DE102015003082B4 - MOS transistor with an improved on-resistance - Google Patents
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Abstract
MOS-Transistor in einem Substrat (Sub) oder einer dotierten Wanne (Well) mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Oberfläche (OBS) besitzen, wobei der Transistor einen zweiten hochdotierten Drain-Kontaktbereich (DD+) eines ersten Leitungstyps aufweist, der bis zur Oberfläche (OBS) reicht, undwobei der Transistor einen ersten hochdotierten Source-Kontaktbereich (DS+) vom ersten Leitungstyp aufweist, der von dem zweiten Drain-Kontaktbereich (DD+) durch einen Kanalbereich (CHN) beabstandet ist und bis zur Oberfläche (OBS) reicht, und- wobei im Bereich des Kanalbereiches (CHN) die Oberfläche (OBS) des Substrates (Sub) und/oder der Wanne (Well) mit einem elektrisch isolierenden Dielektrikum (GOX, IOX2) bedeckt ist und- wobei längs mindestens einer ersten geraden oder gekrümmten Verbindungslinie (B-B') zwischen dem ersten Source-Kontaktgebiet (Ds+) und dem zweiten Drain-Kontaktgebiet (DD+) diese erste Verbindungslinie mindestens ein hoch dotiertes Bulk-Kontaktgebiet (BCA) schneidet, das den zweiten Leitungstyp aufweist und dem hochdotierten Source-Kontaktgebiet (Ds+) direkt benachbart ist und bis zur Oberfläche (OBS) reicht, und- wobei längs mindestens einer zweiten geraden oder gekrümmten Verbindungslinie (A-A') zwischen dem ersten Source-Kontaktgebiet (Ds+) und dem zweiten Drain-Kontaktgebiet (DD+) diese zweite Verbindungslinie dieses mindestens eine hoch dotierte Bulk-Kontaktgebiet (BCA), das das den zweiten Leitungstyp aufweist, nicht schneidetgekennzeichnet dadurch,- dass längs mindestens der ersten geraden oder gekrümmten Verbindungslinie (B-B') zwischen dem ersten Source-Kontaktgebiet (Ds+) und dem zweiten Drain-Kontaktgebiet (DD+) diese erste Verbindungslinie mindestens das hoch dotierte Bulk-Kontaktgebiet (BCA) schneidet und zusätzlich ein hoch dotiertes LDD-Gebiet (LDD) schneidet, das den ersten Leitungstyp aufweist und dem hoch dotierten Bulk-Kontaktgebiet (BCA) direkt benachbart ist, und- dass das hoch dotierte Bulk-Kontaktgebiet (BCA) zwischen LDD-Gebiet (LDD) und dem benachbarten hochdotierten Source-Kontaktgebiet (Ds+) liegt und- dass das hoch dotierte Bulk-Kontaktgebiet (BCA) mit dem LDD-Gebiet (LDD) eine Berührungsfläche (BF) aufweist und- dass dieses besagte LDD-Implantationsgebiet (LDD) zu dem hoch dotierten Drain-Kontaktgebiet (DD+) oder einem anderen Bulk-Kontaktgebiet (BCA), das insbesondere dem hochdotierten Drain-Kontaktgebiet (DD+) benachbart sein kann, oder einem anderen LDD-Gebiet, das durch die erste Verbindungslinie (B-B') geschnitten wird, nicht benachbart ist.- dass diese Berührungsfläche (BF)- in Drain-Richtung jenseits der source-seitigen Kante (SSSK) eines source-seitigen Spacers (SP1) liegt oder- in Drain-Richtung jenseits einer source-seitigen Polykante (SPK) oder an der source-seitigen Polykante (SPK) liegtMOS transistor in a substrate (sub) or a doped well (well) with a second conductivity type, which have a surface (OBS), the transistor having a second highly doped drain contact region (DD +) of a first conductivity type that extends to the surface (OBS), and wherein the transistor has a first highly doped source contact region (DS +) of the first conductivity type, which is spaced from the second drain contact region (DD +) by a channel region (CHN) and extends to the surface (OBS), and - the surface (OBS) of the substrate (Sub) and / or the well (well) being covered with an electrically insulating dielectric (GOX, IOX2) in the area of the channel region (CHN) and - being along at least one first straight or curved connecting line (B-B ') between the first source contact region (Ds +) and the second drain contact region (DD +) this first connecting line intersects at least one highly doped bulk contact region (BCA) which has the second conductivity type and is directly adjacent to the highly doped source contact region (Ds +) and extends to the surface (OBS), and - along at least one second straight or curved connecting line (A-A ') between the first source contact region (Ds + ) and the second drain contact area (DD +), this second connecting line, this at least one highly doped bulk contact area (BCA), which has the second conductivity type, does not intersect, characterized in that along at least the first straight or curved connecting line (B-B ') between the first source contact area (Ds +) and the second drain contact area (DD +) this first connecting line intersects at least the highly doped bulk contact area (BCA) and additionally a highly doped LDD area (LDD) intersects the first Has conductivity type and the highly doped bulk contact area (BCA) is directly adjacent, and that the highly doped bulk contact area (BCA) between the LDD area (LDD) and the adjacent highly doped source contact area (Ds +) and- that the highly doped bulk contact area (BCA) has a contact area (BF) with the LDD area (LDD) and- that said LDD implantation area (LDD ) to the highly doped drain contact area (DD +) or another bulk contact area (BCA), which in particular can be adjacent to the highly doped drain contact area (DD +), or another LDD area that is defined by the first connecting line (B- B ') is cut, is not adjacent - that this contact surface (BF) - lies in the drain direction beyond the source-side edge (SSSK) of a source-side spacer (SP1) or - in the drain direction beyond a source side poly edge (SPK) or on the source-side poly edge (SPK)
