(57)【要約】      （修正有）【課題】スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタを提供する。【解決手段】ＭＯＳＦＥＴは、半導体基層１０、複数のソース極半導体トレンチ２０、少なくとも１個のエクストラドーピング層３０、少なくとも１個のゲイト極４０、ドレイン極半導体層５０を備える。ソース極半導体トレンチ２０は半導体基層１０中に埋設し、エクストラドーピング層３０はドライブイン、及び埋設チャンネルの方式でソース極半導体トレンチ２０の周囲に結合し、スーパージャンクションを形成する。ゲイト極４０は半導体基層１０頂点端と各ソース極半導体トレンチ２０間に連結し、ドレイン極半導体層５０は半導体基層１０底部に結合する。ソース極半導体トレンチ２０、ドレイン極半導体層５０間のフォワードバイアス時の抵抗値を下げ、比較的高いリバースバイアス値を備える。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタは、半導体基層、複数のソース極半導体トレンチ、少なくとも１個のエクストラドーピング層、少なくとも１個のゲイト極、ドレイン極半導体層を備え、
前記複数のソース極半導体トレンチは、前記半導体基層中に、それぞれ埋設し、前記各ソース極半導体トレンチ上端及び下端には、基層とトレンチをそれぞれ形成し、前記基層の頂点面には、第一連接層と第二連接層を形成し、前記第一連接層と前記第二連接層の頂点面には、ソース極電極を連接し、前記トレンチ内には、エピタキシャル半導体材料を充填し、
前記少なくとも１個のエクストラドーピング層は、前記各ソース極半導体トレンチの周囲に結合し、スーパージャンクションを形成し、
前記少なくとも１個のゲイト極は、前記半導体基層頂点端と前記各ソース極半導体トレンチの基層、前記第一連接層との間に連結し、
前記ドレイン極半導体層は、前記半導体基層底部に結合することを特徴とするスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項２】
前記半導体基層は、N型エピタキシャル基材であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項３】
前記半導体基層は、P-型エピタキシャル基材であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項４】
前記ソース極半導体トレンチの基層は、P型ドーピング半導体材料であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項５】
前記ソース極半導体トレンチの第一連接層は、N+型ドーピング半導体材料であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項６】
前記ソース極半導体トレンチの第一連接層は、P+型ドーピング半導体材料であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項７】
前記ソース極半導体トレンチの第二連接層は、P+型ドーピング半導体材料であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項８】
前記ソース極半導体トレンチの第二連接層は、N+型ドーピング半導体材料であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項９】
前記ソース極半導体トレンチのトレンチ内には、P-型エピタキシャル半導体材料を充填することを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項１０】
前記ソース極半導体トレンチのトレンチ内には、N型エピタキシャル半導体材料を充填することを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項１１】
前記エクストラドーピング層は、N型ドーピング半導体であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項１２】
前記エクストラドーピング層は、P型ドーピング半導体であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項１３】
前記ドレイン極半導体層は、N+型ドーピング半導体であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【請求項１４】
前記ドレイン極半導体層は、P+型ドーピング半導体であることを特徴とする請求項１に記載のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ(MOSFET)に関し、特にソース極半導体トレンチ周囲に、少なくとも１個のエクストラドーピング層を結合するスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)は、アナログ回路とデジタル回路に広く使用されている電界効果トランジスタである。特許文献１「半導体部品及び相補型MOSFET」及び特許文献２「トレンチパワー半導体及びその製法」は、典型的なトレンチパワー半導体構造を開示する。該従来のトレンチパワー半導体は、トレンチエピタキシャル層が、ソース、ドレイン極間において、フォワード抵抗が高くなり、或いはリバースバイアス値が低くなる問題及び欠点が存在し、それは改善できていない。このため、MOSFETは、温度上昇、或いはリバースバイアス値の制限を受け、操作における出力が高い、或いは電圧が高い場合には、適用することができない。これでは、産業上の利用価値と経済的利益を大きく損なってしまう。本考案は、従来のMOSFETの上記した欠点に鑑みてなされたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】台湾特許公報第I３２８２８７号
【特許文献２】台湾特許公報第I３２３４８９号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本考案が解決しようとする課題は、フォワード抵抗値が高い、或いはリバースバイアス値が低いという問題が存在するため、操作において出力が高い、或いは電圧が高い場合に適用することができないという従来のMOSFET中のトレンチエピタキシャル層の欠点を改善することができるスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本考案は下記のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタを提供する。
スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタは、半導体基層、複数のソース極半導体トレンチ、少なくとも１個のエクストラドーピング層、少なくとも１個のゲイト極、ドレイン極半導体層を備え、
該ソース極半導体トレンチは、該半導体基層中に、埋設し、
該エクストラドーピング層は、ドライブイン、及び埋設チャンネルの方式で、該ソース極半導体トレンチの周囲に結合し、
該ゲイト極は、該半導体基層頂点端と該各ソース極半導体トレンチ間に連結し、
該ドレイン極半導体層は、該半導体基層底部に結合し、
該エクストラドーピング層により、該ソース極半導体トレンチと該ドレイン極半導体層間のスーパージャンクションを形成し、
これにより、該ソース極半導体トレンチ、該ドレイン極半導体層間のフォワードバイアス時の抵抗値を下げ、比較的高いリバースバイアス値を備えることができる。
【考案の効果】
【０００６】
