DE102006036295A1 - High voltage transistor integrated into CMOS logic structures for e.g. smart power technology, combines junction- and complementary metal oxide transistor structures - Google Patents

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Abstract

The semiconducting substrate (1) includes a semiconducting zone (11) of first conductive type, with greater doping than the substrate, in a first lateral zone (111) of the substrate. A third semiconducting zone (3) of second, opposite conductive type, extends in the first zone (11) and is connected electrically to the source connection (S). This zone is spaced laterally from the substrate/first zone boundary. It borders the gate connection (G) laterally, but is insulated from it by a dielectric (9) layer. A fourth semiconducting zone (4) of the first type, extends inside the first zone (11) and is electrically connected to the source connection. Further fifth- (5), sixth- (6) and trenched- (20) zones of the structure are detailed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiter-Bauteil, insbesondere einen Hochvolt-Transistor, der in gewöhnlich verwendete CMOS-Logik-Strukturen integriert werden kann.The The invention relates to a semiconductor component, in particular a high-voltage transistor, usually used CMOS logic structures can be integrated.

In verschiedenen Anwendungen, wie beispielsweise Smart Power Technology (SPT-)Produkten, werden Logik-Strukturen, die üblicherweise in CMOS-Technologie ausgeführt werden, mit Hoch-Volt-Treiberstufen integriert. Problematisch dabei ist die Diskrepanz zwischen der äußeren Nennspannung des resultierenden Bauelementes bzw. der resultierenden Schaltung von 15 bis 30 V und der Betriebsspannung der CMOS-Logik-Transistoren von ca. 1,5 V.In various applications, such as Smart Power Technology (SPT) products, are logic structures that are commonly used in CMOS technology accomplished be, with high-voltage driver stages integrated. The problem here is the discrepancy between the external rated voltage the resulting device or the resulting circuit from 15 to 30 V and the operating voltage of the CMOS logic transistors of about 1.5 V.

Wegen der hohen Steilheit der Übertragungskennlinie werden bevorzugt LDMOS- oder DEMOS-Transistoren eingesetzt. Bei diesen Transistoren dient eine sogenannte Drain-Extension dazu, das nicht spannungsfeste Gateoxid des CMOS-Logik-Transistors bei ausgeschaltetem Transistor von der hohen Drainspannung abzuschirmen. Dazu wird ein Halbleiter-Bereich zwischen innerem und äußerem Drain-Anschluss bereitgestellt, über dem bei ausgeschaltetem Transistor der größte Teil der Spannung am äußeren Drain-Anschluss abfällt, so dass am inneren Drain-Anschluss nur die vom CMOS-Transistor tolerierte Spannung anliegt. Dies wird durch eine Verarmung des Halbleiter-Bereiches erreicht. Bei eingeschaltetem Transistor soll hingegen der Stromfluss durch den Halbleiter-Bereich nicht oder kaum begrenzt werden.Because of the high transconductance of the transfer characteristic LDMOS or DEMOS transistors are preferably used. at these transistors serve a so-called drain extension to the non-voltage-resistant gate oxide of the CMOS logic transistor at shielded transistor from the high drain voltage. For this purpose, a semiconductor region between the inner and outer drain connection provided over when the transistor is switched off, the largest part of the voltage at the outer drain connection drops so that at the inner drain port only the voltage tolerated by the CMOS transistor is applied. this will achieved by depletion of the semiconductor region. When switched on Transistor should, however, the current flow through the semiconductor region not or hardly be limited.

Die Optimierung zwischen den Anforderungen an die Spannungsfestigkeit und an den Einschaltwiderstand Ron, verbunden mit den Anforderungen an die Verkleinerung der lateralen Abmessun gen der Bauelemente, stellen eine Herausforderung bei der Integration in bestehende CMOS-Logik-Technologien dar. Insbesondere bei der Verwendung von Shallow Trench Isolations (STI) mit implantierten und retrograd dotierten Wannen anstelle von LOCOS-Technologien ist die notwendige Erhöhung der Spannungsfestigkeit am Drain um den Faktor 10 bis 20 bezogen auf den CMOS-Basistransistor schwer zu realisieren.The optimization between the withstand voltage and on-resistance requirements R on , combined with the requirements for scaling down the lateral dimensions of the devices, presents a challenge in integrating with existing CMOS logic technologies. Especially when using shallow Trench Isolation (STI) with implanted and retrograde doped wells instead of LOCOS technologies, the necessary increase of the drain voltage by a factor of 10 to 20 with respect to the CMOS base transistor is difficult to realize.

Bekannte Lösungen für LOCOS-Technologien sind Transistoren mit einem lateralen Dotierungsgradienten innerhalb der Drain-Extension und/oder des Kanalgebietes (LDMOS) oder RESURF-Transistoren, bei denen durch ein die Drain-Extension ganz oder teilweise überlappendes dickes Dielektrikum (Feldoxid) und eine Feldplatte der Spannungsabfall in der Drain-Extension gleichmäßiger verteilt wird. Bei der „Double RESURF" genannten Technik werden zusätzlich vergrabene Schichten zur Optimierung der Verarmung und der Feldstärkeverteilung genutzt.Known solutions for LOCOS technologies are transistors with a lateral doping gradient within the drain extension and / or the channel region (LDMOS) or RESURF transistors, in which by a Drain extension completely or partially overlapping thick dielectric (field oxide) and a field plate distributes the voltage drop more evenly in the drain extension becomes. At the "Double RESURF " Technology will be additional buried layers to optimize depletion and field strength distribution used.

Bei der Nutzung von retrograd dotierten Logik-Wannen als Drain-Extension wird deren vertikaler Dotierungsgradient als elektrisch effektives Element der Drain-Extension genutzt. Jedoch ist damit keine ausreichende Erhöhung der Spannungsfestigkeit am Drain zu erreichen. Für die Integration von Ausgangsstufen für höhere Spannungen bis etwa 24 V in reine CMOS-Logik-Prozesse sind keine Lösungen bekannt.at the use of retrograde doped logic wells as a drain extension becomes their vertical doping gradient as electrically effective Used element of the drain extension. However, this is not sufficient increase to reach the dielectric strength at the drain. For the integration of output stages for higher voltages to about 24V in pure CMOS logic processes No solutions are known.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Hochvolttransistor bereitzustellen, der in einen CMOS-Logik-Basisprozess mit STI integriert werden kann und einen gegenüber bisher bekannten Lösungen deutlich erweiterten Spannungsbereich am Drain aufweist.Therefore It is an object of the invention to provide a high-voltage transistor, which can be integrated into a CMOS logic base process with STI and one opposite previously known solutions has significantly extended voltage range at the drain.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbil dungen des Erfindungsgedankens finden sich in den Unteransprüchen.These Task is solved by a semiconductor device according to claim 1. Advantageous embodiments or Weitererbil applications of the inventive concept can be found in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil umfasst mindestens einen MOS-Transistor mit einem Source-, einem Gate- und einem Drain-Anschluss. Dabei ist in einem halbleitenden Substrat eines ersten Leitungstyps, das eine Oberfläche aufweist, ein erstes halbleitendes Gebiet vom ersten Leitungstyp, dessen Dotierung höher als die des Substrates ist, angeordnet. Das erste halbleitende Gebiet ist in einem ersten lateralen Bereich des Substrates ausgebildet.The inventive semiconductor device comprises at least one MOS transistor with a source, a Gate and drain. It is in a semiconducting Substrate of a first conductivity type having a surface a first semiconductive region of the first conductivity type whose doping higher than that of the substrate is arranged. The first semiconducting area is formed in a first lateral region of the substrate.

Ein drittes halbleitendes Gebiet von einem zweiten Leitungstyp, der dem ersten Leitungstyp entgegengesetzt ist, und ein viertes halbleitendes Gebiet vom ersten Leitungstyp erstrecken sich innerhalb des ersten halbleitenden Gebietes und sind mit dem Source-Anschluss elektrisch leitend verbunden. Das dritte halbleitende Gebiet ist lateral von der Grenzfläche zwischen Substrat und erstem halbleitenden Gebiet beabstandet und grenzt lateral an den Gate-Anschluss an, wobei es vom Gate-Anschluss durch eine dielektrische Schicht isoliert ist.One third semiconducting region of a second conductivity type, the is opposite to the first conductivity type, and a fourth semiconducting one Area of the first conductivity type extend within the first semiconducting region and are electrically connected to the source terminal conductively connected. The third semiconducting region is lateral to the interface spaced between the substrate and the first semiconductive region and laterally adjoins the gate terminal, passing it from the gate terminal through a dielectric Layer is isolated.

Ein fünftes halbleitendes Gebiet vom zweiten Leitungstyp ist beabstandet von der Grenzfläche zwischen dem ersten halbleitenden Gebiet und dem Substrat angeordnet und ist mit dem Drain-Anschluss elektrisch leitend verbunden.One fifth Semiconducting region of the second conductivity type is spaced from the interface disposed between the first semiconductive region and the substrate and is electrically connected to the drain terminal.

Zwischen dem dritten halbleitenden Gebiet und der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem ersten halbleitenden Gebiet erstreckt sich lateral ein Kanal innerhalb des ersten halbleitenden Gebietes. Das heißt, der Kanal ist lateral zwischen dem dritten und dem fünften halbleitenden Gebiet angeordnet. Der Kanal ist elektrisch über die dielekrische Schicht mit dem Gate-Anschluss verbunden und kann über eine am Gate-Anschluss anliegende Spannung gesteuert werden. Er bildet den Kanal-Bereich des MOS-Transistors.Between the third semiconductive region and the interface between the substrate and the first semiconducting region, a channel laterally extends within the first semiconducting region. That is, the channel is laterally located between the third and fifth semiconductive regions assigns. The channel is electrically connected to the gate terminal via the dielectric layer and can be controlled via a voltage applied to the gate terminal. It forms the channel region of the MOS transistor.

Das Halbleiterbauteil umfasst weiterhin ein sechstes halbleitendes Gebiet vom zweiten Leitungstyp, das lateral zwischen dem fünften halbleitenden Gebiet und dem Kanal angeordnet ist. Das sechste Gebiet ist elektrisch leitend mit dem fünften halbleitenden Gebiet verbunden und erstreckt sich vertikal bis in eine sechste Tiefe d6. Das sechste halbleitende Gebiet ist vom Gate-Anschluss durch die dielektrische Schicht isoliert.The Semiconductor device further comprises a sixth semiconducting region of the second conductivity type, which is laterally intermediate between the fifth Region and the channel is arranged. The sixth area is electric conducting with the fifth semiconducting Area and extends vertically to a sixth Depth d6. The sixth semiconductive area is from the gate terminal isolated by the dielectric layer.