Description
Einleitungintroduction
Die Erfindung betrifft einen MOS-Transistor, der vorzugsweise in einer Shallow-Trench-Technologie hergestellt wird. Zunächst wird der Stand der Technik anhand der
-
1 zeigt einen relevanten beispielhaften MOS-Transistor entsprechend dem Stand der Technik in schematischer Weise von oben skizziert. Die Figur zeigt zwei Schnittlinie A-A' und B-B', die in den beiden nachfolgenden Figuren dargestellt sind. -
2 zeigt einen beispielhaften schematisierten Schnitt durch den Transistor der1 entlang der in der1 skizzierten Line A-A'. -
3 zeigt einen beispielhaften schematisierten Schnitt durch den Transistor der1 entlang der in der1 skizzierten Line B-B'. -
4 zeigt einen beispielhaften schematisierten Schnitt durch den Transistor der1 entlang der in der1 skizzierten Line A-A', wobei die Oberfläche (OBS) des Substrates (Sub ) in Sinne dieser Offenbarung durch eine fett markierte Linie hervorgehoben ist. -
5 zeigt einen relevanten beispielhaften MOS-Transistor entsprechend dem Stand der Technik in schematischer Weise von oben skizziert mit skizzierten Strompfaden.
-
1 shows a relevant exemplary MOS transistor according to the prior art in a schematic manner outlined from above. The figure shows two section lines AA 'and B-B', which are shown in the two following figures. -
2 FIG. 11 shows an exemplary schematic section through the transistor of FIG1 along the in the1 sketched line A-A '. -
3 FIG. 11 shows an exemplary schematic section through the transistor of FIG1 along the in the1 sketched line B-B '. -
4th FIG. 11 shows an exemplary schematic section through the transistor of FIG1 along the in the1 sketched line A-A ', the surface (OBS) of the substrate (Sub ) in the sense of this disclosure is highlighted by a bold line. -
5 shows a relevant exemplary MOS transistor according to the prior art in a schematic manner sketched from above with sketched current paths.
Da die Funktionen der verschiedenen Strukturen in den Schnittbildern deutlicher werden, werden zunächst die
In diesem Substrat (
Der MOS-Transistor entsprechend dem Stand der Technik wird typischerweise durch eine laterale Isolation elektrisch von anderen elektronischen Bauteilen im Substrat (
In der Wanne (
Ein Gate-Oxid (
Dieses Gate-Oxid (
In dem beispielhaften Transistor wird die Gate-Steuerelektrode (
Das ebenfalls bereits erwähnte polykristalline Poly-Silizium-Gate, die Steuerelektrode (
Die Seitenflanken des Gate-Paketes, bestehend aus den Spacer (
Schließlich weist ein typischer Transistor aus dem Stand der Technik einen Drain-Kontakt (
Ebenso weist der Transistor aus dem Stand der Technik einen Source-Kontakt (
Der Gate-Kontakt (
Die zuvor beschriebenen Funktionselemente eines Transistors aus dem Stand der Technik bis auf das erste Source-Kontaktgebiet (
Aus der den gattungsgemäßen Stand der Technik bildenden Druckschrift
Gegenüber dem später erläuterten erfindungsgemäßen Transistor benötigt er einen zusätzlichen Lithografieschritt. Der in dieser aufgefundenen Druckschrift
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Stromdichteverteilung im eingeschalteten Zustand sicherzustellen, ohne die Vorteile der Unterdrückung von parasitären Effekten wie etwa Snap-Back durch die Bulk-Kontaktgebiete (
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a device according to claim 1.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Der erfindungsgemäße Gedanke beruht auf einer Modifikation der Leitfähigkeit innerhalb des Kanalanschlussbereiches unmittelbar an den Bulk-Kontakt-Gebieten (
Diesem Zweck dient das erfindungsgemäße LDD-Implantationsgebiet (
FigurenlisteFigure list
-
6 6 zeigt einen relevanten beispielhaften erfindungsgemäßen MOS-Transistor in schematischer Weise von oben skizziert.6th 6th shows a relevant exemplary MOS transistor according to the invention in a schematic manner outlined from above. -
7 zeigt einen beispielhaften schematisierten Schnitt durch den erfindungsgemäßen Transistor der6 entlang der in der6 skizzierten Line A-A'.7th shows an exemplary schematic section through the transistor according to the invention in FIG6th along the in the6th sketched line A-A '. -
8 zeigt einen beispielhaften schematisierten Schnitt durch den erfindungsgemäßen Transistor der6 entlang der in der6 skizzierten Line B-B'.8th shows an exemplary schematic section through the transistor according to the invention in FIG6th along the in the6th sketched line B-B '. -
9 zeigt einen erfindungsgemäßen beispielhaften MOS-Transistor in schematischer Weise von oben skizziert mit skizzierten Strompfaden.9 shows an exemplary MOS transistor according to the invention in a schematic manner sketched from above with sketched current paths.