本考案のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタは、ソース極半導体トレンチ周囲に、少なくとも１個のエクストラドーピング層構造を結合することで、スーパージャンクションを形成し、ソース極半導体トレンチ、ドレイン極半導体層間のフォワードバイアス時の抵抗値を下げ、比較的高いリバースバイアス値を備え、こうしてスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタは、フォワードバイアスの温度上昇を大幅に低下させることができ、リバースバイアスの耐高圧効果を備えるため、出力が高く、及び高圧の操作にも、スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタを適用可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本考案スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ構造の断面構造図である。
【図２】本考案スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ構造のフォワードバイアスの状態を示す断面図である。
【図３】本考案スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ構造のリバースバイアスの状態を示す断面図である。
【図４】本考案スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ構造の実際の実験曲線図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
以下に図面を参照しながら本考案を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１に示すように、本考案スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００は、半導体基層１０を備える。半導体基層１０は、N型エピタキシャル(N epi.)、或いはP型エピタキシャル基材により構成する。本考案中では、N型エピタキシャルを例とする。
【００１０】
複数のソース極半導体トレンチ２０は、半導体基層１０中にそれぞれ埋設され、各ソース極半導体トレンチ２０上端及び下端には、基層２１、トレンチ２２をそれぞれ形成する。基層２１は、P型ドーピング半導体材料により構成する。基層２１の頂点面には、第一連接層２１１、第二連接層２１２を形成する。第一連接層２１１は、N+、或いはP+ドーピング半導体材料により構成する。本考案中では、N+ドーピング半導体材料を例とする。第二連接層２１２は、N+、或いはP+ドーピング半導体材料により構成する。本考案中では、P+ドーピング半導体材料を例とする。第一連接層２１１と第二連接層２１２頂点面には、ソース極電極２１３を連接し、スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００のソース極である。トレイン２２内には、P-型エピタキシャル、或いはN型エピタキシャル半導体材料を充填する。本考案中では、P-型エピタキシャルを例とする。
【００１１】
少なくとも１個のエクストラドーピング層３０は、N型ドーピング半導体、或いはP型ドーピング半導体により構成する。本考案中では、高濃度N型ドーピング半導体を例とする。エクストラドーピング層３０は、ドライブイン、及び埋設チャンネルの方式で、各ソース極半導体トレンチ２０の周囲に結合する。本考案中では、トレンチ２２両側に結合する。
【００１２】
少なくとも１個のゲイト極４０は、半導体基層１０頂点端と各ソース極半導体トレンチ２０の基層２１、第一連接層２１１間に連結し、スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００のゲイト極となる。
【００１３】
ドレイン極半導体層５０は、半導体基層１０底部に結合する。ドレイン極半導体層５０は、N+、或いはP+ドーピング半導体材料により構成する。本考案中では、N+ドーピング半導体材料により構成し、スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００のドレイン極となる。
【００１４】
上記した本考案のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００は、N型チャンネルのMOSFET構造を例とする。その構造は、P型チャンネルのMOSFET構造となることができる。
【００１５】
図２は、本考案スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００が、フォワードバイアスである状態を示す。電流は、ソース極半導体トレンチ２０のソース極電極２１３から、第一連接層２１１、半導体基層１０、エクストラドーピング層３０を経て、ドレイン極半導体層５０へと流れる(図２中矢印参照)。エクストラドーピング層３０は、ソース極半導体トレンチ２０とドレイン極半導体層５０との間のスーパージャンクション面を形成する。これにより、フォワードバイアスの状態下では、エクストラドーピング層３０により、割り増しの導通ルートを形成し、フォワードバイアスの抵抗値を低下させることができる。
【００１６】
図３は、本考案スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００が、リバースバイアスである状態を示す。エクストラドーピング層３０とソース極半導体トレンチ２０のトレンチ２２との間には、PNジャンクションリバースバイアスを形成し、デプレッション領域を拡張してしまう。このデプレッション領域の拡張により、リバース電流の通路を完全に阻止してしまう(図３中の矢印方向と「×」印記号参照)。こうして、ソース極半導体トレンチ２０とドレイン極半導体層５０との間には、比較的高いリバースバイアス値を備える。
【００１７】
上記した図２、図３に示す本考案のスーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００は、N型MOSFETのフォワードバイアス、及びリバースバイアスの操作形態において、N型MOSFETのフォワードバイアス、及びリバースバイアスの操作に適用可能であることは類推できる。両者の相違は、キャリアが、電流により正孔になる点である。しかし、同様にフォワードバイアスの抵抗値を低下させられ、及び比較的高いリバースバイアスの特性を備える。
【００１８】
さらに本考案スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００の実際の実験曲線図である図４に合わせて示すように、横軸は、ゲイト極４０のゲイト極電圧値Vで、単位はボルトで、縦軸は、ドレイン極電流値Aで、単位はミリアンペアである。曲線Cは、本考案スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ１００の、フォワードバイアス時の抵抗値が低く、リバースバイアス時には比較的高いリバースバイアス値を備えるという特性を確実に備えることを示している。
【００１９】
上記の本考案名称と内容は、本考案技術内容の説明に用いたのみで、本考案を限定するものではない。本考案の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本考案の保護範囲に含むものとする。  
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本考案は実用新案登録の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。
【符号の説明】
【００２１】
１００  スーパージャンクションメタルオキサイドセミコンダクタフィールドエフェクトトランジスタ
１０    半導体基層
２０    ソース極半導体トレンチ
２１    基層
２１１  第一連接層
２１２  第二連接層
２１３  ソース極電極
２２    トレンチ
３０    エクストラドーピング層
４０    ゲイト極
５０    ドレイン極半導体層
V       ゲイト極電圧値
A       ドレイン極電流値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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