DE19925880B4 - Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur - Google Patents
Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur Download PDFInfo
- Publication number
- DE19925880B4 DE19925880B4 DE19925880A DE19925880A DE19925880B4 DE 19925880 B4 DE19925880 B4 DE 19925880B4 DE 19925880 A DE19925880 A DE 19925880A DE 19925880 A DE19925880 A DE 19925880A DE 19925880 B4 DE19925880 B4 DE 19925880B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- region
- transistor structure
- mos transistor
- body region
- drift
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 claims abstract description 56
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 206010037844 rash Diseases 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66681—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7809—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors having both source and drain contacts on the same surface, i.e. Up-Drain VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
Abstract
MOS-Transistorstruktur
mit
– einer hochdotierten ersten Region (1, 9) ersten Leitungstyps,
– einer niedriger dotierten Driftregion (2) ersten Leitungstyps, die an die erste Region (1, 9) angrenzt,
– mindestens einer Bodyregion (3) zweiten Leitungstyps, die an die Driftregion (2) angrenzt,
– mindestens einer Sourceregion (4) ersten Leitungstyps, die in eine Bodyregion (3) eingebettet ist,
– einer Gate-Elektrode (6), die durch ein Gateoxid (7) von mindestens einer Bodyregion (3) und mindestens einer Sourceregion (4) getrennt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich ausgehend von der ersten Region (1, 9) ein hochdotiertes Gebiet (8) ersten Leitungstyps unterhalb der Bodyregion (3) derart in Richtung der Bodyregion (3) in die Driftregion (2) erstreckt, dass im Sperrfall ein Avalanche-Durchbruch auf den Bereich zwischen der Bodyregion (3) und dem hochdotierten Gebiet (8) konzentriert wird.
– einer hochdotierten ersten Region (1, 9) ersten Leitungstyps,
– einer niedriger dotierten Driftregion (2) ersten Leitungstyps, die an die erste Region (1, 9) angrenzt,
– mindestens einer Bodyregion (3) zweiten Leitungstyps, die an die Driftregion (2) angrenzt,
– mindestens einer Sourceregion (4) ersten Leitungstyps, die in eine Bodyregion (3) eingebettet ist,
– einer Gate-Elektrode (6), die durch ein Gateoxid (7) von mindestens einer Bodyregion (3) und mindestens einer Sourceregion (4) getrennt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich ausgehend von der ersten Region (1, 9) ein hochdotiertes Gebiet (8) ersten Leitungstyps unterhalb der Bodyregion (3) derart in Richtung der Bodyregion (3) in die Driftregion (2) erstreckt, dass im Sperrfall ein Avalanche-Durchbruch auf den Bereich zwischen der Bodyregion (3) und dem hochdotierten Gebiet (8) konzentriert wird.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine avalanchefeste MOS-Transistorstruktur, die eine hochdotierte erste Region ersten Leitungstyps aufweist, wobei eine niedriger dotierte Driftregion ersten Leitungstyps an diese erste, hochdotierte Region angrenzt. Weiterhin grenzt mindestens eine Bodyregion zweiten Leitungstyps an die Driftregion an, wobei mindestens eine Sourceregion ersten Leitungstyps in eine Bodyregion eingebettet ist. Eine Gate-Elektrode ist durch ein Gateoxid von mindestens einer Bodyregion und mindestens einer Sourceregion getrennt angeordnet.
- Ein besonderes Problem bei solchen Anordnungen ist das Auftreten eines Avalanche-Durchbruchs im Sperrfall der MOS-Transistoranordnung, insbesondere dann, wenn die MOS-Transistorstruktur für relativ hohe Sperrspannungen ausgelegt ist. Je nach Bauart der MOS-Transistorstruktur kann der Avalanche-Durchbruch an einer ungünstigen oder unerwünschten Stelle innerhalb der MOS-Transistorstruktur auftreten, wobei es zu einer Beschädigung oder Zerstörung der MOS-Transistorstruktur kommen kann. Sind beispielsweise die Gate-Elektroden der MOS-Transistorstruktur in Gräben angeordnet, die an die Bodyregion angrenzen, so besteht bei einem Avalanche-Durchbruch die Gefahr, daß der Durchbruch aufgrund von Feldspitzen im Bereich der Gategräben auftritt und es so zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Gateoxids und damit der Gate-Elektrode kommen kann.