Die
In diesem Beispiel liegt das LDD-Gebiet (
In
Bei dem erfindungsgemäßen MOS-Transistor handelt es sich somit um einen MOS-Transistor, der in einem Substrat oder einer dotierten Wanne mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp gefertigt ist. Dabei besitzt das Substrat und mit den darin gefertigten Strukturen eine Oberfläche (
Der erfindungsgemäße MOS-Transistor weist zweiten hochdotierten Drain-Kontaktbereich (
Der erfindungsgemäße MOS-Transistor unterscheidet sich vom Stand der Technik nun dadurch, dass längs mindestens der ersten geraden oder gekrümmten Verbindungslinie (B-B') zwischen dem zweiten Drain-Kontaktgebiet (
Dabei kann es sein, dass längs mindestens dieser zweiten geraden oder gekrümmten, kreuzungsfreien Verbindungslinie (A-A') zwischen dem zweiten Drain-Kontaktgebiet (
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der Einschaltwiderstand (Ron) des erfindungsgemäßen Transistors ist nun geringer als der Einschaltwiderstand eines Transistors aus dem Stand der Technik, da die gesamte Weite des Transistors besser ausgenutzt wird.The switch-on resistance (R on ) of the transistor according to the invention is now lower than the switch-on resistance of a transistor from the prior art, since the entire width of the transistor is better utilized.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- AA.
-
willkürlicher Startpunkt der zweiten Verbindungslinie von einem ersten hochdotierten Source-Kontaktgebiet (
Ds+ ) zu einem zweiten hochdotierten Drain-Kontaktgebiet (DD+ ). arbitrary starting point of the second connecting line from a first highly doped source contact area (D s + ) to a second highly doped drain contact area (D D + ). - A'A '
-
willkürlicher Endpunktpunkt der zweiten Verbindungslinie von einem ersten hochdotierten Source-Kontaktgebiet (
Ds+ ) zu einem zweiten hochdotierten Drain-Kontaktgebiet (DD+ ). arbitrary end point of the second connecting line from a first highly doped source contact area (D s + ) to a second highly doped drain contact area (D D + ). - BB.
-
willkürlicher Startpunkt der ersten Verbindungslinie von einem ersten hochdotierten Source-Kontaktgebiet (
DS+ ) zu einem zweiten hochdotierten Drain-Kontaktgebiet (DD+ ). arbitrary starting point of the first connection line from a first highly doped source contact area (D S + ) to a second highly doped drain contact area (D D + ). - B'B '
-
willkürlicher Endpunktpunkt der ersten Verbindungslinie von einem ersten hochdotierten Source-Kontaktgebiet (
Ds+ ) zu einem zweiten hochdotierten Drain-Kontaktgebiet (DD+ ).arbitrary end point of the first connecting line from a first highly doped source contact area (D s + ) to a second highly doped drain contact area (D D + ). - BCABCA
-
Bulk-Kontaktgebiet. Je ein hoch dotiertes Bulk-Kontaktgebiet begrenzt das hochdotierte Source-Kontaktgebiet (
Ds+ ) an den beiden Rändern. Es ist vom entgegengesetzten Leitungstyp wie das jeweilige hochdotierte Source-Kontaktgebiet (DS+ ). Hierdurch wird der möglicherweise ausbildbare Kanal (CHN ) unter der Gate-Steuerelektrode (PLY ) von dem hochdotierten Source-Kontaktgebiet (Ds+ ) getrennt und ein hochdotierter Source-Kontakt (C_S ) kann mittels des zugehörigen hochdotierten Source-Kontaktgebietes (Ds+ ) keine Ladungsträger mehr in den Kanal (CHN ) im Bereich des Bulk-Kontaktgebietes (BCA ) injizieren. Daher erstreckt das Bulk-Kontaktgebiet sich nicht über die gesamte Breite des Source-Kontaktgebietes (DS+ ). Vielmehr ist das Bulk-Kontaktgebiet typischerweise nur an den Seiten des Source-Kontaktgebietes (Ds+ ) ausgebildet, um die Injektion der Stromdichteverteilung in Richtung Drain-Kontaktgebietes (DD+ ) zu fokussieren. Dabei kann im Injektionsgebiet die Stromdichte nicht. Das Bulk-Kontaktgebiet (BCA ) begrenzt somit die Stromemission durch das Source-Kontaktgebiet (Ds+ ) in lateraler Erstreckung senkrecht zum initialen Stromdichtevektor. Soll der Transistor nicht symmetrisch betrieben werden, so ist eine Implantation der Bulk-Kontaktgebiete (BCA ) an den Rändern des Source-Kontaktgebiets (Ds+ ) ausreichend. Das Bulk-Kontaktgebiet (BCA ) verhindert somit die Fähigkeit des Source-Kontaktgebietes (Ds+ ) zur Injektion der Ladungsträger in seinem Bereich, typischerweise an dessen Rändern. Bulk contact area. One highly doped bulk contact area each delimits the highly doped source contact area (D s + ) on both edges. It is of the opposite conductivity type as the respective highly doped source contact area (D S + ). In this way the possibly developable channel (CHN ) under the gate control electrode (PLY ) from the highly doped source contact area (D s + ) separated and a highly doped source contact (C_S ) can by means of the associated highly doped source contact area (D s + ) no more load carriers in the channel (CHN ) in the area of the bulk contact area (BCA ) inject. Therefore the