Weiterhin umfasst das Halbleiterbauteil ein vergrabenes halbleitendes Gebiet vom zweiten Leitungstyp, dessen Oberkante sich in einer Tiefe d21 von der Oberfläche des Substrates befindet und das elektrisch leitend mit dem fünften halbleitenden Gebiet verbunden ist, wobei d21 größer als d6 ist und sich das vergrabene Gebiet zumindest teilweise unterhalb des sechsten halbleitenden Gebietes befindet.Farther For example, the semiconductor device includes a buried semiconductive region of the second conductivity type whose upper edge is at a depth d21 of the surface is the substrate and the electrically conductive with the fifth semiconducting Area is connected, where d21 is greater than d6 and the buried territory at least partially below the sixth semiconducting Area is located.

In einer besonderen Ausführungsform wird das sechste halbleitende Gebiet bei Anliegen einer Spannung am Gate-Anschluss, die kleiner als die Schwellspannung des MOS-Transistors ist, der durch den Kanal-Bereich und das dritte und sechste halbleitende Gebiet gebildet wird, verarmt. Das heißt, innerhalb des sechsten halbleitenden Gebietes bildet sich, ausgehend vom pn-Übergang zwischen dem sechsten halbleitenden Gebiet und dem Substrat, eine Sperrschicht aus.In a particular embodiment becomes the sixth semiconductive area when voltage is applied at the gate terminal, which is smaller than the threshold voltage of the MOS transistor is passing through the channel area and the third and sixth semiconducting Area is formed, impoverished. That is, within the sixth Semiconducting region forms, starting from the pn junction between the sixth semiconductive region and the substrate, a barrier layer out.

Das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil stellt einen Hochvolt-CMOS-Transistor dar, bei dem sich zwischen dem Drain-Anschluss des Halbleiterbauteils und dem inneren Drain-Anschluss des CMOS-Transistors eine Drain-Extension, das sechste halbleitende Gebiet, befindet. Drain-Anschluss, Drain-Extension und in nerer Drain-Anschluss des CMOS-Transistors bilden einen JFET, der vom Substrat als Gate gesteuert wird.The inventive semiconductor device provides a high-voltage CMOS transistor in which is located between the drain terminal of the semiconductor device and the inner drain terminal of the CMOS transistor has a drain extension, the sixth semiconducting area. Drain connection, drain extension and in nerer drain terminal of the CMOS transistor form a JFET, which is controlled by the substrate as a gate.

Die Drain-Extension wird bei ausgeschaltetem CMOS-Transistor durch das Substrat soweit verarmt, dass über der Drain-Extension eine Spannung abfällt. Das heißt, die Dotierungsstärke und Breite der sich ausbildenden Sperrschicht müssen geeignet sein, einen gewünschten Spannungsabfall zwischen dem fünften halbleitenden Gebiet und dem inneren Drain-Anschluss zu erreichen. Die abfallende Spannung muss so groß sein, dass die am inneren Drain-Anschluss des CMOS-Tansistors anliegende Feldstärke kleiner als die Durchbruchfeldstärke der dielektrischen Schicht unterhalb des Gates des CMOS-Transistors ist. Das unterhalb der Drain-Extension liegende und von ihr beabstandete vergrabene halbleitende Gebiet vom zweiten Leitungstyp, im folgenden Feldplatte genannt, das auf dem Potential des Drain-Anschlusses liegt, aber keinen Beitrag zum Stromfluss liefert, verbessert die Verteilung der Feldstärkelinien innerhalb der Drain-Extension. Damit können Feldstärkespitzen innerhalb der Drain-Extension vermieden und damit die Spannungsfestigkeit des JFET und des gesamten Halbleiterbauteils um den Faktor 10 bis 20 erhöht werden. Demgegenüber ist mit einer gewöhnlichen Drain-Extension nur eine Erhöhung der Spannungsfestigkeit gegenüber dem CMOS-Basistransistor um den Faktor 3 bis 4 erreichbar.The Drain extension is the CMOS transistor turned off by the Substrate until impoverished that over the drain extension a voltage drops. This means, the doping strength and width of the forming barrier layer must be suitable, a desired Voltage drop between the fifth Semiconducting area and the inner drain connection. The falling voltage must be so great that the at the inner drain connection of the CMOS transistor applied field strength smaller than the breakdown field strength of the dielectric Layer is below the gate of the CMOS transistor. The below the drain extension lying and spaced from her buried Semiconducting region of the second conductivity type, in the following field plate called, which lies at the potential of the drain terminal, but does not contribute to the flow of electricity, improves the distribution the field strength lines within the drain extension. This allows field strength peaks within the drain extension avoided and thus the dielectric strength of the JFET and the whole Semiconductor device can be increased by a factor of 10 to 20. In contrast, is with an ordinary one Drain extension only one increase the dielectric strength reach the CMOS base transistor by a factor of 3 to 4.

Bei eingeschaltetem CMOS-Transitor wirkt der JFET bei hohen Drainspannungen (Sättigungsbereich der Kennlinie) als Stromquelle, wobei der Strom nur über die Drain-Extension fliesst. Da aufgrund der verbesserten Verteilung der Feldstärkelinien in der Drain-Extension höhere Dotierkonzentrationen für die Drain-Extension realisierbar sind, ohne die Spannungsfestigkeit zu verringern, weist die Drain-Extension einen geringeren Ron-Widerstand auf.When the CMOS transistor is switched on, the JFET acts as a current source at high drain voltages (saturation range of the characteristic curve), the current flowing only through the drain extension. Since due to the improved distribution of the field strength lines in the drain extension higher doping concentrations for the drain extension can be realized without reducing the dielectric strength, the drain extension has a lower R on resistance.

In einer besonderen Ausführungsform sind benachbarte CMOS-Transistoren durch eine Shallow Trench Isolation (STI) voneinander isoliert. Eine Shallow Trench Isolation ist ein in die Oberfläche des Substrates eingebrachter Graben, der zumindest teilweise mit isolierendem Material gefüllt ist. In dieser Ausführungsform kommt der Feldplatte eine besondere Bedeutung zu, da eine positive Beeinflussung der Feldstärkeverteilung in der Drain-Extension durch die Wirkung des dicken Feldoxides der LOCOS-Technik, wie bei RESURF-Transistoren genutzt, entfällt oder auf sehr kleine Bereiche begrenzt ist.In a particular embodiment are adjacent CMOS transistors Isolated from each other by a shallow trench isolation (STI). A shallow trench isolation is one in the surface of the substrate introduced trench, at least partially with insulating material filled is. In this embodiment the field plate is of particular importance, as a positive Influencing the field strength distribution in the drain extension by the action of the thick field oxide of LOCOS technology, as used in RESURF transistors, is eliminated or eliminated is limited to very small areas.

In einer anderen besonderen Ausführungsform kontaktiert das sechste halbleitende Gebiet, das heißt die Drain-Extension, die Oberfläche des Substrates unterhalb des Gate-Anschlusses und erstreckt sich bis zur Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem ersten halbleitendem Gebiet. Damit befindet sich der innere Drain-Anschluss des CMOS-Transistors innerhalb des sechsten halbleitenden Gebietes, das nur von seiner Unterseite her vom Substrat verarmt wird.In another particular embodiment contacts the sixth semiconducting area, ie the drain extension, the surface of the substrate below the gate terminal and extends to the interface between the substrate and the first semiconductive region. In order to the inner drain terminal of the CMOS transistor is inside of the sixth semiconducting area, only from its bottom is depleted from the substrate.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform befindet sich ein Isolationsgraben innerhalb des sechsten halbleitenden Gebietes. Die Driftstrecke (d.h. der verarmte Bereich) innerhalb der Drain-Extension wird aufgrund der leicht retrograden Dotierung des sechsten halbleitenden Gebietes bei gleichem lateralen Platzbedarf um einen vertikalen Teil verlängert. Anders ausgedrückt, der laterale Platzbedarf kann bei gleicher Driftstrecke gegenüber einem Halbleiterbauteil ohne einen solchen Isolationsgraben verringert werden. Desweiteren können durch ein Überlappen des Gate-Anschlusses über den Isolationsgraben Feldstärkespitzen innerhalb der Drain-Extension vermieden werden. Damit kann die theoretisch kürzest mögliche Driftlänge in einem realen Bauelement nahezu ausgenutzt werden, und die wei tere Strukturverkleinerung der Halbleiterbauteile bei gleich bleibender Spannungsfestigkeit wird ermöglicht. Weiterhin wird der Querschnitt des sechsten halbleitenden Gebietes unterhalb des Isolationsgrabens verkleinert, so dass die Dotierung des sechsten halbleitenden Gebietes in diesem Bereich weiter vergrößert werden kann, ohne die vollständige Verarmung des Gebietes zu gefährden.In another particular embodiment, an isolation trench is located within the sixth semiconductive region. The drift path (ie the depleted region) within the drain extension is extended by a vertical part due to the slightly retrograde doping of the sixth semiconducting region with the same lateral space requirement. In other words, the lateral space requirement can be equal to one at the same drift distance Semiconductor device can be reduced without such an isolation trench. Furthermore, can be avoided by overlapping the gate terminal on the isolation trench field strength peaks within the drain extension. Thus, the theoretically shortest possible drift length can be almost utilized in a real component, and the wei tere structural reduction of the semiconductor devices with constant dielectric strength is possible. Furthermore, the cross-section of the sixth semiconducting region below the isolation trench is reduced, so that the doping of the sixth semiconducting region in this region can be further increased without jeopardizing the complete depletion of the region.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils ist das sechste halbleitende Gebiet, die Drain-Extension, als vergrabenes Gebiet realisiert. Das heisst, die Oberkante des sechsten halbleitenden Gebietes befindet sich in einer siebten Tiefe d60 gemessen von der Oberfläche des Substrates. Das sechste halbleitende Gebiet grenzt damit nicht an die Oberfläche des Substrates an. Desweiteren kontaktiert das sechste halbleitende Gebiet das erste halbleitende Gebiet nicht.In another embodiment the semiconductor device according to the invention is the sixth semiconducting area, the drain extension, realized as a buried area. This means that the upper edge of the sixth semiconducting area is located measured at a seventh depth d60 from the surface of the Substrate. The sixth semiconducting area does not border on this the surface of the substrate. Furthermore contacted the sixth semiconducting area not the first semiconducting area.

Zwischen der Oberkante des sechsten halbleitenden Gebietes und der Oberfläche des Substrates erstreckt sich ein siebtes halbleitendes Gebiet vom ersten Leitungstyp, das mit dem Substrat elektrisch leitend verbunden ist. Das siebte halbleitende Gebiet kann ein Teil des Substrates (eines speziell hergestellten und eingestellten Substrates) oder ein eingebrachtes dotiertes Gebiet sein.Between the upper edge of the sixth semiconducting area and the surface of the Substrates, a seventh semiconducting region extends from the first Conduction type, which is electrically connected to the substrate. The seventh semiconductive region may be part of the substrate (a specially prepared and adjusted substrate) or an introduced be doped area.