- Eine Möglichkeit zur Vermeidung dieses Problems ist in
US 5,689,128 offenbart, die eine MOS-Transistorstruktur mit grabenförmigen Gateelektroden betrifft, wobei die Bodyregion zwischen zwei Gate-Elektroden eine hochdotierte Ausstülpung in Richtung der Drainregion der MOS-Transistorstruktur aufweist. Eine solche Struktur ist schematisch in1 darge stellt. Es ist dabei über der Drainregion1 eine p+-Tiefdiffusion5 vorgesehen, die sich aus der Bodyregion3 in die Driftregion2 der MOS-Transistorstruktur erstreckt. Diese Tiefdiffusion legt jedoch einen gewissen Mindestabstand der Gate-Elektroden6 und damit eine Mindestgröße der MOS-Transistorstruktur fest. Diese ergibt sich durch die Ausdehnung der Unterdiffusion a des p+-Gebietes5 , der Justiertoleranzen und Ätztoleranzen b und der Ausdehnung c der Raumladungszone im Kanalgebiet, in die sich das p+-Gebiet5 nicht erstrecken darf. Eine Anordnung nachUS 5,689,128 weist damit den Nachteil auf, daß eine weitergehende Verringerung der Strukturgröße und damit eine Verringerung des Einschaltwiderstandes der MOS-Transistorstruktur unter einer Beibehaltung der Avalanchefestigkeit der MOS-Transistorstruktur nicht erzielt werden kann. - Es wird nun zwar beispielsweise in R. K. Williams: „High-Density Trench FET Features Distributed Voltage Clamping", PCIM Europe, Issue 2/1998, Seiten 58 bis 64 und R. K. Williams; „A 20-V P-channel with 750 μΩ-cm2 at VGS = 2.7 V: Overcoming FPI Breakdown in High-Channel-Conductance Low-Vt TrenchFETs", ISPSD 1998, S. 115 vorgeschlagen, bei einer gesamten Anordnung aus mehreren MOS-Transistorzellen nur jeweils in einer von n Transistorzellen eine p+-Tiefdiffusion
5 vorzusehen. Damit kann zwar die Strukturgröße der n-1 übrigen Zellen, die keine p+-Tiefdiffusion aufweisen, und damit die Größe der gesamten Anordnung verringert werden und somit auch der Einschaltwiderstand der gesamten Anordnung aus mehreren Transistorzellen abgesenkt werden, gleichzeitig sinkt jedoch auch die Avalanchefestigkeit bzw. Robustheit der gesamten Anordnung, so daß die Gefahr einer Zerstörung der gesamten Anordnung bereits bei einer Avalancheenergie auftritt, die nur 1/n mal so groß ist wie die Avalancheenergie bei einer Transistoranordnung, die in jeder Transistorzelle eine p+-Tiefdiffusion aufweist. - Die
US 4,366,495 beschreibt einen planaren MOS-Transistor mit einem Halbleiterkörper, in dem eine Drain-Zone, eine Driftzone, eine Body-Zone und eine Source-Zone angeordnet sind. Bei diesem Bauelement erstreckt sich die Drain-Zone in einem Bereich, in dem die Driftzone bis an eine Vorderseite des Halbleiterkörpers reicht, in Richtung dieser Vorderseite und damit in Richtung des Bereichs, in dem sich in der Body-Zone bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials ein leitender Kanal zwischen der Source-Zone und der Driftzone ausbildet. Hierdurch wird der Abstand zwischen der Drain-Zone und dem Bereich, in dem sich der Kanal in der Body-Zone ausbildet, verkürzt, wodurch der Einschaltwiderstand des Bauelements verringert wird. Die Drain-Zone soll sich bei diesem Bauelement jedoch nicht so weit in Richtung der Vorderseite erstrecken, dass bei Anlegen einer hohen Sperrspannung der Spannungsdurchbruch im Bereich dieses sich in Richtung der Vorderseite erstreckenden Abschnitts der Drain-Zone erfolgt. - Die
US 4,914,051 beschreibt einen planaren MOS-Transistor mit einer hochdotierten Drain-Zone, die als vergrabene Halbleiterzone zwischen einem komplementär zu der Drainzone dotierten Halbleitersubstrat und einer Driftzone des MOS-Transistors angeordnet ist. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine MOS-Transistorstruktur bereitzustellen, die eine weitergehende Verringerung der Strukturgröße bei gleichbleibender Festigkeit erlaubt.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des vorliegenden Anspruchs 1. Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Struktur wird offenbart durch die Merkmale des Anspruchs 6 bzw. 8.