bulk contact area does not extend over the entire width of the source contact area (D S + ). Rather, the bulk contact area is typically only on the sides of the source contact area (D s + ) designed to inject the current density distribution in the direction of the drain contact area (D D + ) to focus. The current density in the injection area cannot. The bulk contact area (BCA ) thus limits the current emission through the source contact area (D s + ) in a lateral extension perpendicular to the initial current density vector. If the transistor is not to be operated symmetrically, implantation of the bulk contact areas (BCA ) at the edges of the source contact area (D s + ) sufficient. The bulk contact area (BCA ) thus prevents the ability of the source contact area (D s + ) for injecting the charge carriers in its area, typically at its edges. - BFBF
-
Berührungsfläche zwischen Bulk-Kontaktgebiet (
BCA ) und LDD-Gebiet (LDD ) (siehe8 ) Contact area between bulk contact area (BCA ) and LDD area (LDD ) (please refer8th ) - C_BC_B
-
Bulk-Kontakt. Der Bulk-Kontakt stellt typischerweise den elektrischen Kontakt zu der Wanne (
Well ) oder dem Substrat (Sub ) her. In dem Fall der Erfindung wird dieser für die Begrenzung der Strominjektion für durch das Source-Kontaktgebiet (Ds+ ) benutzt. Sofern keine elektrische Verbindung zwischen dem Bulk-Kontaktgebiet und dem Substrate (Sub ) oder der Wanne (Well ) in einem erfindungsgemäßen Transistor entsteht, kann in Ausprägungen der Erfindung durch einen solchen Kontakt auch nur ein Kontakt zum Bulk-Kontaktgebiet (BCA ) hergestellt werden. Vorteil dieser Art der Wannen oder Substratkontaktierung ist eine besonders kompakte Bauform.Bulk contact. The bulk contact typically provides electrical contact to the tub (Well ) or the substrate (Sub ) here. In the case of the invention, this is used for limiting the current injection for through the source contact area (D s + ) used. If there is no electrical connection between the bulk contact area and the substrate (Sub ) or the tub (Well ) arises in a transistor according to the invention, in embodiments of the invention only one contact to the bulk contact area (BCA ) getting produced. The advantage of this type of wells or substrate contact is a particularly compact design. - C_DCD
-
Drain-Kontakt. Der Drain-Kontakt stellt den elektrischen Kontakt zu dem hochdotierten Kontaktgebiet (
DD+ ) her, das dem Drain zugeordnet ist und dessen Funktion in der weiteren Verschaltung des Transistors mit anderen elektronischen Bauelementen übernimmt. Drain contact. The drain contact provides the electrical contact to the highly doped contact area (D D + ), which is assigned to the drain and takes over its function in the further interconnection of the transistor with other electronic components. - C_GC_G
-
Gate-Kontakt. Der Gate-Kontakt stellt den elektrischen Kontakt zu dem Poly-Silizium-Gate (
PLY ), der Gate-Steuerelektrode (PLY ) des Transistors, in diesem beispielhaften Fall her. Gate contact. The gate contact provides the electrical contact to the polysilicon gate (PLY ), the gate control electrode (PLY ) of the transistor, in this exemplary case. - C_SC_S
-
Source-Kontakt. Der Source-Kontakt stellt den elektrischen Kontakt zu dem hochdotierten Source-Kontaktgebiet (
Ds+ ) her, das der Source zugeordnet ist und deren Funktion in der weiteren Verschaltung des Transistors mit anderen elektronischen Bauelementen übernimmt. Source contact. The source contact makes the electrical contact to the highly doped source contact area (D s + ), which is assigned to the source and takes over its function in the further interconnection of the transistor with other electronic components. - CHNCHN
-
Kanalgebiet. Das Kanalgebiet liegt zwischen dem hoch dotierten Source-Kontaktgebiet (
Ds+ ) und dem hoch dotierten Drain-Kontaktgebiet (DD+ ). In diesem Kanalgebiet bildet sich bei geeigneter Vorspannung der Gate-Steuerelektrode (PLY ) des Transistors der leitfähige Kanal des Transistors aus. Canal area. The channel region lies between the highly doped source contact region (D s + ) and the highly doped drain contact area (D D + ). With a suitable bias voltage, the gate control electrode (PLY ) of the transistor the conductive channel of the transistor. - DD+D D +
-
zweites hochdotiertes Drain-Kontaktgebiet, das den Drain des erfindungsgemäßen Transistors bzw. eines Transistors aus dem Stand der Technik dann ohne die erfindungsgemäße Modifikation bildet. Der Leitungstyp dieses hoch dotierten Drain-Kontaktgebietes ist dem der Wanne (