Ein achtes halbleitendes Gebiet vom zweiten Leitungstyp befindet sich innerhalb des siebten halbleitenden Gebietes. Es ist vom fünften halbleitenden Gebiet beabstandet und mit dem sechsten halbleitenden Gebiet an einigen Stellen elektrisch leitend verbunden. Das achte halbleitende Gebiet erstreckt sich lateral bis zum Kanal und kontaktiert unterhalb des Gate-Anschlusses die Oberfläche des Substrates. Das achte halbleitende Gebiet ist vom Gate-Anschluss durch die dielektrische Schicht isoliert und bildet den inneren Drain-Anschluss des CMOS-Transistors.One Eighth semiconducting region of the second conductivity type is located within the seventh semiconducting area. It is from the fifth semiconducting area spaced and with the sixth semiconducting area at some Make electrically conductive connected. The eighth semiconducting area extends laterally to the channel and contacts below the Gate terminal the surface of the substrate. The eighth semiconductive area is from the gate terminal isolated by the dielectric layer and forms the inner Drain terminal of the CMOS transistor.

Damit entsteht im dritten lateralen Bereich, dem Bereich der Driftstrecke zwischen Drain-Anschluss und innerem Drain-Anschluss ein Aufbau aus zwei vergrabenen Gebieten vom zweiten Leitungstyp, die beide mit dem zweiten halbleitenden Bereich elektrisch leitend verbunden, jedoch vom ersten halbleitenden Bereich beabstandet sind. Zwischen dem vergrabenen Gebiet und dem sechsten halbleitenden Gebiet sowie zwischen dem sechsten halbleitendem Gebiet und der Oberfläche des Substrates befindet sich jeweils ein Gebiet vom ersten Leitungstyp, das elektrisch leitend mit dem Substrat verbunden ist.In order to arises in the third lateral area, the area of the drift path between drain and inner drain a structure of two buried Regions of the second conductivity type, both with the second semiconductive region electrically connected, but from the first semiconducting area are spaced. Between the buried area and the sixth semiconducting Territory and between the sixth semiconducting area and the surface of the substrate is in each case an area of the first conductivity type, which is electrically connected to the substrate.

Bei ausgeschaltetem CMOS-Transistor wird das sechste halbleitende Gebiet von der Ober- und der Unterseite aus durch das Substrat verarmt. Damit fällt über dem sechsten halbleitenden Gebiet eine Spannung ab, die so groß ist, dass die am inneren Drain-Anschluss des CMOS-Transistors, das heisst im achten halbleitenden Gebiet, anliegende Feldstärke kleiner als die Durchbruchsfeldstärke der dielektrischen Schicht ist. Das vergrabene Gebiet unterhalb des sechsten halbleitenden Gebietes beeinflusst in der oben beschriebenen Weise die Feldstärkeverteilung innerhalb des sechsten halbleitenden Gebietes. Damit entsteht ein vertikaler Superjunction-Aufbau, bei dem mehrere entgegengesetzt dotierte halbleitende Gebiete untereinander angeordnet sind, wodurch die Dotierung der einzelnen Gebiete erhöht und ihre Dicke verringert werden kann. Damit können gute Durchbruchseigenschaften für den ausgeschalteten CMOS-Transistor und niedrige Widerstandswerte für den eingeschalteten CMOS-Transistor realisiert werden.at turned off CMOS transistor becomes the sixth semiconductive region depleted from the top and bottom by the substrate. This falls above the sixth semiconducting region a voltage that is so great that the at the inner drain terminal of the CMOS transistor, that is in eighth semiconducting area, applied field strength smaller than the breakdown field strength of dielectric layer is. The buried area below the sixth semiconducting area influenced in the above described Way the field strength distribution within the sixth semiconducting area. This creates a vertical superjunction structure, in which several opposite doped semiconducting regions are arranged one below the other, whereby increases the doping of the individual areas and reduces their thickness can be. This can be good Breakthrough properties for the off CMOS transistor and low resistance values for the turned-on CMOS transistor can be realized.

Bei eingeschaltetem CMOS-Transistor fliesst ein Strom vom Drain-Anschluss über das sechste halbleitende Gebiet zum ach ten halbleitenden Gebiet. Die Feldplatte trägt nicht zum Stromfluss bei.at When the CMOS transistor is switched on, a current flows from the drain connection via the CMOS transistor sixth semiconducting area to the eighth semiconducting area. The Field plate bears not at the current flow.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren in beispielhafter Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the figures exemplary embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils in Querschnittsdarstellung, 1 A first embodiment of the semiconductor device according to the invention in cross-sectional view,

2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils in Querschnittsdarstellung, 2 A second embodiment of the semiconductor device according to the invention in cross-sectional view,

3 eine Draufsicht auf den Bereich des Halbleiterbauteils in 2 zwischen den Linien A und B in einer besonderen Ausführungsform, 3 a plan view of the region of the semiconductor device in 2 between the lines A and B in a particular embodiment,

4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils in Querschnittsdarstellung. 4 A third embodiment of the semiconductor device according to the invention in a cross-sectional view.

In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile/Bauteilgruppen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Des Weiteren können sämtliche Ausführungsformen invers dotiert sein, das heißt n-Gebiete werden durch p-Gebiete ersetzt und umgekehrt.In the figures are identical or corresponding areas, Components / component groups are identified by the same reference numerals. Furthermore you can all embodiments be inversely doped, that is n-areas become through p-areas replaced and vice versa.

In den 1 bis 4 sind alle Gebiete des ersten Leitungstyps p-Gebiete, während Gebiete des zweiten Leitungstyps n-Gebiete sind.In the 1 to 4 For example, all regions of the first conductivity type are p-type regions while regions of the second conductivity type are n-type regions.

1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils mit einem Source-Anschluss S, einem Gate-Anschluss G und einem Drain-Anschluss D, das einen CMOS-Transistor 13 umfasst. Die Source-, Gate- und Drain-Anschlüsse bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Polysilizium oder einem Silizid. In einem schwach dotierten p-Substrat 1 sind in einem ersten lateralen Bereich 111 ein erstes, höher als das Substrat dotiertes Gebiet 11 und in einem zweiten lateralen Bereich 112 ein zweites Gebiet 2 eingebracht. Das Gebiet 11 ist eine p-Logik-Wanne, während das Gebiet 2 eine n-Logik-Wanne ist. Das Gebiet 11 erstreckt sich von der Oberfläche 10 des Substrates 1 bis in eine Tiefe d1, während sich das Gebiet 2 von der Oberfläche 10 bis in eine Tiefe d2 erstreckt. Die Tiefen d1 und d2 sowie die Dotierungen Ndot11 und Ndot2 sind dabei durch die zugrunde liegende CMOS-Basistechnologie vorgegeben. Die Ausbildung des Gebietes 2 kann auch eingespart werden, jedoch muss die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem fünften halbleitenden Gebiet 5 und dem vergrabenen Gebiet 20 sowie dem sechsten halbleitenden Gebiet 6, die nachfolgend beschrieben werden, gewährleistet sein. 1 shows a first embodiment of the semiconductor device according to the invention with a source terminal S, a gate terminal G and a drain terminal D, which is a CMOS transistor 13 includes. The source, gate and drain terminals are made of an electrically conductive material, such as polysilicon or a silicide. In a lightly doped p-substrate 1 are in a first lateral area 111 a first region doped higher than the substrate 11 and in a second lateral area 112 a second area 2 brought in. The area 11 is a p-logic pan while the area 2 is an n-logic pan. The area 11 extends from the surface 10 of the substrate 1 to a depth d1 while the area 2 from the surface 10 extends to a depth d2. The depths d1 and d2 and the dopants Ndot11 and Ndot2 are predetermined by the underlying CMOS basic technology. The training of the area 2 can also be saved, but the electrically conductive connection between the fifth semiconducting region 5 and the buried territory 20 and the sixth semiconducting area 6 be guaranteed, which are described below.

Typische Dotierungen und Tiefen sind:

  • – für das Substrat 1: Ndot1 = 5·1019 ... 5·1016 cm–3
  • – für das Gebiet 11 bzw. 2: d1/d2 = 1 ... 1,8 μm, Ndot11/Ndot2 = 5·1017... 5·1018 cm–3.
Typical dopants and depths are:
  • - for the substrate 1 : Ndot1 = 5 × 10 19 ... 5 × 10 16 cm -3
  • - for the area 11 respectively. 2 : d1 / d2 = 1 ... 1.8 μm, Ndot11 / Ndot2 = 5 × 10 17 ... 5 × 10 18 cm -3 .

Die Gebiete 11 und 2 sind in einem lateralen Bereich 113 voneinander durch das Substrat 1 beabstandet. In diesem lateralen Bereich 13 befindet sich ein vergrabenes, schwach dotiertes n-Gebiet 20, das mit dem Gebiet 2 elektrisch leitend verbunden ist. Wie in 1 dargestellt, kann das Gebiet 20 in das Gebiet 2 hineinragen. Das Gebiet 20 kann sich auch lateral über das Gebiet 2 hinauserstrecken; mit anderen Worten, es kann auf der anderen Seite des Gebietes 2 in das Substrat 1 hineinragen (nicht dargestellt). Die Oberkante 21 des Gebietes 20 befindet sich in einer Tiefe d21 gemessen von der Oberfläche 10. Das Gebiet 20 ist von der Grenzfläche des Gebietes 11 zum Substrat beabstandet, kann aber auch an diese angrenzen oder sich unterhalb des Gebietes 11 erstrecken. Die laterale Ausdehnung des Gebietes 20 wird in Abhängigkeit von der Dotierung der Gebiete 11 und 2 gewählt.The areas 11 and 2 are in a lateral area 113 from each other through the substrate 1 spaced. In this lateral area 13 there is a buried, weakly doped n-region 20 that with the area 2 is electrically connected. As in 1 represented, the area can 20 in the area 2 protrude. The area 20 can also be lateral over the area 2 hinauserstrecken; in other words, it may be on the other side of the field 2 in the substrate 1 protrude (not shown). The top edge 21 of the area 20 is located at a depth d21 measured from the surface 10 , The area 20 is from the interface of the area 11 spaced from the substrate, but may also be adjacent to or below the area 11 extend. The lateral extent of the area 20 becomes dependent on the doping of the areas 11 and 2 selected.