- Bei der erfindungsgemäßen MOS-Transistorstruktur ist vorgesehen, daß sich ausgehend von der ersten, hochdotierten Region ein hochdotiertes Gebiet ersten Leitungstyps in Richtung der Bodyregion in die Driftregion erstreckt. Es weist somit die erste Region eine Ausstülpung auf, wobei die Dotierung dieser Ausstülpung bzw. dieses hochdotierten Gebietes nicht identisch sein muß mit der Dotierung der ersten Region. Die Dotierung des hochdotierten Gebietes bzw. der Ausstülpung kann beispielsweise auch höher gewählt werden als die Dotierung der ersten Region.
- Die erste Region kann beispielsweise als Draingebiet ausgebildet sein. Dies trifft insbesondere auf MOS-Transistorstrukturen zu, die als vertikale Transistorstruktur oder als Up-Drain-Transistorstruktur ausgebildet sind. Die erste Region kann jedoch auch als Substratregion ausgebildet sein. In diesem Fall weist die MOS-Transistorstruktur noch mindestens eine weitere, hochdotierte Region auf, die als Drainregion ausgebildet ist. Eine solche Anordnung ist insbesondere bei lateralen Transistorstrukturen vorgesehen.
- Die erfindungsgemäße Anordnung weist den Vorteil auf, daß die laterale Unterdiffusion der Ausstülpung bzw. des hochdotierten Gebietes herstellungsbedingt wesentlich geringer ausfällt als die Unterdiffusion der p+-Tiefdiffusion im Bodygebiet. Dies ist dadurch bedingt, daß die Ausstülpung bzw. das hochdotierte Gebiet direkt an die erste Region angrenzt und somit direkt auf dieser bzw. aus dieser Region, beispielsweise durch einen Aufbau oder Diffusionsschritt, erzeugt werden kann. Im Gegensatz hierzu muß die p+-Tiefdiffusion durch die gesamte Bodyregion bis in die Driftregion eindiffundiert werden, wobei eine solch tiefe Eindiffusion automatisch eine sehr weite Unterdiffusion mit sich bringt. Die erfindungsgemäße Anordnung weist weiterhin den Vorteil auf, daß Justiertoleranzen und Ätztoleranzen b und die Ausdehnung c der Raumladungszone nicht mehr berücksichtigt werden müssen. Es ist somit eine wesentliche Verringerung der Strukturgröße der MOS-Transistorstruktur möglich, wobei gleichzeitig die Avalanchefestigkeit der MOS-Transistorstruktur erhalten bleibt. Die Strukturgröße der MOS-Transistorstruktur kann somit entkoppelt von der Avalanchefestigkeit der MOS-Transistorstruktur eingestellt werden.
- Ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer solchen MOS-Transistorstruktur ist im vorliegenden Anspruch 6 dargestellt, wobei nach einer Herstellung der ersten Region die Bildung der Driftregion, der mindestens einen Bodyregion sowie der mindestens einen Sourceregion und der Gate-Elektrode erfolgt. Es wird dabei eine Implantation von Dotiermaterial ersten Leitungstyps in die erste Region in denjenigen Bereichen durchgeführt, über denen in einem späteren Verfahrensschritt die Bildung einer Bodyregion erfolgt. Diese Implantation wird sinnvollerweise vor der Bildung der Driftregion auf der ersten Region durchgeführt. Die hochdotierten Gebiete bzw. Ausstülpungen ersten Leitungstyps können nach der Herstellung der Driftregion in einem separaten Ausdiffusionsschritt gebildet werden, es kann jedoch auch auf einen separaten Ausdiffusionsschritt verzichtet werden, wenn die weiteren Verfahrensschritte zur Bildung der MOS-Transistorstruktur ohnehin Temperaturschritte umfassen, die auch eine Ausdiffusion des implantierten Dotiermaterials aus den Bereichen unterhalb der Bodyregion bewirken.
- Die Implantation kann in dem Bereich unterhalb der Bodyregion auf eine relativ geringe Ausdehnung beschränkt werden, beispielsweise durch eine maskierte Implantation. Es wird damit erreicht, daß die späteren hochdotierten Gebiete bzw. Ausstülpungen eine geringere laterale Ausdehnung aufweisen als die Bodyregionen. Es kann hierzu insbesondere vorgesehen sein, daß die Implantation so durchgeführt wird, daß die Ausdehnung der Implantation in der ersten Region maximal 50 % der Ausdehnung der Bodyregion beträgt.
- Die Merkmale des Anspruchs 8 umfassen ein alternatives Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen MOS-Transistorstruktur. Es erfolgt hierbei ebenfalls die Herstellung einer ersten, hochdotierten Region ersten Leitungstyps, anschließend erfolgt die Bildung der Driftregion, der mindestens einen Bodyregion sowie der mindestens einen Sourceregion und der Gate-Elektroden. Es wird hierbei erfindungsgemäß vor der Bildung der Driftregion ein Aufbau von hochdotierten Stufen ersten Leitungstyps auf der ersten Region in denjenigen Bereichen durchgeführt, über denen in einem späteren Verfahrensschritt die Bildung einer Bodyregion erfolgt. In diesen Bereichen kann beispielsweise nur eine einzige Stufe auf der ersten Region gebildet werden, es können jedoch auch mehrere Stufen übereinander angeordnet werden. Bei einer nachfolgenden Bildung der Driftregion auf der ersten Region, beispielsweise in einem Epitaxieschritt, wird die Struktur der Stufen verwaschen, so daß ein hochdotiertes Gebiet bzw. eine Ausstülpung mit einer im wesentlichen glatten Oberfläche entsteht. Durch einen separaten oder ohnehin im weiteren Verfahrensablauf vorgesehenen Temperaturschritt erfolgt außerdem eine weitere Ausdiffusion des Dotiermaterials aus den Stufen, was zu einem zusätzlichen Verwaschen der stufenförmigen Struktur beiträgt.
- Spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der
1 bis7 beschrieben. - Es zeigen:
-
1 : Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur nach dem Stand der Technik. -
2 : Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur mit Gategräben und Ausstülpung der Drainregion. -
3 : Avalanchefeste laterale MOS-Transistorstruktur mit Ausstülpung der Substratregion. -
4 : Avalanchefeste vertikale MOS-Transistorstruktur mit Ausstülpung der Drainregion. -
5 : Avalanchefeste Up-Drain-Transistorstruktur mit Ausstülpung der Drainregion. -
6 : Herstellung der Ausstülpung einer Drainregion oder Substratregion durch Implantation. -
7 : Herstellung der Ausstülpung einer Drainregion oder Substratregion durch Aufbau von Stufen. -
2 stellt eine erfindungsgemäße Verbesserung einer MOS-Transistorstruktur nach1 dar, wobei auch ein direkter Vergleich der Strukturgrößen der beiden Transistorstrukturen durch Gegenüberstellung der beiden Strukturen dargestellt ist. In der erfindungsgemäßen Struktur nach2 weist eine n+-dotierte Drainregion1 eine n+-Ausstülpung8 auf, die sich als hochdotiertes Gebiet in Richtung der p-dotierten Bodyregion3 in die n–-dotierte Driftregion2 erstreckt. In die Bodyregion3 sind n+-dotierte Sourceregionen4 eingebettet. An jede Bodyregion3 und jede Sourceregion4 grenzt eine grabenförmige Gate-Elektrode6 an, die von einem Gateoxid7 umgeben ist. Das hochdotierte Gebiet bzw. die Ausstülpung8 weist eine wesentlich geringere laterale Breite auf als die p+-Tiefdiffusion5 nach1 . Die Unterdiffusion a der Ausstülpung8 fällt somit wesentlich geringer aus. Auch müssen die Justier- und Ätztoleranzen b sowie die Ausdehnung der Raumladungszone c bei der Struktur nach2 nicht mehr berücksichtigt werden, wodurch die Struktur nach2 eine wesentlich geringere Größe aufweisen kann als die Struktur nach1 . Dies ist durch den direkten Vergleich der Strukturgrößen in1 und2 dargestellt. Ebenso wie bei einer Struktur nach1 wird jedoch trotzdem erreicht, daß ein Avalanchedurchbruch nicht im Bereich der grabenförmigen Gate-Elektroden6 stattfindet, sondern jeweils auf die Mitte der Bodyregion3 konzentriert wird, wie die Pfeile in1 und2 andeuten. Eine Beschädigung oder Zerstörung der MOS-Transistorstruktur, insbesondere des Gateoxides7 , durch einen solchen Avalanchedurchbruch wird somit effektiv verhindert. -
3 zeigt eine alternative Bauform zu2 , wobei hier die MOS-Transistorstruktur als Lateralstruktur ausgebildet ist. Hierbei weist eine Substratregion9 eine n+-dotierte Ausstülpung8 auf, die sich in Richtung der Bodyregion3 in die Driftregion2 erstreckt. Weiterhin sind in der Driftregion2 separate Drainregionen1 angeordnet. In die Bodyregion3 sind n+-Sourceregionen eingebettet. Eine Gate-Elektrode6 ist jeweils über einer Sourceregion4 und einer Bodyregion3 angeordnet. Der Pfeil im rechten Teil der3 symbolisiert die Stromflußrichtung in der lateralen MOS-Transistoranordnung. -
4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform zu der Transistorstruktur nach3 oder2 , wobei hier eine vertikale MOS-Transistorstruktur vorliegt. Es weist wiederum eine n+-Drainregion1 hochdotierte n+-Ausstülpungen8 auf, die sich als hochdotierte Gebiete in Richtung der Bodyregionen3 in die Driftregion2 erstrecken. Die Driftregion2 besitzt eine Dotierung vom Typ n, die Bodyregionen eine Dotierung vom Typ p. In die Bodyregionen3 sind n+-Sourceregionen4 eingebettet. Eine Gate-Elektrode6 ist nun so angeordnet, daß sie sich über zwei Bodyregionen3 und zwei Sourceregionen4 erstreckt. Der Pfeil im rechten Teil der4 stellt wiederum die Stromflußrichtung in der MOS-Transistoranordnung dar. -