Well ), in dem dieses hochdotierte Drain-Kontaktgebiet liegt, entgegengesetzt. Im beispielhaften Falle eines N-Kanaltransistors in einer P-Wanne (Well ) oder in einem p-dotierten Substrat (Sub ) ist dieses hochdotierte Drain-Kontaktgebiet daher hoch n-dotiert. Im beispielhaften Falle eines P-Kanaltransistors in einer N-Wanne (Well ) oder in einem n-dotierten Substrat (Sub ) ist dieses hochdotierte Drain-Kontaktgebiet daher hoch p-dotiert. second highly doped drain contact region which then forms the drain of the transistor according to the invention or a transistor from the prior art without the modification according to the invention. The conductivity type of this highly doped drain contact area is that of the well (Well ), in which this highly doped drain contact area lies, opposite. In the exemplary case of an N-channel transistor in a P-well (Well ) or in a p-doped substrate (Sub ) this highly doped drain contact area is therefore highly n-doped. In the exemplary case of a P-channel transistor in an N-well (Well ) or in an n-doped substrate (Sub ) this highly doped drain contact area is therefore highly p-doped. - DS+D S +
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erstes hochdotiertes Source-Kontaktgebiet, das die Source des erfindungsgemäßen Transistors bzw. eines Transistors aus dem Stand der Technik dann ohne die erfindungsgemäße Modifikation bildet. Der Leitungstyp dieses hoch dotierten Source-Kontaktgebietes ist dem der Wanne (
Well ), in dem dieses hochdotierte Source-Kontaktgebiet liegt, entgegengesetzt. Im beispielhaften Falle eines N-Kanaltransistors in einer P-Wanne (Well ) oder in einem p-dotierten Substrat (Sub ) ist dieses hochdotierte Source-Kontaktgebiet daher hoch n-dotiert. Im beispielhaften Falle eines P-Kanaltransistors in einer N-Wanne (Well ) oder in einem n-dotierten Substrat (Sub ) ist dieses hochdotierte Source-Kontaktgebiet daher hoch p-dotiert. first highly doped source contact region which then forms the source of the transistor according to the invention or of a transistor from the prior art without the modification according to the invention. The conductivity type of this highly doped source contact area is that of the well (Well ), in which this highly doped source contact area lies, opposite. In the exemplary case of an N-channel transistor in a P-well (Well ) or in a p-doped substrate (Sub ) this highly doped source contact area is therefore highly n-doped. In the exemplary case of a P-channel transistor in an N-well (Well ) or in an n-doped substrate (Sub ) this highly doped source contact area is therefore highly p-doped. - GOXGOX
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Gate-Oxid oder anderes Dielektrikum mit gleicher Funktion zur elektrischen Isolation der Gate-Steuerelektrode (
PLY ) des Transistors gegenüber dem Kanal (CHN ) unterhalb der Steuerelektrode (PLY ) im Substrat (Sub ) oder in der Wanne (Well ). Gate oxide or other dielectric with the same function for electrical insulation of the gate control electrode (PLY ) of the transistor opposite the channel (CHN ) below the control electrode (PLY ) in the substrate (Sub ) or in the tub (Well ). - INJINJ
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Injektionsbereich des Source-Kontaktgebietes (
DS+ ). Die Breite, auf der das Source-Kontaktgebiet (Ds+ ) in den Kanal (CHN ) Ladungsträger injizieren kann, wird durch ein oder mehrere Bulk-Kontaktgebiete (BCA ) zum Injektionsbereich des Source-Kontaktgebietes (Ds+ ) begrenzt. Vorzugsweise geschieht dies derart, dass die beiden Enden des Injektionsbereiches nicht mit den zwei Rändern des Kanals, die parallel zur Stromrichtung sind, fluchten, sondern zwischen diesen beiden liegen. Der Source-Kontaktbereich (Ds+ ) ist also nur im Injektionsbereich in der Lage, Ladungsträger in den Kanal (CHN ) zu injizieren. Durch die angrenzenden Bulk-Kontaktbereiche (BCA ) wird dessen Länge und Lage bestimmt. Injection area of the source contact area (D S + ). The width over which the source contact area (D s + ) into the channel (CHN ) Can inject charge carriers is through one or more bulk contact areas (BCA ) to the injection area of the source contact area (D s + ) limited. This is preferably done in such a way that the two ends of the injection area are not aligned with the two edges of the channel that are parallel to the direction of flow, but rather lie between these two. The source contact area (D s + ) is therefore only able to transfer charge carriers into the channel (CHN ) to inject. Due to the adjacent bulk contact areas (BCA ) its length and position is determined. - IOX2IOX2
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isolierendes-Oxid oder anderes Dielektrikum mit gleicher Funktion zur elektrischen Isolation der Gate-Steuerelektrode (
PLY ) des Transistors gegenüber dem Kanal (CHN ) unterhalb der Gate-Steuerelektrode (PLY ) des Transistors im Substrat (Sub ) oder in der Wanne (Well ) und gegenüber den Kontaktgebieten (DD+ ,DS+ ). insulating oxide or other dielectric with the same function for electrical insulation of the gate control electrode (PLY ) of the transistor opposite the channel (CHN ) below the gate control electrode (PLY ) of the transistor in the substrate (Sub ) or in the tub (Well ) and towards the contact areas (D D + ,D S + ). - LDDLDD