Im Gebiet 11 sind zwei hoch dotierte Gebiete 3 und 4 ausgebildet, die beide elektrisch leitend mit dem Source-Anschluss S verbunden sind. Das n+-Gebiet 3 bildet den Source-Bereich des Halbleiterbauteils und erstreckt sich vertikal bis in eine Tiefe d3 von der Oberfläche 10. Das Gebiet 3 ist lateral von der Grenzfläche zwischen Substrat 1 und Gebiet 11 durch das Gebiet 12 beabstandet und grenzt an den Gate-Anschluss G an, wobei das Gebiet 3 durch eine dielektrische Schicht 9 vom Gate-Anschluss isoliert ist. Das Gebiet 12 ist ein Teil des Gebietes 11 und bildet den Kanal-Bereich des CMOS-Transistors 13 des Halbleiterbauteils. Das p+-Gebiet 4 bildet den Substrat-Kontakt des Halbleiterbauteils und erstreckt sich bis in eine Tiefe d4 von der Oberfläche 10. Die Tiefen d3 und d4 sowie die lateralen Abmessungen der Gebiete 3 und 4 und die Dotierungen Ndot3 und Ndot4 sind dabei durch die zugrunde liegende CMOS-Basistechnologie vorgegeben, wobei d3 und d4 kleiner als d1 sind.In the area of 11 are two highly endowed areas 3 and 4 formed, both of which are electrically connected to the source terminal S. The n + area 3 forms the source region of the semiconductor device and extends vertically to a depth d3 from the surface 10 , The area 3 is lateral to the interface between substrate 1 and area 11 through the area 12 is adjacent and adjacent to the gate terminal G, the area 3 through a dielectric layer 9 isolated from the gate terminal. The area 12 is part of the area 11 and forms the channel region of the CMOS transistor 13 of the semiconductor device. The p + region 4 forms the substrate contact of the semiconductor device and extends to a depth d4 from the surface 10 , The depths d3 and d4 as well as the lateral dimensions of the areas 3 and 4 and the dopants Ndot3 and Ndot4 are given by the underlying CMOS base technology, where d3 and d4 are smaller than d1.

Die dielektrische Schicht 9 dient als Gateoxid für das Halbleiterbauteil. Sie kann beispielsweise thermisches Siliziumoxid oder ein anderes dielektrisches Material oder einen Schichtstapel umfassen. Die Dicke und das Material der dielektrischen Schicht 9 ist dabei durch die zugrunde liegende CMOS-Basistechnologie vorgegeben.The dielectric layer 9 serves as a gate oxide for the semiconductor device. It may, for example, comprise thermal silicon oxide or another dielectric material or a layer stack. The thickness and the material of the dielectric layer 9 is predetermined by the underlying CMOS base technology.

Ein hochdotiertes n+-Gebiet 5 befindet sich zumindest teilweise innerhalb des Gebietes 2 und ist elektrisch leitend mit dem Drain-Kontakt D des Halbleiterbauteils verbunden. Das Gebiet 5 bildet damit den äußeren Drain-Bereich des Halbleiterbauteils.A highly doped n + area 5 is at least partially within the area 2 and is electrically connected to the drain contact D of the semiconductor device. The area 5 thus forms the outer drain region of the semiconductor device.

Die Gebiete 2 und 20 befinden sich auf dem selben Potential wie das Gebiet 5, da sie elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Das Gebiet 5 kann sich lateral vollständig innerhalb des Gebietes 2 befinden, es kann jedoch auch, wie in 1 dargestellt, über den lateralen Bereich 112 hinaus in den lateralen Bereich 113 hineinragen. Es kann sich ebenfalls über das ganze Gebiet 2 hinaus erstrecken; mit anderen Worten, es kann auf der anderen Seite des Gebietes 2 in das Substrat 1 hineinragen. Das Gebiet 5 erstreckt sich bis in eine Tiefe d5 von der Oberfläche 10. Die Tiefe d5 und die lateralen Abmessungen des Gebietes 5 sind dabei durch die zugrunde liegende CMOS-Basistechnologie vorgegeben, wobei d5 kleiner als d2 ist.The areas 2 and 20 are at the same potential as the area 5 because they are electrically connected to each other. The area 5 can become lateral completely within the area 2 However, it can also, as in 1 represented over the lateral area 112 out into the lateral area 113 protrude. It can also be over the whole area 2 extend beyond; in other words, it may be on the other side of the field 2 in the substrate 1 protrude. The area 5 extends to a depth d5 from the surface 10 , The depth d5 and the lateral dimensions of the area 5 are predefined by the underlying CMOS base technology, where d5 is smaller than d2.

Im lateralen Bereich 113 erstreckt sich ein schwach dotiertes n-Gebiet 6 zwischen dem Gebiet 2 und dem Gebiet 12 bzw. der Grenzfläche zwischen dem Substrat 1 und dem Gebiet 11. Dabei grenzt das Gebiet 6 zum Teil an den Gate-Anschluss G an, wobei es vom Gate-Anschluss G durch die dielektrische Schicht 9 isoliert ist. Der an den Gate-Anschluss G und das Gebiet 12 angrenzende Teil des Gebietes 6 bildet den inneren Drain-Anschluss des Halbleiterbauteiles und den Drain-Anschluss des CMOS-Transistors 13. Das Gebiet 6 bildet die Driftstrecke oder Drain-Extension des Halbleiterbauteils.In the lateral area 113 extends a weakly doped n-region 6 between the area 2 and the area 12 or the interface between the substrate 1 and the area 11 , It borders the area 6 in part to the gate terminal G, where it from the gate terminal G through the dielectric layer 9 is isolated. The to the gate terminal G and the area 12 adjacent part of the area 6 forms the inner drain of the semiconductor device and the drain of the CMOS transistor 13 , The area 6 forms the drift path or drain extension of the semiconductor device.

Das Gebiet 6 kann leicht retrograd dotiert sein, das heißt, dass die Dotierstärke mit zunehmender Tiefe innerhalb des Gebietes 6 zunimmt. Das Gebiet 6 kann höher als das Gebiet 2 dotiert sein und sich auch bis innerhalb des Gebietes 2 erstrecken. Insbesondere ist es auch möglich, dass sich das Gebiet 6 lateral bis über das Gebiet 2 hinaus erstreckt, das heißt, dass es sich lateral durchgehend von einer Seite des Gebietes 2 bis zur anderen Seite des Gebietes 2 jeweils in das Substrat 1 hinein erstreckt.The area 6 can be easily doped retrograde, that is, the doping intensity increases with depth within the area 6 increases. The area 6 can be higher than the area 2 be endowed and also up within the area 2 extend. In particular, it is also possible that the Ge Biet 6 lateral to across the area 2 extends, that is, it is laterally continuous from one side of the area 2 to the other side of the area 2 each extending into the substrate 1 inside.

Das Gebiet 6 erstreckt sich vertikal bis in eine Tiefe d6, wobei d6 kleiner als d21 ist. Damit befindet sich ein Bereich 14 zwischen der Unterkante des Gebietes 6 und der Oberkante des vergrabenen Gebietes 20. Der Bereich 14 ist vom Substrat-Leitungstyp und mit dem Substrat 1 elektrisch leitend verbunden. Er kann ein Teil des Substrates 1 sein, kann aber auch speziell dotiert sein.The area 6 extends vertically to a depth d6, where d6 is less than d21. This is an area 14 between the lower edge of the area 6 and the top of the buried territory 20 , The area 14 is of the substrate conduction type and with the substrate 1 electrically connected. He can be part of the substrate 1 can be, but can also be specially doped.

Typische Dotierungen und Tiefen sind:

  • – für das Gebiet 3, 4 bzw. 5: d3/d4/d5 = 0,1 ... 0,5 μm, Ndot3/Ndot4/Ndot5 = 5·1019 ... 5·1021 cm–3,
  • – für das vergrabene Gebiet 20: d21 = 1 ... 1,8 μm, Ndot11/Ndot2 < Ndot20 < Ndot3/Ndot4/Ndot5.
  • – für das Gebiet 6: d6 = 0,5 ... 1 μm, Ndot11/Ndot2 < Ndot6 < Ndot3/Ndot4/Ndot5.
Typical dopants and depths are:
  • - for the area 3 . 4 respectively. 5 : d3 / d4 / d5 = 0.1 ... 0.5 μm, Ndot3 / Ndot4 / Ndot5 = 5 × 10 19 ... 5 × 10 21 cm -3 ,
  • - for the buried territory 20 : d21 = 1 ... 1.8 μm, Ndot11 / Ndot2 <Ndot20 <Ndot3 / Ndot4 / Ndot5.
  • - for the area 6 : d6 = 0.5 ... 1 μm, Ndot11 / Ndot2 <Ndot6 <Ndot3 / Ndot4 / Ndot5.

Benachbarte Halbleiterbauteile bzw. benachbarte CMOS-Transistoren, beispielsweise innerhalb des Gebietes 11, sind voneinander elektrisch isoliert. Die Isolation kann durch eine gewöhnlich genutzte Shallow Trench Isolation (STI) realisiert werden, die sich von der Oberfläche 10 aus in das Gebiet 11 erstreckt. Dabei ist die Tiefe der Isolation größer als d3 und d4. Die Isolation befindet sich lateral auf der dem Bereich 12 gegenüberliegenden Seite des Gebietes 3. Sie kann zwischen dem Gebiet 3 und dem Gebiet 4 angeordnet sein, wobei die Gebiete 3 und 4 beide elektrisch mit dem Source-Kontakt S verbunden sind. Die Isolation kann aber auch neben den nebeneinander angeordneten Gebieten 3 und 4 angeordnet sein. Damit wird das n+-Source-Gebiet 3 von anderen n+-Gebieten innerhalb der p-Logik-Wanne 11 isoliert.Adjacent semiconductor devices or adjacent CMOS transistors, for example within the area 11 , are electrically isolated from each other. The insulation can be realized by a commonly used shallow trench isolation (STI), which differs from the surface 10 out into the area 11 extends. The depth of isolation is greater than d3 and d4. The insulation is located laterally on the area 12 opposite side of the area 3 , She can between the area 3 and the area 4 be arranged, the areas 3 and 4 both are electrically connected to the source contact S. But the isolation can also be next to the adjacent areas 3 and 4 be arranged. This will be the n + source area 3 from other n + areas within the p-logic well 11 isolated.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist innerhalb des Gebietes 6 ein Isolationsgraben 91 eingebracht. Der Isolationsgraben 91 kann wie eine gewöhnliche Shallow Trench Isola tion ausgebildet sein. Er erstreckt sich bis zu einer Tiefe d91 von der Oberfläche 10 aus, wobei d91 kleiner als d6 ist. In einer Ebene, die senkrecht zur Bildebene der 1 durch den Isolationsgraben 91 verläuft, erstreckt sich der Isolationsgraben 91 über das Gebiet 6 hinaus. Mit anderen Worten: In einer solchen Ebene berührt das Gebiet 6 die Oberfläche 10 nicht.In the in 1 illustrated embodiment is within the area 6 an isolation ditch 91 brought in. The isolation trench 91 can be designed like an ordinary shallow trench Isola tion. It extends to a depth d91 from the surface 10 from, where d91 is smaller than d6. In a plane perpendicular to the image plane of the 1 through the isolation trench 91 runs, the isolation trench extends 91 over the area 6 out. In other words, in such a plane touches the area 6 the surface 10 Not.

