタキシャル層、2a…低濃度
ドレイン領域、2b…チャネル領域、2c…ソース領
域、3…ゲート導体層、4…ゲート絶縁膜、5…キャッ
プ絶縁膜、6…ソース電極、7…保護絶縁膜、8…ドレ
イン電極、9…アキュミュレーション層、12…沸き上
がり層、22…エピタキシャル層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor base, 2 ... Epitaxial layer, 2a ... Low-concentration drain region, 2b ... Channel region, 2c ... Source region, 3 ... Gate conductor layer, 4 ... Gate insulating film, 5 ... Cap insulating film, 6 ... Source electrode, 7: protective insulating film, 8: drain electrode, 9: accumulation layer, 12: boiling layer, 22: epitaxial layer.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に設けられた溝内に絶縁膜を
介してゲート導体層が埋め込まれ、高濃度ドレイン領
域、低濃度ドレイン領域、チャネル領域、ソース領域が
順次形成された縦型のトランジスタを有する半導体装置
であって、前記高濃度ドレイン領域から隣接する低濃度
ドレイン領域に不純物が拡散して形成される沸き上がり
層に前記ゲート導体層の底部が位置していることを特徴
とする半導体装置。
1. A vertical transistor in which a gate conductor layer is buried in a groove provided in a semiconductor substrate via an insulating film, and a high-concentration drain region, a low-concentration drain region, a channel region, and a source region are sequentially formed. Wherein the bottom of the gate conductor layer is located in a boiling layer formed by diffusing impurities from the high-concentration drain region to an adjacent low-concentration drain region. apparatus.
【請求項2】 半導体基板に設けられた溝内に絶縁膜を
介してゲート導体層が埋め込まれ、高濃度ドレイン領
域、低濃度ドレイン領域、チャネル領域、ソース領域が
順次形成された縦型のトランジスタを有する半導体装置
であって、前記高濃度ドレイン領域から隣接する低濃度
ドレイン領域に不純物が拡散して形成される沸き上がり
層に前記ゲート導体層の底部が位置しており、前記チャ
ネル領域の不純物濃度が前記低濃度ドレイン領域の不純
物濃度よりも低いことを特徴とする半導体装置。
2. A vertical transistor in which a gate conductor layer is buried in a groove provided in a semiconductor substrate via an insulating film, and a high-concentration drain region, a low-concentration drain region, a channel region, and a source region are sequentially formed. Wherein the bottom of the gate conductor layer is located in a boiling layer formed by diffusing impurities from the high-concentration drain region to an adjacent low-concentration drain region, and the impurity in the channel region is provided. A semiconductor device having a concentration lower than the impurity concentration of the low-concentration drain region.
【請求項3】 前記沸き上がり層を1μm以上の厚さと
することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半
導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the boiling layer has a thickness of 1 μm or more.
【請求項4】 前記絶縁膜が熱酸化膜と堆積膜とを積層
したものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3
の何れか一項に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulating film is formed by laminating a thermal oxide film and a deposited film.
The semiconductor device according to claim 1.
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