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erfindungsgemäßes LDD-Implantationsgebiet. Das LDD-Implantationsgebiet tangiert auf einer Seite in Richtung auf das Drain-Kontaktgebiet (
DD+ ) ein Bulk-Kontaktgebiet (BCA ), das wiederum das das hochdotierte Source-Kontaktgebiet (Ds+ ) in einem Randbereich dieses Source-Kontaktgebietes (DS+ ) begrenzt. Das erfindungsgemäße LDD-Implantationsgebiet ist vom gleichen Leitungstyp wie das jeweilige hochdotierte Source-Kontaktgebiet (Ds+ ) und vom entgegengesetzten Leitungstyp wie das zugehörige Bulk-Kontaktgebiet (BCA ) das von dem jeweiligen LDD-Gebiet einseitig begrenzt oder tangiert wird. Hierdurch wird der möglicherweise ausbildbare Kanal, der unter der Gate-Steuerelektrode (PLY ) des Transistors der durch die Implantation des Bulk-Kontaktgebietes (BCA ) von dem hochdotierten Source-Kontaktgebiet (Ds+ ) im Bereich des Bulk-Kontaktgebietes (BCA ) getrennt ist, mit dem Injektionsbereich (INJ ) des als Source dienenden hochdotierten Source-Kontaktgebietes (Ds+ ) dann wieder niederohmig verbunden, wenn die LDD-Implantation zu einer sehr hohen Dotierung im LDD-Bereich führt und dieser Bereich daher besonders niederohmig ist. Hierdurch wird der Stromfluss unter dem Gate-Steuerkontakt (PLY ) des Transistors in die Breite gezogen und der Einschaltwiderstand des Transistors (Ron) sinkt im Vergleich zu einem Transistor entsprechend dem Stand der Technik. Da dies nur in dem Bereich des Bulk-Kontaktgebietes (BCA ) gewünscht ist, kann sich das LDD-Implantationsgebiet auch ggf. nicht über die gesamte Breite des Source-Kontaktgebietes (Ds+ ) quer zum Kanal erstrecken. Das LDD-Implantationsgebiet kann daher u.U. wie das Bulk-Kontaktgebiet nur an den Stellen des Source-Kontaktgebietes (Ds+ ) ausgebildet sein, an denen sich das Bulk-Kontaktgebiet befindet, um die Stromdichteverteilung in Richtung Drain-Kontaktgebiet (DD+ ) nach Fokussierung der Injektion in diese Richtung wieder in die Breite zu ziehen. Das Bulk-Kontaktgebiet (BCA ) begrenzt somit die Stromemission durch das Source-Kontaktgebiet (Ds+ ) in lateraler Erstreckung senkrecht zum initialen Stromdichtevektor. Soll der Transistor nicht symmetrisch betrieben werden, so ist eine LDD-Implantation an dem Source-seitigen Kontaktgebiet (Ds+ ) ausreichend. Sofern der Transistor auch umgekehrter Polarität bezüglich Drain und Source betrieben werden soll, müssen auch auf der Drain-Seite weitere Bulk-Kontaktgebiete (BCA ) und ein entsprechendes LDD- Implantationsgebiet vorgesehen werden. Das Bulk-Kontaktgebiet (BCA ) verhindert somit die Fähigkeit des Source-Kontaktgebiets (DS+ ) zur Injektion der Ladungsträger typischerweise an dessen Rändern. LDD implantation area according to the invention. The LDD implantation area is tangent on one side in the direction of the drain contact area (D D + ) a bulk contact area (BCA ), which in turn is the highly doped source contact area (D s + ) in an edge area of this source contact area (D S + ) limited. The inventive LDD implantation area is of the same conductivity type as the respective highly doped source contact area (D s + ) and of the opposite conductivity type to the associated bulk contact area (BCA ) which is limited or affected on one side by the respective LDD area. As a result, the channel that can possibly be formed, which is under the gate control electrode (PLY ) of the transistor due to the implantation of the bulk contact area (BCA ) from the highly doped source contact area (D s + ) in the area of the bulk contact area (BCA ) is separated from the injection area (INJ ) of the highly doped source contact area serving as the source (D s + ) then connected again with low resistance when the LDD implantation leads to very high doping in the LDD area and this area is therefore particularly low-resistance. This will reduce the current flow under the gate control contact (PLY ) of the transistor and the switch-on resistance of the transistor (R on ) drops compared to a transistor according to the prior art. Since this is only in the area of the bulk contact area (BCA ) is desired, can the LDD implantation area also possibly not over the entire width of the source contact area (D s + ) extend across the canal. The LDD implantation area, like the bulk contact area, can therefore only be used at the points of the source contact area (D s + ), where the bulk contact area is located, in order to increase the current density distribution in the direction of the drain contact area (D D + ) after focusing the injection in this direction again in width. The bulk contact area (BCA ) thus limits the current emission through the source contact area (D s + ) in a lateral extension perpendicular to the initial current density vector. If the transistor is not to be operated symmetrically, an LDD implantation on the source-side contact area (D s + ) sufficient. If the transistor is to be operated with reverse polarity with regard to drain and source, further bulk contact areas must also be on the drain side (BCA ) and a corresponding LDD implantation area can be provided. The bulk contact area (BCA ) thus prevents the ability of the source contact area (D S + ) for injecting the charge carriers typically at their edges. - OBSOBS