Die Isolation in der Wanne 11 kann insbesondere auch einen Rahmen um das gesamte Halbleiterbauteil oder um den CMOS-Transistor 13 bilden. In letztem Fall kann die Isolation in der Wanne 11 am Randabschluß des Bauelementes in den Isolationsgraben 91 übergehen.The isolation in the tub 11 in particular, a frame around the entire semiconductor device or to the CMOS transistor 13 form. In the latter case, the insulation in the tub 11 at the edge termination of the device in the isolation trench 91 pass.

Die dielektrische Schicht 9 reicht unterhalb des Gate-Anschlusses G bis an den Isolationsgraben 91 heran, während der Gate-Anschluss sich bis oberhalb des Isolationsgrabens 91 erstreckt. Dadurch werden Feldstärkespitzen an den Eckpunkten des Isolationsgrabens 91 (bspw. an der Grenze des Isolationsgrabens 6 zur dielektrischen Schicht 9 und an der Ecke des Isolationsgrabens im Gebiet 6) vermieden, was von Vorteil für die Spannungsfestigkeit des Bauelementes ist. Die Länge L des den Isolationsgraben 91 überlappenden Teils des Gate-Anschlusses G ist damit ein geometrischer Parameter des Bauteils, der Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften des Bauteils hat.The dielectric layer 9 extends below the gate G to the isolation trench 91 approach, while the gate connection up to above the isolation trench 91 extends. This causes field strength peaks at the vertices of the isolation trench 91 (For example, at the border of the isolation trench 6 to the dielectric layer 9 and at the corner of the isolation trench in the area 6 ), which is advantageous for the dielectric strength of the device. The length L of the isolation trench 91 overlapping part of the gate terminal G is thus a geometric parameter of the component, which has effects on the electrical properties of the component.

Zwischen dem Isolationsgraben 91 und dem Drain-Anschluss D kann eine dicke dielektrische Schicht 15 auf der Oberfläche 10 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt. Der Gate-Anschluss G kann auch die Schicht 15 zum Teil überlappen, wobei eine ausreichende elektrische Isolation zum Drain-Anschluss D gewährleistet sein muss. Auch damit kann die Feldstärkeverteilung im Bereich 6 positiv beeinflusst werden.Between the isolation ditch 91 and the drain terminal D may be a thick dielectric layer 15 on the surface 10 be arranged as in 1 shown. The gate terminal G may also be the layer 15 overlap in part, with a sufficient electrical isolation to the drain terminal D must be guaranteed. Also with it can the field strength distribution in the range 6 positively influenced.

Auch zwischen dem Gate-Anschluss G und dem Source-Anschluss S sowie auf den Bereichen der Oberfläche 10 des Substrates, die sich links neben dem Source-Anschluss S und rechts neben dem Drain-Anschluss D befinden, kann eine dielektrische Schicht, beispielsweise die dielektrische Schicht 9 oder die dielektrische Schicht 15, angeordnet sein, wie in 1 gezeigt.Also between the gate terminal G and the source terminal S and on the areas of the surface 10 of the substrate located to the left of the source terminal S and to the right of the drain terminal D may be a dielectric layer, for example, the dielectric layer 9 or the dielectric layer 15 be arranged as in 1 shown.

Desweiteren kann das Gebiet 5 auf seiner gesamten Tiefe an den Isolationsgraben 91 angrenzen, wie in 1 dargestellt. Dies ist bezüglich der Verteilung der Feldstärkelinien an der Grenzfläche des Gebietes 5 zum Gebiet 2 oder Gebiet 6 von Vorteil. Desweiteren kann sich das Gebiet 2 lateral bis unterhalb des Isolationsgrabens 91 erstrecken. Mit anderen Worten: Der Isolationsgraben 91 kann sich lateral bis in das Gebiet 2 erstrecken. Dies ist vor allem für Bauteile, bei denen ein ESD-Fall (Electro-static discharge) auftreten kann, von Vorteil.Furthermore, the area can 5 on its entire depth to the isolation trench 91 adjoin, as in 1 shown. This is with respect to the distribution of field strength lines at the interface of the area 5 to the area 2 or area 6 advantageous. Furthermore, the area can be 2 lateral to below the isolation trench 91 extend. In other words: the isolation trench 91 can become lateral to the area 2 extend. This is particularly advantageous for components in which an electrostatic static discharge (ESD) case may occur.

Spiegelsymmetrisch können weitere Bauteile in den Gebieten 11 und 2 ausgebildet werden (nicht gezeigt). Das heißt: links neben den Gebieten 3 und 4 können sich, getrennt durch eine vorstehend beschriebene Isolation, weitere Gebiete 3 und 4 eines anderen Halbleiter-Bauteils befinden, während beispielsweise das Gebiet 5 auch als Gebiet 5 für ein anderes Halbleiter-Bauteil, das sich rechts des dargestellten Bauteils befindet (nicht dargestellt), dienen kann. Desweiteren ist es möglich, dass durch die spiegelsymmetrische Fortsetzung der dargestellten Struktur das Halbleiter-Bauteil vergrößert wird, um vorgegebene elektrische Parameter zu erreichen.Mirror-symmetric can further components in the areas 11 and 2 be formed (not shown). That is: left to the areas 3 and 4 may, separated by an isolation described above, other areas 3 and 4 another semiconductor device while, for example, the area 5 also as an area 5 for another semiconductor device located to the right of the illustrated device (not shown). Furthermore, it is possible that the mirror-symmetrical continuation of the illustrated structure, the semiconductor device is increased in order to achieve predetermined electrical parameters.

Im folgenden soll die Funktionsweise des Halbleiterbauteils und die Bedeutung der halbleitenden Gebiete näher erläutert werden.The following is the operation of the Semiconductor device and the importance of the semiconducting regions are explained in more detail.

Das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil kann als eine Zusammenschaltung eines CMOS-Transistors 13 und eines JFETs aufgefasst werden. Der CMOS-Transistor 13 wird gebildet vom Gebiet 3, das den Source-Bereich des MOS-Transistors bildet, vom Gebiet 12, das den Kanal-Bereich des MOS-Transistors unterhalb des Gate-Anschlusses G bildet, dem Gate-Anschluss G, der über die dielektrische Schicht 9 mit dem Gebiet 12 elektrisch verbunden ist, und dem an das Gebiet 12 angrenzenden Teil des Gebietes 6, der den Drain-Anschluss des MOS-Transistors bzw. den inneren Drain-Anschluss des Halbleiterbauteils bildet.The semiconductor device according to the invention can be considered as an interconnection of a CMOS transistor 13 and a JFET. The CMOS transistor 13 is made of the area 3 , which forms the source region of the MOS transistor, from the region 12 , which forms the channel region of the MOS transistor below the gate terminal G, the gate terminal G, via the dielectric layer 9 with the area 12 electrically connected, and that to the area 12 adjacent part of the area 6 which forms the drain terminal of the MOS transistor and the inner drain terminal of the semiconductor device.

Der JFET wird gebildet vom Gebiet 5, das den Drain-Anschluss des JFETs bildet, vom Gebiet 6, das als Kanal-Bereich des JFETs wirkt, vom Substratbereich 14, der als Gate des JFETs wirkt, und vom an das Gebiet 12 angrenzenden Teil des Gebietes 6, das als Source-Bereich des JFETs wirkt.The JFET is made up of area 5 , which forms the drain terminal of the JFET, from the area 6 acting as the channel region of the JFET from the substrate region 14 , which acts as the gate of the JFET, and from the area 12 adjacent part of the area 6 which acts as the source region of the JFET.

Bei ausgeschaltetem MOS-Transistor 13 fliesst kein Strom über den Kanal 12. Ist die Spannung zwischen innerem Drain-Anschluss und dem Substrat größer als die Schwellspannung des JFETs, so ist der pn-Übergang zum Kanal in Sperrrichtung vorgespannt, und eine Sperrschicht dehnt sich in den Kanal aus. Das heisst, das Gebiet 6 wird vom Bereich 14 aus verarmt. Damit bildet sich aufgrund der Verarmung und der inhomogenen Ladungsträgerverteilung innerhalb des Gebietes 6 ein inneres Feld, das dem äußeren Feld entgegengesetzt ist und zu einem Spannungsabfall über dem Gebiet 6 führt. Damit kann selbst bei hohen Spannungen am äußeren Drain-Anschluss D eine Feldstärke am inneren Drain-Anschluss erreicht werden, die unterhalb der Durchbruchsfeldstärke der dielektrischen Schicht 9, das heisst des Gateoxides des MOS-Transistors 13, liegt.With the MOS transistor switched off 13 no electricity flows over the channel 12 , If the voltage between the inner drain and the substrate is greater than the threshold voltage of the JFET, then the pn junction to the channel is reverse biased and a barrier layer expands into the channel. That is, the area 6 is from the area 14 out of poverty. This forms due to the depletion and the inhomogeneous charge carrier distribution within the area 6 an inner field opposite to the outer field and a voltage drop across the area 6 leads. Thus, even at high voltages at the outer drain terminal D, a field strength at the inner drain terminal can be achieved, which is below the breakdown field strength of the dielectric layer 9 that is, the gate oxide of the MOS transistor 13 , lies.

Der im Gebiet 6 eingebrachte Isolationsgraben 91 hat mehrere Effekte. Zum einen verlängert er die Driftstrecke innerhalb des Gebietes 6 zwischen dem Gebiet 5 und dem Gebiet 12, indem die Driftstrecke von einer lateralen in eine gemischte Driftstrecke, die sowohl laterale als auch vertikale Anteile (durch die retrograde Dotierung des Gebietes 6) besitzt, umgewandelt wird. Da der Gate-Anschluss G den Isolationsgraben überlappt, können Feldstärkespitzen innerhalb des Gebietes 6 beispielsweise an Ecken des Isolationsgrabens und an der Grenzfläche zur dielektrischen Schicht vermindert werden. Desweiteren kann die Dotierung des Gebietes 6 durch den kleineren Querschnitt des Gebietes 6 erhöht werden, ohne die notwendige Verarmung zu gefährden. Diese Effekte führen zu einer möglichen Verringerung der lateralen Abmessung des Gebietes 6 und damit zu einer möglichen weiteren Reduzierung des lateralen Platzbedarfes des Halbleiterbauelementes. Weiterhin führt eine Erhöhung der Dotierung des Gebietes 6 zu einer gewünschten Verringerung des Widerstandes Ron.The one in the area 6 introduced isolation trench 91 has several effects. First, it extends the drift path within the area 6 between the area 5 and the area 12 by dividing the drift distance from a lateral into a mixed drift path containing both lateral and vertical proportions (due to the retrograde doping of the area 6 ), is converted. Since the gate terminal G overlaps the isolation trench, field strength spikes within the area can occur 6 For example, be reduced at corners of the isolation trench and at the interface with the dielectric layer. Furthermore, the doping of the area 6 through the smaller cross section of the area 6 be increased without endangering the necessary impoverishment. These effects lead to a possible reduction in the lateral dimension of the area 6 and thus to a possible further reduction of the lateral space requirement of the semiconductor component. Furthermore, an increase in the doping of the area 6 to a desired reduction in resistance R on .