5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform einer MOS-Transistorstruktur, die hier als Up-Drain-Transistorstruktur ausgebildet ist. In ein p–-Substrat13 ist hierbei eine n+-Drainzone1 eingebettet, die zum Teil aus einer vergrabenen n+-Schicht besteht, von der aus ein n+-dotiertes Gebiet zur Oberfläche der MOS-Transistorstruktur führt, auf der der Drainanschluß angeordnet ist. Die vergrabene n+-dotierte Schicht der Drainregion1 weist n+-dotierte Ausstülpungen8 auf, die sich in eine über der vergrabenen Schicht angeordnete Driftregion2 in Richtung der Bodyregionen3 erstrecken. Die Bodyregionen3 weisen wiederum eine Dotierung vom Typ p auf, die Sourceregionen4 , die in die Bodyregionen3 eingebettet sind, eine Dotierung vom Typ n+. Wiederum ist eine Gate-Elektrode6 über jeweils zwei Bodyregionen3 und zwei Sourceregionen4 angeordnet. Die Stromflußrichtung in der Anordnung nach5 ist wiederum im rechten Teil der5 durch einen Pfeil angedeutet. - In den
3 ,4 und5 wurde der Einfachheit halber auf die Darstellung des Gateoxids7 zwischen der Gate-Elektrode6 und den Sourceregionen4 bzw. Bodyregionen3 verzichtet. Bei allen Anordnungen nach den3 ,4 ,5 sorgen die hochdotierten Gebiete8 dafür, daß im Sperrfall ein Avalanchedurchbruch auf den Bereich zwischen den Bodyregionen3 und den hochdotierten Gebieten8 konzentriert wird. Somit kann auch bei diesen MOS-Transistorstrukturen der Ort des Avalanchedurchbruches gezielt gesteuert werden und in unkritische Bereiche der MOS-Transistorstruktur verlagert werden. -
6 zeigt einen Verfahrensschritt zur Herstellung der hochdotierten Gebiete8 auf einer Drainregion1 oder einer Substratregion9 . Es erfolgt hierbei eine Implantation von n+-Dotiermaterial in die Drainregion1 bzw. Substratregion9 durch deren Oberfläche, wobei die Implantation in denjenigen Bereichen10 dieser Region erfolgt, über denen in einem späteren Verfahrensschritt die Bildung von Bodyregionen3 erfolgt, wie durch gestrichelte Linien in6 angedeutet wurde. Um eine gezielte Implantation in dem Bereich10 zu erreichen, kann beispielsweise eine Maske12 verwendet werden, die nur einen Ausschnitt der Oberfläche der Drainregion1 bzw. Substratregion9 für die Implantation zugänglich läßt. Um eine relativ geringe laterale Ausdehnung der späteren hochdotierten Gebiete8 bzw. Aussstülpungen8 zu erzielen, wird der für die Implantation zugänglich Bereich der Oberfläche der Drainregion1 bzw. Substratregion9 Idealerweise so gewählt, daß dessen laterale Ausdehnung maximal 50 % der Ausdehnung der späteren Bodyregion3 beträgt. Der Rest der Struktur kann durch übliche Verfahren hergestellt werden, wie sie hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt sind. -
7 zeigt eine Alternative zum Herstellungsverfahren nach6 , wobei nunmehr ein hochdotiertes Gebiet bzw. eine Ausstülpung8 auf einer Drainregion1 bzw. Substratregion9 durch den Aufbau von n+-dotierten Stufen11 auf der Oberfläche dieser Region erfolgt. Es kann dabei lediglich eine Stufe11 auf der Oberfläche vorgesehen sein, es können jedoch auch mehrere Stufen11 übereinander angeordnet werden. Diese Stufen11 werden wiederum in demjenigen Bereich10 der Drainregion1 bzw. Substratregion9 angeordnet, über dem später die Anordnung der Bodyregion3 in der fertigen MOS-Transistorstruktur erfolgt. Um wiederum eine relativ geringe laterale Ausdehnung der späteren hochdotierten Gebiete bzw. Ausstülpungen8 zu garantieren, wodurch relativ geringe Strukturgrößen der gesamten MOS-Transistorstruktur erzielt werden können, wird die laterale Größe der Stufen11 so gewählt, daß deren laterale Ausdehnung in der Region10 maximal 50 % der Ausdehnung der späteren Bodyregion3 beträgt.