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Oberfläche des Substrates (
Sub ). Dies bezeichnet auch die Oberfläche in den Bereichen, in denen sich die Wanne (Well ) und/oder die hoch dotierten Kontakte (D+) bis zur Oberfläche erstrecken. Was unter der Oberfläche im Sinne dieser Offenbarung zu verstehen ist, ist in4 skizziert. Dort ist die Oberfläche als fett markierte Linie in die Zeichnung der2 eingetragen. Diese Definition gilt für alle anderen Zeichnungen in dieser Offenbarung in entsprechender Weise. Grundsätzlich ist im Sinne dieser Offenbarung die Oberfläche die flächenhafte Struktur, bis zu der die einkristalline Struktur des Substrat-Kristalls als noch bestehend angenommen werden kann. Dotierte Bereiche liegen daher unter der Oberfläche des Substrates (Sub ), während oxidierte Bereiche sich darüber befinden. Surface of the substrate (Sub ). This also refers to the surface in the areas where the tub (Well ) and / or the highly doped contacts (D +) extend to the surface. What is meant by the surface in the sense of this disclosure is in4th outlined. There the surface is shown as a bold line in the drawing of the2 registered. This definition applies correspondingly to all other drawings in this disclosure. In principle, in the sense of this disclosure, the surface is the planar structure up to which the monocrystalline structure of the substrate crystal can be assumed to still exist. Doped areas are therefore below the surface of the substrate (Sub ), while oxidized areas are above. - OXOX
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isolierende Schicht. Die isolierende Schicht isoliert das Substrat bzw. die Wanne (
Well/Sub ) des Transistors elektrisch gegenüber dem Basissubstrat (Sub2 ), wenn der Transistor in einer SOI-Technologie gefertigt wird. insulating layer. The insulating layer insulates the substrate or the tub (Well / Sub ) of the transistor electrically compared to the base substrate (Sub2 ) if the transistor is manufactured using SOI technology. - SP1SP1
- source-seitiger isolierender Spacer, typischer weise aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid gefertigt. source-side insulating spacer, typically made of silicon oxide or silicon nitride.
- PLYPLY
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Poly-Silizium-Gate, das vorzugsweise aus poly-kristallinem Silizium gefertigt ist. Das Poly-Silizium-Gate kann zur Einstellung der Schwellspannung und des Verhaltens des Transistors mit einer Dotierung von einem vierten Leitungstyp versehen sein, der entweder mit dem ersten oder dem zweiten Leitungstyp identisch ist. Das zweite Poly-Silizium-Gate wird durch das erste Gate-Oxid (
GOX ) vom Kanal (CHN ) im Substrat(Sub ) bzw. in der Wanne (Well ) elektrisch isoliert. Es dient als Gate-Steuerelektrode des Transistors. Poly-silicon gate, which is preferably made of poly-crystalline silicon. In order to set the threshold voltage and the behavior of the transistor, the polysilicon gate can be provided with a doping of a fourth conductivity type which is identical to either the first or the second conductivity type. The second poly-silicon gate is replaced by the first gate oxide (GOX ) from the channel (CHN ) in the substrate(Sub ) or in the tub (Well ) electrically isolated. It serves as the gate control electrode of the transistor. - SP2SP2
- drain-seitiger isolierender Spacer, typischer weise aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid gefertigt. insulating spacer on the drain side, typically made of silicon oxide or silicon nitride.
- SPKSPK
- source-seitige Polykante (PK)S1 erster Schnittpunkt zwischen der ersten Senkrechten (E-E') und der dritten Verbindungslinie (C-C'). source-side poly edge (PK) S 1 first intersection point between the first perpendicular (E-E ') and the third connecting line (C-C').
- S2 S 2
- zweiter Schnittpunkt zwischen der zweiten Senkrechten (F-F') und der dritten Verbindungslinie (C-C'). second intersection between the second vertical line (F-F ') and the third connecting line (C-C').
- S3 S 3
- dritter Schnittpunkt zwischen der dritten Senkrechten (G-G') und der dritten Verbindungslinie (C-C'). third point of intersection between the third perpendicular (G-G ') and the third connecting line (C-C').