Das vergrabene Gebiet 20, das sich unterhalb des Gebietes 6 erstreckt und auf dem selben Potential wie der äußere Drain-Anschluss liegt, wirkt als Feldplatte bezüglich des Gebietes 6. Das heisst, es beeinflusst die Verteilung der Feldlinien innerhalb des Gebietes 6 derart, dass keine Feldstärkespitzen, die zu einem Durchbruch des Gateoxides des MOS-Transistors 13 oder der Sperrschicht führen könnten, auftreten. Im Gegensatz zu konventionellen Feldplatten wird das Gebiet 6 abhängig von den angelegten äußeren Spannungen teilweise verarmt. Dadurch wird die Feldplattenwirkung spannungsabhängig und abhängig von der Dotierung des Gebietes 6 und angrenzender Schichten in einer gewünschten Weise verbessert.The buried territory 20 located below the area 6 extends and is at the same potential as the outer drain terminal acts as a field plate with respect to the area 6 , That is, it affects the distribution of field lines within the area 6 such that no field strength peaks, resulting in a breakdown of the gate oxide of the MOS transistor 13 or the barrier layer could occur. Unlike conventional field plates, the area becomes 6 partially depleted depending on the applied external voltages. As a result, the field plate effect is voltage-dependent and dependent on the doping of the area 6 and adjacent layers in a desired manner.

Bei eingeschaltetem MOS-Transistor 13 sinkt die Spannung zwischen innerem Drain-Anschluss und dem Substrat unter die Schwellspannung des JFETs. Damit wird das Gebiet 6 leitend, wobei sich die mögliche höhere Dotierung des Gebietes 6 positiv auswirkt.When the MOS transistor is switched on 13 the voltage between the inner drain and the substrate drops below the threshold voltage of the JFET. This will be the area 6 conductive, with the possible higher doping of the area 6 positively affects.

Sowohl in eingeschaltetem als auch in ausgeschaltetem Zustand des MOS-Transistors 13 fliesst kein Nutzstrom über das Gebiet 20, sondern ausschließlich über das Gebiet 6.Both in the switched on and in the off state of the MOS transistor 13 there is no net flow over the area 20 but exclusively over the area 6 ,

Das vergrabene Gebiet 20 ist auch als Triele-Well-Isolation für andere Bauelemente nutzbar, beispielsweise für High-Side-Anwendungen, bei denen alle Anschlüsse S, G und D ein anderes Potential haben als das des Substrates. Dies ist zum Beispiel für ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauteil mit invers dotierten halbleitenden Gebieten, das heißt für einen pMOS, notwendig.The buried territory 20 is also useful as a triel well isolation for other devices, for example for high-side applications where all terminals S, G and D have a different potential than that of the substrate. This is necessary, for example, for a semiconductor component according to the invention having inversely doped semiconducting regions, that is to say for a pMOS.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils. Der prinzipielle Aufbau des Halbleiterbauteils bezüglich des Substrates, der Gebiete 11, 2, 20, 3 und 4 sowie der Isolation zwischen benachbarten Bauteilen, der Anschlüsse S, G und D und der dielektrischen Schicht 9 entspricht dem der ersten Ausführungsform. 2 shows a second embodiment of the semiconductor device according to the invention. The basic structure of the semiconductor device with respect to the substrate, the areas 11 . 2 . 20 . 3 and 4 and the insulation between adjacent components, the S, G and D terminals, and the dielectric layer 9 corresponds to the first embodiment.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsform befindet sich das hochdotierte n+-Gebiet 5 ausschliesslich innerhalb des Gebietes 2. Weiterhin ist das niedrig dotierte n-Gebiet 6, die Drain-Extension oder Driftstrecke des Halbleiterbauteils, als vergrabenes Gebiet ausgeführt. Das heisst, die Oberkante 60 des Gebietes 6 befindet sich in einer Tiefe d60 von der Oberfläche 10 des Substrates. Das Gebiet 6 ist von der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem Gebiet 11 beabstandet und elektrisch leitend mit dem Gebiet 5 über das Gebiet 2 verbunden.In contrast to the first embodiment, the highly doped n + region is located 5 exclusively within the area 2 , Furthermore, the low-doped n-type region 6 , the drain extension or drift path of the semiconductor device, designed as a buried region. That is, the top edge 60 of the area 6 is located at a depth d60 from the surface 10 of the substrate. The area 6 is from the interface between the substrate and that area 11 spaced and electrically conductive with the area 5 over the area 2 connected.

Zwischen der Oberfläche 10 und der Oberkante 60 des Gebietes 6 befindet sich ein dotiertes p-Gebiet 7, das mit dem Substrat elektrisch leitend verbunden ist. Insbesondere kann das Gebiet 7 ein speziell eingebrachtes dotiertes Gebiet oder Teil eines speziell hergestellten Substrates sein.Between the surface 10 and the top edge 60 of the area 6 there is a doped p-region 7 which is electrically connected to the substrate. In particular, the area can 7 a specially introduced doped region or part of a specially prepared substrate.

Der innere Drain-Anschluss des Halbleiterbauteils ist in der in 2 dargestellten Ausführungsform durch ein hochdotiertes n+-Gebiet 8 realisiert, das sich innerhalb des Gebietes 7 befindet. Es erstreckt sich lateral bis unterhalb des Gate-Anschlusses G, von dem es durch die dielektrische Schicht 9 isoliert ist. Das Gebiet 8 ist vom Gebiet 2 beabstandet und erstreckt sich vertikal bis in eine Tiefe d8 von der Oberfläche 10. Dabei ist d8 kleiner als d60, so dass sich, in der in 2 dargestellten Schnittebene, zwischen dem Gebiet 8 und der Oberkante 60 des Gebietes 6 ein Teil des Gebietes 7 befindet. In einer anderen Schnittebene ist das Gebiet 8 elektrisch leitend mit dem Gebiet 6 verbunden.The inner drain terminal of the semiconductor device is in the in 2 illustrated embodiment by a highly doped n + region 8th realized within the territory 7 located. It extends laterally to below the gate terminal G, from which it passes through the dielectric layer 9 is isolated. The area 8th is from the area 2 spaced and extends vertically to a depth d8 from the surface 10 , Here, d8 is smaller than d60, so that, in the in 2 section shown between the area 8th and the top edge 60 of the area 6 a part of the area 7 located. In another section plane is the area 8th electrically conductive to the area 6 connected.

Die Tiefe d60 sowie die lateralen Abmessungen des Gebietes 6 und dessen Dotierung sind dabei an die Parameter des Halbleiterbauteils und/oder die Herstellungsbedingungen anpassbar und frei wählbar, während die Dotierung, die Tiefe d8 und die lateralen Abmessungen des Gebietes 8 durch die CMOS-Basistechnologie vorgegeben sind.The depth d60 as well as the lateral dimensions of the area 6 and its doping are adaptable to the parameters of the semiconductor device and / or the manufacturing conditions and freely selectable, while the doping, the depth d8 and the lateral dimensions of the area 8th are predetermined by the CMOS basic technology.

Typische Dotierungen und Tiefen sind:

  • – für das Gebiet 8: d8 = 0,1 ... 0,5 μm, Ndot8 = 5·1019 ... 5.1021 cm–3,
  • – für das vergrabene Gebiet 6: d60 = 0,5 ... 1,2 μm, Ndot11/Ndot2 < Ndot6 < Ndot8/Ndot5.
Typical dopants and depths are:
  • - for the area 8th : d8 = 0.1 ... 0.5 μm, Ndot8 = 5 × 10 19 ... 5 . 10 21 cm -3 ,
  • - for the buried territory 6 : d60 = 0.5 ... 1.2 μm, Ndot11 / Ndot2 <Ndot6 <Ndot8 / Ndot5.

Die Oberfläche 10 des Halbleiterbauteils kann zwischen dem Gate-Anschluss G und dem Drain-Anschluss D durch die dielektri sche Schicht 9 oder eine andere dielektrische Schicht passiviert sein. In einer über einem entsprechend dicken Dielektrikum angeordneten Metall-Ebene kann sich eine mit dem Gate-Anschluss G elektrisch leitend verbundene metallische Schicht (Feldplatte) befinden, die, ähnlich wie der überlappende Gate-Anschluss G in 1, die Feldstärkeverteilung in den Gebieten 7 und 6 positiv beeinflusst.The surface 10 of the semiconductor device may be between the gate terminal G and the drain terminal D through the dielectric layer 9 or another dielectric layer passivated. In a metal layer arranged above a correspondingly thick dielectric, there may be a metallic layer (field plate) which is electrically conductively connected to the gate terminal G and, similar to the overlapping gate terminal G in FIG 1 , the field strength distribution in the areas 7 and 6 positively influenced.

Unterhalb des Gebietes 6 ist ein n-Gebiet 20 angeordnet, das elektrisch leitend mit dem Gebiet 2 bzw. 5 verbunden ist. Es ist vom Gebiet 6 durch ein p-Gebiet 14 beabstandet, das elektrisch leitend mit dem Substrat 1 verbunden ist. Das Gebiet 14 kann Teil des Substrates 1 sein, kann aber auch ein speziell dotiertes Gebiet sein.Below the area 6 is an n-area 20 arranged, which is electrically conductive to the area 2 respectively. 5 connected is. It is from the area 6 through a p-region 14 spaced, the electrically conductive with the substrate 1 connected is. The area 14 can be part of the substrate 1 But it can also be a specially endowed area.

Zum Vermeiden von Durchbrüchen des Bauelementes an der Oberfläche 10, können laterale Superjunctions zwischen den Gebieten 2 und 8 angeordnet werden. Beispielsweise können ineinandergreifende Kammstrukturen aus hochdotierten n- und p-Gebieten (z.B. Gebiete 8 und 7) in einer Richtung senkrecht zur dargestellten Schnittebene ausgebildet werden, wie in 3 dargestellt.To avoid breakthroughs of the device on the surface 10 , lateral superjunctions between the areas 2 and 8th to be ordered. For example, interdigitated comb structures from highly doped n and p regions (eg, regions 8th and 7 ) are formed in a direction perpendicular to the illustrated sectional plane as in 3 shown.