Claims (9)
- MOS-Transistorstruktur mit – einer hochdotierten ersten Region (
1 ,9 ) ersten Leitungstyps, – einer niedriger dotierten Driftregion (2 ) ersten Leitungstyps, die an die erste Region (1 ,9 ) angrenzt, – mindestens einer Bodyregion (3 ) zweiten Leitungstyps, die an die Driftregion (2 ) angrenzt, – mindestens einer Sourceregion (4 ) ersten Leitungstyps, die in eine Bodyregion (3 ) eingebettet ist, – einer Gate-Elektrode (6 ), die durch ein Gateoxid (7 ) von mindestens einer Bodyregion (3 ) und mindestens einer Sourceregion (4 ) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich ausgehend von der ersten Region (1 ,9 ) ein hochdotiertes Gebiet (8 ) ersten Leitungstyps unterhalb der Bodyregion (3 ) derart in Richtung der Bodyregion (3 ) in die Driftregion (2 ) erstreckt, dass im Sperrfall ein Avalanche-Durchbruch auf den Bereich zwischen der Bodyregion (3 ) und dem hochdotierten Gebiet (8 ) konzentriert wird. - MOS-Transistorstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Region (
1 ,9 ) als Drainregion (1 ) ausgebildet ist. - MOS-Transistorstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die MOS-Transistorstruktur als vertikale Transistorstruktur oder als Up-Drain-Transistorstruktur ausgebildet ist.
- MOS-Transistorstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Region (
1 ,9 ) als Substratregion (9 ) ausgebildet ist. - MOS-Transistorstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die MOS-Transistorstruktur als laterale Transistorstruktur ausgebildet ist.
- Verfahren zur Herstellung einer MOS-Transistorstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei nach einer Herstellung der ersten Region (
1 ,9 ) die Bildung der Driftregion (2 ), der mindestens einen Bodyregion (3 ) sowie der mindestens einen Sourceregion (4 ) und der Gate-Elektrode (6 ) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Implantation von Dotiermaterial ersten Leitungstyps in die erste Region (1 ,9 ) in denjenigen Bereichen (10 ) erfolgt, über denen in einem späteren Verfahrensschritt die Bildung einer Bodyregion (3 ) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Implantation so durchgeführt wird, daß Ausdehnung der Implantation in der ersten Region (
1 ,9 ) maximal 50 % der Ausdehnung der Bodyregion (3 ) beträgt. - Verfahren zur Herstellung einer MOS-Transistorstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei nach einer Herstellung der ersten Region (
1 ,9 ) die Bildung der Driftregion (2 ), der mindestens einen Bodyregion (3 ) sowie der mindestens einen Sourceregion (4 ) und der Gate-Elektrode (6 ) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufbau von hochdotierten Stufen (11 ) ersten Leitungstyps auf der ersten Region (1 ,9 ) in denjenigen Bereichen (10 ) erfolgt, über denen in einem späteren Verfahrensschritt die Bildung einer Bodyregion (3 ) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (
11 ) so gebildet werden, daß die laterale Ausdehnung der Stufen in der ersten Region (1 ,9 ) maximal 50 % der Ausdehnung der Bodyregion (3 ) beträgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19925880A DE19925880B4 (de) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19925880A DE19925880B4 (de) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19925880A1 DE19925880A1 (de) | 2000-12-21 |
DE19925880B4 true DE19925880B4 (de) | 2006-11-30 |
Family
ID=7910402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19925880A Expired - Fee Related DE19925880B4 (de) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19925880B4 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103177967A (zh) * | 2011-12-22 | 2013-06-26 | 三星电子株式会社 | 半导体器件及其形成方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007037858B4 (de) * | 2007-08-10 | 2012-04-19 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten |
EP3151283A1 (de) * | 2015-09-29 | 2017-04-05 | Nexperia B.V. | Vertikales dmos or bjt halbleiterbauelement |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4366495A (en) * | 1979-08-06 | 1982-12-28 | Rca Corporation | Vertical MOSFET with reduced turn-on resistance |