- Sd S d
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Punkt, der innerhalb des hochdotierten Source-Kontaktgebiets (
Ds+ ) liegt, dem das Bulk-Kontaktgebiet (BCA ), das die erste Senkrechte (E-E') schneidet, benachbart ist und auf der dritten Verbindungslinie (C-C') liegt. In vielen, aber nicht allen Anwendungsfällen kann dieser Punkt als der Schwerpunkt des hochdotierten Source-Kontaktgebiets (Ds+ ) angenommen werden. Point located within the highly doped source contact area (D s + ) to which the bulk contact area (BCA ), which intersects the first perpendicular (E-E '), is adjacent and lies on the third connecting line (C-C'). In many, but not all applications, this point can be used as the focus of the highly doped source contact area (D s + ) are accepted. - SiNSiN
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Die Seitenflanken des Gate-Paketes, bestehend aus den Spacer-Gebieten (
SP1 ,SP2 ) und dem Poly-Silizium-Gate (PLY ) sowie dem Gate-Oxid (GOX ) und dem isolierenden-Oxid (IOX2 ) sind durch eine weitere Isolation, beispielsweiseSiN , elektrisch isoliert. The side flanks of the gate package, consisting of the spacer areas (SP1 ,SP2 ) and the polysilicon gate (PLY ) and the gate oxide (GOX ) and the insulating oxide (IOX2 ) are through further insulation, for exampleSiN , electrically isolated. - SOISOI
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Silicon On Insulator. Es handelt sich um eine Halbleitertechnologie, bei der die Wanne (Well2), in welcher der Transistor gefertigt ist, auf einer elektrisch isolierenden Schicht (
OX ) liegt. Silicon On Insulator. It is a semiconductor technology in which the well (Well2), in which the transistor is manufactured, is placed on an electrically insulating layer (OX ) lies. - SSSKSSSK
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source-seitigen Kante (
SSSK ) des source-seitigen Spacers (SP1 ) source-side edge (SSSK ) of the source-side spacer (SP1 ) - STISTI
- Shallow Trench Isolation zur Isolation des Transistors gegenüber anderen Schaltungselementen der integrierten Schaltung in lateraler Richtung. Es sind natürlich auch andere Isolationsformen, wie beispielsweise eine LOCOS-Isolation mit einem Feldoxid möglich. Shallow trench isolation for isolating the transistor from other circuit elements of the integrated circuit in the lateral direction. Of course, other forms of insulation are also possible, such as LOCOS insulation with a field oxide.
- SubSub
- halbleitendes, monokristallines, schwach dotiertes Substrat eines ersten Leitungstyps. Im Falle einer CMOS Technologie handelt es sich vorzugsweise um ein schwach p-dotiertes Substrat. semiconducting, monocrystalline, weakly doped substrate of a first conductivity type. In the case of CMOS technology, it is preferably a weakly p-doped substrate.
- Sub2Sub2
-
typischerweise halbleitendes, monokristallines, schwach dotiertes Rückseiten-Träger-Substrat, dass die Schaltungen, die in dem eigentlichen Substrat (
Sub ) oder in der Wanne (Well ) gefertigt sind, mechanisch trägt. Typischerweise handelt es sich um ein monokristallines, halbleitendes Substrat, das eine definierte Dotierung und Kristallausrichtung besitzt. typically semiconducting, monocrystalline, lightly doped back side carrier substrate that the circuits that are in the actual substrate (Sub ) or in the tub (Well ) are made, mechanically bears. Typically it is a monocrystalline, semiconducting substrate that has a defined doping and crystal orientation. - WellWell
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in dem Substrat (
Sub ) ausgebildete Wanne eines zweiten Leitungstyps, der vorzugsweise dem ersten Leitungstyp entgegengesetzt ist. Ist das Substrat (Sub ) p-dotiert, so ist diese Wanne n-dotiert. Ist das Substrat (Sub ) n-dotiert, so ist diese Wanne p-dotiert. Im Falle einer CMOS-Technologie ist diese Wanne vorzugsweise schwach n-dotiert. Soll im Falle eines p-dotierten Substrates (Sub ) ein N-Kanal-MOS-Transistor realisiert werden, so kann diese Wanne weggelassen werden. Soll im Falle eines n-dotierten Substrates (Sub ) ein P-Kanal-MOS-Transistor realisiert werden, so kann diese Wanne ebenfalls weggelassen werden. Vorzugsweise wird die Wanne aber ausgebildet. Auch kann die Wanne weitere Wannen enthalten, eine von dieser ersten Wanne unterschiedliche und/oder gleiche Leitungstypen aufweisen und sich ggf. auch in der Dotierung unterscheiden. Dies ist dem Fachmann geläufig und wird daher hier nicht weiter betrachtet. in the substrate (Sub ) formed well of a second conduction type, which is preferably opposite to the first conduction type. Is the substrate (Sub ) p-doped, this tub is n-doped. Is the substrate (Sub ) n-doped, this tub is p-doped. In the case of CMOS technology, this well is preferably weakly n-doped. Should in the case of a p-doped substrate (Sub ) an N-channel MOS transistor can be realized, this tub can be omitted. Should in the case of an n-doped substrate (Sub ) a P-channel MOS transistor can be realized, this tub can also be omitted. However, the tub is preferably formed. The well can also contain further wells, have a conduction type that is different and / or the same from this first well, and possibly also differ in terms of doping. This is familiar to the person skilled in the art and is therefore not considered further here. - Well/Sub2Well / Sub2
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Substrat bzw. Wanne des Transistors, wenn dieser in einer SOI-Technologie gefertigt ist. Vorzugsweise ist das Substrat oder die Wanne des Transistors in einer solchen SOI-Technologie gegenüber anderen Bauelementen auf dem gleichen Substrat durch Isolationstechniken (etwa
STI ) lateral isoliert.Substrate or well of the transistor if it is manufactured using SOI technology. The substrate or the well of the transistor in such an SOI technology is preferably isolated from other components on the same substrate by means of isolation techniques (e.g.STI ) laterally isolated.
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US20070249124A1 (en) * | 2003-01-14 | 2007-10-25 | Stmicroelectronics, S.R.L. | DMOS device of small dimensions and manufacturing process thereof |
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US20070249124A1 (en) * | 2003-01-14 | 2007-10-25 | Stmicroelectronics, S.R.L. | DMOS device of small dimensions and manufacturing process thereof |
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