3 ist eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil der 2 zwischen den Linien A und B. Zur besseren Darstellung der lateralen Superjunctions wurde die auf der Oberfläche 10 des Halbleiterbauteils angeordnete dielektrische Schicht 9 nicht dargestellt. Desweiteren sind auch die sich unterhalb der Gebiete 8, 7 und 2 befindlichen Gebiete (6, 14, 20 und 1) nicht dargestellt. Wie in 3 gezeigt, ist das Gebiet 8 lateral in Form einer Kammstruktur ausgebildet, wobei die Bereiche 8' vom Gebiet 2 beabstandet sind. Zwischen den einzelnen Bereichen 8' befinden sich jeweils Bereiche des Gebietes 7. Die daraus resultierende Struktur aus mehreren pn- Übergängen verringert die Gefahr eines elektrischen Durchbruchs des Halbleiterbauteils an der Oberfläche 10. 3 is a plan view of the semiconductor device according to the invention the 2 between the lines A and B. For a better representation of the lateral superjunctions was the on the surface 10 the dielectric member disposed dielectric layer 9 not shown. Furthermore, they are also below the areas 8th . 7 and 2 located areas ( 6 . 14 . 20 and 1 ) not shown. As in 3 shown is the area 8th formed laterally in the form of a comb structure, wherein the areas 8th' from the area 2 are spaced. Between the individual areas 8th' are each areas of the area 7 , The resulting structure of several pn junctions reduces the risk of electrical breakdown of the semiconductor device on the surface 10 ,

Im folgenden soll die Wirkungsweise der einzelnen Gebiete in der zweiten Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, erläutert werden. Bei ausgeschaltetem MOS-Transitor 13, der durch die Gebiete 3, 8, 12 und den Gate-Anschluss G und die dielektrische Schicht 9 gebildet wird, wird das Gebiet 6 vom Gebiet 14 und Gebiet 7 aus verarmt. Damit fällt über dem Gebiet 6 eine Spannung ab, so dass am inneren Drain-Anschluss, dem Gebiet 8, nur eine Spannung anliegt, die unter der Durchbruchspannung der dielektrischen Schicht 9 liegt. Das unter dem Gebiet 6 angeordnete Gebiet 20 wirkt wieder als Feldplatte und führt zu einer Verbesserung der Feldstärkeverteilung innerhalb des Gebietes 6, so dass das Gebiet 6 gleichmäßiger verarmt wird und die Spannungsfestigkeit erhöht wird. Damit ist eine höhere Dotierung des Gebietes 6 möglich, die sich bei eingeschaltetem MOS-Transistor 13 positiv auf den Widerstand des Gebietes 6 auswirkt.In the following, the operation of the individual regions in the second embodiment, as in 2 illustrated, are explained. When the MOS transistor is switched off 13 passing through the territories 3 . 8th . 12 and the gate terminal G and the dielectric layer 9 is formed, the area becomes 6 from the area 14 and area 7 out of poverty. This falls over the area 6 from a voltage, so that at the inner drain connection, the area 8th , only a voltage that is below the breakdown voltage of the dielectric layer 9 lies. That under the area 6 arranged area 20 acts again as a field plate and leads to an improvement in the field strength distribution within the area 6 so the area 6 is depleted more uniformly and the dielectric strength is increased. This is a higher doping of the area 6 possible, which occurs when the MOS transistor is turned on 13 positive for the resistance of the area 6 effect.

Bei eingeschaltetem Transistor 13 fliesst über das Gebiet 6 ein Strom vom Gebiet 5 zum Gebiet 8. Das Gebiet 20 ist nicht am Stromfluss beteiligt.When the transistor is switched on 13 flows over the area 6 a stream from the area 5 to the area 8th , The area 20 is not involved in the flow of electricity.

Desweiteren ist es, wie in 4 gezeigt, möglich, durch Einbringen weiterer vergrabener Gebiete 20' unterhalb des Gebietes 6, die durch entsprechend dotierte Gebiete 14' des anderen Leitungstyps voneinander beabstandet sind, eine vertikale Superjunction zu formen. Damit kann die Dotierstärke (Dotierstoffkonzentration) des Gebietes 6 weiter erhöht werden. Dabei sind die Gebiete 20' elektrisch leitend mit dem fünften halbleitenden Gebiet 5 verbunden. In der in 4 dargestellten Ausführungsform wird dies durch das zweite halbleitende Gebiet 2 realisiert. Die Gebiete 14' sind elektrisch leitend mit dem Substrat 1 verbunden. In 4 sind nur jeweils ein Gebiet 20' und ein Gebiet 14' dargestellt, es können aber auch mehrere Gebiete 20' und 14' untereinander alternierend angeordnet sein.Furthermore, it is, as in 4 shown possible by introducing more buried areas 20 ' below the area 6 , by appropriately doped areas 14 ' of the other type of line are spaced apart to form a vertical superjunction. Thus, the doping strength (dopant concentration) of the area 6 be further increased. Here are the areas 20 ' electrically conductive with the fifth semiconducting region 5 connected. In the in 4 illustrated Ausfüh This is achieved by the second semiconducting area 2 realized. The areas 14 ' are electrically conductive to the substrate 1 connected. In 4 are only one area each 20 ' and an area 14 ' shown, but it can also be several areas 20 ' and 14 ' be arranged alternately with each other.

Die Anordnung weiterer Gebiete 20' und 14' unterhalb des vergrabenen Gebietes 20 ist ebenso für die in 2 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils möglich.The arrangement of other areas 20 ' and 14 ' below the buried territory 20 is also for the in 2 illustrated embodiment of the semiconductor device according to the invention possible.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils kann mit bekannten Prozessen, wie beispielsweise Implantation, Schichtabscheidung, Lithographie und Ätzen, erfolgen. Insbesondere ist eine Integration der Herstellung des Halbleiterbauteils in bekannte CMOS-Basistechnologien möglich.The Production of the semiconductor device according to the invention can with known processes, such as implantation, layer deposition, Lithography and etching, respectively. In particular, an integration of the production of the Semiconductor device in known CMOS basic technologies possible.

Halbleiter-BauteilSemiconductor component
11
Substrat (1. Leitungstyp)substratum (1st conductivity type)
1010
Oberfläche des SubstratesSurface of the substrate
1111
erstes halbleitendes Gebiet (1. Leitungstyp)first Semiconducting region (1st conductivity type)
1212
Bereich des ersten halbleitenden GebietesArea of the first semiconducting area
1313
MOS-TransistorMOS transistor
1414
Bereich des SubstratesArea of the substrate
14'14 '
vergrabenes halbleitendes Gebiet vom 1. Leitungstypburied Semiconducting region of the 1st conductivity type
1515
dielektrische Schichtdielectric layer
111111
erster lateraler Bereichfirst lateral area
112112
zweiter lateraler Bereichsecond lateral area
113113
dritter lateraler Bereichthird lateral area
22
zweites halbleitendes Gebiet (2. Leitungstyp)second Semiconducting region (2nd conductivity type)
2020
vergrabenes halbleitendes Gebiet (2. Leitungstyp)buried Semiconducting region (2nd conductivity type)
20'20 '
weiteres vergrabenes halbleitendes Gebiet vom 2. Leiadditional buried semiconducting area of the 2nd Lei
tungstypprocessing type
2121
Oberkante des vergrabenen halbleitenden Gebietestop edge of the buried semiconducting area
33
drittes halbleitendes Gebiet (2. Leitungstyp)third Semiconducting region (2nd conductivity type)
44
viertes halbleitendes Gebiet (1. Leitungstyp)fourth Semiconducting region (1st conductivity type)
55
fünftes halbleitendes Gebiet (2. Leitungstyp)fifth semiconducting Area (2nd line type)
66
sechstes halbleitendes Gebiet (2. Leitungstyp)sixth Semiconducting region (2nd conductivity type)
6060
Oberkante des sechsten halbleitenden Gebietestop edge of the sixth semiconducting area
77
siebtes halbleitendes Gebiet (1. Leitungstyp)seventh Semiconducting region (1st conductivity type)
88th
achtes halbleitendes Gebiet (2. Leitungstyp)eighth Semiconducting region (2nd conductivity type)
99
dielektrische Schicht (Gatedielektrikum)dielectric Layer (gate dielectric)
9191
Shallow Trench IsolationShallow Trench isolation
9292
IsolationssgrabenIsolationssgraben
DD
Drain-AnschlussDrain
GG
Gate-AnschlussGate terminal
SS
Source-AnschlussSource terminal
LL
Länge des überlappenden Teils des Gate-AnschlussesLength of the overlapping part of the gate terminal

Claims (13)

Halbleiterbauteil mit einem MOS-Transistor mit einem Source-(S), einem Drain-(D) und einem Gate-Anschluss (G), umfassend: – ein halbleitendes Substrat (1) eines ersten Leitungstyps mit einer Oberfläche (10), – ein erstes halbleitendes Gebiet (11) vom ersten Leitungstyp, dessen Dotierung höher als die des Substrates (1) ist, wobei das erste halbleitende Gebiet (11) in einem ersten lateralen Bereich (111) des Substrates ausgebildet ist, – ein drittes halbleitendes Gebiet (3) von einem zweiten Leitungstyp, wobei der zweite Leitungstyp dem ersten Leitungstyp entgegengesetzt ist, wobei sich das dritte halbleitende Gebiet (3) innerhalb des ersten halbleitenden Gebietes (11) erstreckt und mit dem Source-Anschluss (S) elektrisch leitend verbunden ist, wobei das dritte halbleitende Gebiet (3) lateral von der Grenzfläche zwischen Substrat (1) und erstem halbleitenden Gebiet (11) beabstandet ist und lateral an den Gate-Anschluss (G) angrenzt, wobei es vom Gate-Anschluss (G) durch eine dielektrische Schicht (9) isoliert ist, – ein viertes halbleitendes Gebiet (4) vom ersten Leitungstyp, das sich innerhalb des ersten halbleitenden Gebietes (11) erstreckt und mit dem Source-Anschluss (S) elektrisch leitend verbunden ist, – ein fünftes halbleitendes Gebiet (5) vom zweiten Leitungstyp, das beabstandet von der Grenzfläche zwischen dem ersten halbleitenden Gebiet (11) und dem Substrat (1) angeordnet ist und das mit dem Drain-Anschluss (D) elektrisch leitend verbunden ist, – ein Kanal (12) innerhalb des ersten halbleitenden Gebietes (11), der sich lateral zwischen dem dritten halbleitenden Gebiet (3) und der Grenzfläche zwischen dem Substrat (1) und dem ersten halbleitenden Gebiet (11) erstreckt und elektrisch durch die dielekrische Schicht (9) vom Gate-Anschluss (G) iso liert ist und über eine am Gate-Anschluss (G) anliegende Spannung gesteuert werden kann, wobei der Kanal (12) lateral zwischen dem dritten und fünften halbleitendem Gebiet (3, 5) angeordnet ist, – ein sechstes halbleitendes Gebiet (6) vom zweiten Leitungstyp, das lateral zwischen dem fünften halbleitenden Gebiet (5) und dem Kanal (12) angeordnet ist, elektrisch leitend mit dem fünften halbleitenden Gebiet (5) verbunden ist und sich vertikal bis in eine sechste Tiefe d6 erstreckt, wobei das sechste halbleitende Gebiet (6) vom Gate-Anschluss (G) durch die dielektrische Schicht (9) isoliert ist, und – ein vergrabenes halbleitendes Gebiet (20) vom zweiten Leitungstyp, dessen Oberkante (21) sich in einer Tiefe d21 von der Oberfläche (10) des Substrates befindet und das elektrisch leitend mit dem fünften halbleitenden Gebiet (5) verbunden ist, wobei d21 größer als d6 ist und sich das vergrabene Gebiet (20) zumindest teilweise unterhalb des sechsten halbleitenden Gebietes (6) befindet.Semiconductor device comprising a MOS transistor having a source (S), a drain (D) and a gate (G), comprising: - a semiconducting substrate ( 1 ) of a first conductivity type with a surface ( 10 ), - a first semiconducting area ( 11 ) of the first conductivity type whose doping is higher than that of the substrate ( 1 ), the first semiconducting area ( 11 ) in a first lateral area ( 111 ) of the substrate, - a third semiconducting region ( 3 ) of a second conductivity type, the second conductivity type being opposite to the first conductivity type, the third semiconductive region ( 3 ) within the first semiconducting area ( 11 ) and is electrically conductively connected to the source terminal (S), the third semiconducting area ( 3 ) laterally of the interface between substrate ( 1 ) and the first semiconducting area ( 11 ) and laterally adjacent to the gate terminal (G), passing through a dielectric layer (G) from the gate terminal (G). 9 ), - a fourth semiconducting area ( 4 ) of the first conductivity type located within the first semiconducting region ( 11 ) and is electrically connected to the source terminal (S), - a fifth semiconducting area ( 5 ) of the second conductivity type spaced from the interface between the first semiconducting region ( 11 ) and the substrate ( 1 ) is arranged and which is electrically conductively connected to the drain terminal (D), - a channel ( 12 ) within the first semiconducting area ( 11 ) extending laterally between the third semiconducting region ( 3 ) and the interface between the substrate ( 1 ) and the first semiconducting area ( 11 ) and electrically through the dielectric layer ( 9 ) is isolated from the gate terminal (G) and can be controlled via a voltage applied to the gate terminal (G), the channel ( 12 ) laterally between the third and fifth semiconducting regions ( 3 . 5 ), - a sixth semiconducting area ( 6 ) of the second conductivity type, laterally between the fifth semiconducting region ( 5 ) and the channel ( 12 ) is electrically conductively connected to the fifth semiconducting region ( 5 ) and extends vertically to a sixth depth d6, the sixth semiconductive region ( 6 ) from the gate terminal (G) through the dielectric layer ( 9 ), and - a buried semiconducting area ( 20 ) of the second conductivity type whose upper edge ( 21 ) at a depth d21 from the surface ( 10 ) of the substrate and the electrically conductive with the fifth semiconducting region ( 5 ), where d21 is greater than d6 and the buried area ( 20 ) at least partially below the sixth semiconducting area ( 6 ) is located. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste halbleitende Gebiet (6) bei Anliegen einer Spannung am Gate-Anschluss (G), die kleiner als die Schwellspannung des MOS-Transistors (13), der durch den Kanal (12) und das dritte und sechste halbleitende Gebiet (3, 6) sowie die dielektrische Schicht (9) und den Gate-Anschluss (G) gebildetet ist, verarmt wird.Semiconductor component according to Claim 1, characterized in that the sixth semiconductive region ( 6 ) when a voltage at the gate terminal (G), which is smaller than the threshold voltage of the MOS transistor ( 13 ) passing through the canal ( 12 ) and the third and sixth semiconducting areas ( 3 . 6 ) as well as the dielectric layer ( 9 ) and the gate terminal (G) is formed is depleted. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte MOS-Transistoren (13) durch einen in die Oberfläche (10) des Substrates eingebrachten Graben, der zumindest teilweise mit isolierendem Material gefüllt ist, voneinander isoliert sind.Semiconductor component according to Claim 1, characterized in that adjacent MOS transistors ( 13 ) through one in the surface ( 10 ) of the substrate introduced trench, which is at least partially filled with insulating material, are isolated from each other. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte halbleitende Gebiet (5) und das vergrabene halbleitende Gebiet (20) durch ein zweites halbleitendes Gebiet (2) vom zweiten Leitungstyp elektrisch miteinander verbunden sind.Semiconductor component according to Claim 1, characterized in that the fifth semiconductive region ( 5 ) and the buried semiconducting area ( 20 ) through a second semiconducting area ( 2 ) of the second conductivity type are electrically connected to each other. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste halbleitende Gebiet (6) unterhalb des Gate-Anschlusses (G) die Oberfläche (10) des Substrates kontaktiert und sich bis zur Grenzfläche zwischen dem Substrat (1) und dem ersten halbleitenden Gebiet (11) erstreckt.Semiconductor component according to Claim 1, characterized in that the sixth semiconductive region ( 6 ) below the gate terminal (G) the surface ( 10 ) of the substrate and extends to the interface between the substrate ( 1 ) and the first semiconducting area ( 11 ). Halbleiterbauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im sechsten halbleitenden Gebiet (6) von der Oberfläche (10) des Substrates (1) aus ein Isolationsgraben (91) eingebracht ist.Semiconductor component according to Claim 5, characterized in that in the sixth semiconducting region ( 6 ) from the surface ( 10 ) of the substrate ( 1 ) from an isolation trench ( 91 ) is introduced. Halbleiterbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Gate-Anschluss (G) bis oberhalb des Isolationsgrabens (91) erstreckt.Semiconductor component according to claim 6, characterized in that the gate connection (G) extends above the isolation trench (FIG. 91 ). Halbleiterbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Isolationsgraben (91) und dem Drain-Anschluss (D) eine dicke dielektrische Schicht (15) auf der Oberfläche (10) des Substrates (1) angeordnet ist und sich der Gate-Anschluss (G) bis auf die dicke dielektrische Schicht (15) erstreckt, wobei der Gate-Anschluss (G) vom Drain-Anschluss (D) beabstandet ist.Semiconductor component according to claim 6, characterized in that between the isolation trench ( 91 ) and the drain terminal (D) a thick dielectric layer ( 15 ) on the surface ( 10 ) of the substrate ( 1 ) and the gate terminal (G) except for the thick dielectric layer (FIG. 15 ), wherein the gate terminal (G) is spaced from the drain terminal (D). Halbleiterbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte halbleitende Gebiet (5) sich bis in eine Tiefe d5 von der Oberfläche (10) des Substrates aus erstreckt und über die gesamte Tiefe d5 an den Isolationsgraben (91) angrenzt.Semiconductor component according to Claim 6, characterized in that the fifth semiconducting region ( 5 ) to a depth d5 from the surface ( 10 ) of the substrate extends and over the entire depth d5 to the isolation trench ( 91 ) adjoins. Halbleiterbauteil nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zweite halbleitende Gebiet (2) lateral bis unterhalb des Isolationsgrabens (91) erstreckt.Semiconductor component according to Claims 3 and 9, characterized in that the second semiconducting region ( 2 ) laterally to below the isolation trench ( 91 ). Halbleiterbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste halbleitende Gebiet (6) retrograd dotiert ist.Semiconductor component according to Claim 6, characterized in that the sixth semiconductive region ( 6 ) is doped retrograde. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das sechste halbleitende Gebiet (6) als vergrabene Schicht ausgebildet ist, wobei das sechste halbleitende Gebiet (6) das erste halbleitende Gebiet (11) nicht kontaktiert, – sich zwischen dem sechsten halbleitendem Gebiet (6) und der Oberfläche (10) des Substrates ein siebtes halbleitendes Gebiet (7) vom ersten Leitungstyp erstreckt, das elektrisch leitend mit dem Substrat (1) verbunden ist, und – ein achtes halbleitendes Gebiet (8) vom zweiten Leitungstyp sich innerhalb des siebten halbleitenden Gebietes (7) befindet, das vom fünften halbleitenden Gebiet (5) beabstandet ist und dieses nicht direkt kontaktiert, jedoch elektrisch leitend mit dem sechsten halbleitenden Gebiet (6) verbunden ist, wobei das achte halbleitende Gebiet (8) unterhalb des Gate-Anschlusses (G) die Oberfläche (10) des Substrates kontaktiert, vom Gate-Anschluss (G) durch die dielektrische Schicht (9) isoliert ist und sich lateral bis zum Kanal (12) erstreckt.Semiconductor component according to claim 1, characterized in that - the sixth semiconducting region ( 6 ) is formed as a buried layer, wherein the sixth semiconducting region ( 6 ) the first semiconducting area ( 11 ), - between the sixth semiconducting area ( 6 ) and the surface ( 10 ) of the substrate a seventh semiconducting region ( 7 ) of the first conductivity type, which is electrically conductive with the substrate ( 1 ), and - an eighth semiconducting area ( 8th ) of the second conductivity type within the seventh semiconducting region ( 7 ) of the fifth semiconducting area ( 5 ) and does not directly contact, but is electrically conductive with the sixth semiconducting region ( 6 ), the eighth semiconducting area ( 8th ) below the gate terminal (G) the surface ( 10 ) of the substrate, from the gate terminal (G) through the dielectric layer ( 9 ) is isolated and laterally to the channel ( 12 ). Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des vergrabenen halbleitenden Gebietes (20) weitere halbleitende Gebiete (20') vom zweiten Leitungstyp angeordnet sind, die elektrisch leitend mit dem fünften halbleitenden Gebiet (5) verbunden sind und voneinander durch halbleitende Gebiete (14') vom ersten Leitungstyp, die elektrisch leitend mit dem Substrat (1) verbunden sind, beabstandet sind.Semiconductor component according to one of claims 1 to 12, characterized in that below the buried semiconducting region ( 20 ) other semiconducting areas ( 20 ' ) of the second conductivity type, which are electrically conductive with the fifth semiconducting region ( 5 ) and from each other through semiconducting areas ( 14 ' ) of the first conductivity type which is electrically conductive with the substrate ( 1 ) are spaced apart.
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