US4639761A (en) * | 1983-12-16 | 1987-01-27 | North American Philips Corporation | Combined bipolar-field effect transistor resurf devices |
US4914051A (en) * | 1988-12-09 | 1990-04-03 | Sprague Electric Company | Method for making a vertical power DMOS transistor with small signal bipolar transistors |
US5557125A (en) * | 1993-12-08 | 1996-09-17 | Lucent Technologies Inc. | Dielectrically isolated semiconductor devices having improved characteristics |
US5689128A (en) * | 1995-08-21 | 1997-11-18 | Siliconix Incorporated | High density trenched DMOS transistor |
-
1999
- 1999-06-07 DE DE19925880A patent/DE19925880B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4366495A (en) * | 1979-08-06 | 1982-12-28 | Rca Corporation | Vertical MOSFET with reduced turn-on resistance |
US4639761A (en) * | 1983-12-16 | 1987-01-27 | North American Philips Corporation | Combined bipolar-field effect transistor resurf devices |
US4914051A (en) * | 1988-12-09 | 1990-04-03 | Sprague Electric Company | Method for making a vertical power DMOS transistor with small signal bipolar transistors |
US5557125A (en) * | 1993-12-08 | 1996-09-17 | Lucent Technologies Inc. | Dielectrically isolated semiconductor devices having improved characteristics |
US5689128A (en) * | 1995-08-21 | 1997-11-18 | Siliconix Incorporated | High density trenched DMOS transistor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103177967A (zh) * | 2011-12-22 | 2013-06-26 | 三星电子株式会社 | 半导体器件及其形成方法 |
CN103177967B (zh) * | 2011-12-22 | 2017-10-03 | 三星电子株式会社 | 半导体器件及其形成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19925880A1 (de) | 2000-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10214151B4 (de) | Halbleiterbauelement mit erhöhter Durchbruchspannung im Randbereich | |
DE102006036347B4 (de) | Halbleiterbauelement mit einer platzsparenden Randstruktur | |
DE102005053487B4 (de) | Leistungs-IGBT mit erhöhter Robustheit | |
DE102008039845B4 (de) | IGBT mit einem Halbleiterkörper | |
DE102015204636B4 (de) | Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE102006002065B4 (de) | Kompensationsbauelement mit reduziertem und einstellbarem Einschaltwiderstand | |
DE19711729B4 (de) | Horizontal-Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP1719184B1 (de) | Hochvolt-pmos-transistor | |
DE102005035029A1 (de) | Halbleiterbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP1774596B1 (de) | Hochvolt-nmos-transistor und herstellungsverfahren | |
EP1145324A2 (de) | Mos-transistorstruktur mit einer trench-gate-elektrode und einem verringerten spezifischen einschaltwiderstand und verfahren zur herstellung einer mos-transistorstruktur | |
DE102018124708B4 (de) | Schaltelement und Verfahren zum Herstellen desselben | |
DE102004041198B4 (de) | Laterales Halbleiterbauelement mit einer Feldelektrode und einer Entladestruktur | |
DE19536495A1 (de) | Lateraler Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP0853819B1 (de) | Mos-transistor mit hoher ausgangsspannungsfestigkeit | |
DE102004057235B4 (de) | Vertikaler Trenchtransistor und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE112018008195T5 (de) | Siliciumcarbid-halbleitereinheit und verfahren zur herstellung derselben | |
EP0973205B1 (de) | Hochspannungs-MOS-Transistor | |
DE19710731B4 (de) | Leistungshalbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE19925880B4 (de) | Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur | |
DE102005041335B4 (de) | Randstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Randstruktur für ein Leistungshalbleiterbauelement | |
EP2261961B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer vertikalen MOS-Transistoranordnung | |
DE10245249B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Trenchtransistors | |
DE102004009083B4 (de) | MOS-Leistungstransistoranordnung und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE10235000B4 (de) | Verfahren zur Bildung einer Kanalzone eines Transistors und NMOS-Transistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |